图注：即将执行SpaceX第二次商业载人任务的宇航员，从左到右依次为欧空局宇航员托马斯佩斯奎特、NASA梅根麦克阿瑟和谢恩金布罗以及日本宇航员星出彰彦。
科技新闻讯 4月21日消息，本周晚些时候，四名宇航员将搭乘美国太空探索技术公司SpaceX的载人龙飞船前往国际空间站。他们将在这个轨道前哨上度过六个月时间，并在此期间进行200多项不同的科学实验。
NASA宇航员谢恩金布罗(Shane Kimbough)和梅根麦克阿瑟(Megan McArthur)、欧洲航天局宇航员托马斯佩斯奎特(Thomas Pesquet)以及日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)宇航员星出彰彦(Akihiko Hoshide)，将于美国当地时间周四(4月22日)执行SpaceX第二次商业载人任务（Crew-2）。
在国际空间站逗留期间，这些宇航员将进行数百项实验，包括新的医学研究。这些实验将帮助地球上的科学家治愈疾病，并帮助世界各地的航天机构更好地了解太空对人体的影响，以便他们能够更好地为宇航员未来更长时间的太空旅行做好准备。
在研究调查中，宇航员们将协助进行几项组织芯片实验。生物医学研究人员已经创造了生长在组织芯片上的细胞和微小有机体的微型系统，并模仿这些细胞在人体内的活动。宇航员们还将测试一种新的便携式超声波设备，该设备旨在帮助宇航员执行长期的月球任务，并最终到达火星。
图2：2021年4月19日，NASA位于佛罗里达州肯尼迪航天中心的39A发射台上，SpaceX猎鹰9号火箭和载人龙飞船正在为执行Crew-2任务做准备。
NASA选择了SpaceX和波音公司加入“商业宇航员计划”，一个主要目标是将更多的宇航员送入空间站，以便该机构能够进行更多的科学研究。NASA表示，通过在空间站上增加第四名美国宇航员，它能够将轨道实验室进行的科学实验数量增加一倍。
NASA约翰逊航天中心负责国际空间站项目的副项目科学家大卫布雷迪（David Brady）说：“我们不希望宇航员数量继续成为空间站的限制因素。数据表明，我们正从增加宇航员人数方面获益。”
拥有更多宇航员能带来很多好处。NASA约翰逊国际空间站项目首席科学家柯特科斯特洛(Kirt Costello)称，即使有些宇航员忙于其他任务，比如长达几个小时的太空行走，这也将不会影响研究调查，因为空间站上会有额外的宇航员将时间投入到科学实验上。
新增加的宇航员也非常适合在空间站上测试新系统。最近的货物再补给任务已经向空间站交付了新的环境系统(如新的厕所、新的尿液收集系统和水回收系统)，由于空间站上的宇航员数量突然增多(最多时将有11人)，这些系统都受到了考验。
下面让我们来看看Crew-2任务的宇航员在轨道上停留六个月期间将进行哪些科学实验：
太空中的组织芯片
图3：2020年12月，NASA宇航员凯特鲁宾斯(Kate Rubins)在国际空间站进行组织芯片调查。
组织芯片包含一小群细胞或微小的有机体，帮助研究人员模拟不同种类的疾病，以测试新的治疗方法，或更好地了解特定的身体系统对太空飞行的反应。美国国立卫生研究院研究员露西洛(Lucie Low)称，这些芯片在药物开发过程中可以起到令人难以置信的帮助。她补充说：“组织芯片是非常有用的工具，我们可以用它来尝试和了解人类的健康和疾玻”
Crew-2任务宇航员进行的一项组织芯片研究将着眼于肾功能，密切关注肾结石的形成。在微重力条件下，这些石头的形成速度非常快，研究人员想要了解其中的原因。另一项组织芯片调查将着眼于人体的免疫系统。研究小组将观察肺功能以及人体免疫系统对微重力的反应。根据露西的说法，在过去的一年里，这类研究比以往任何时候都更加重要。
她解释说，有些组织芯片研究将测试药物和其他疗法，太空环境使研究人员能够更好地了解细胞对不同疗法的反应。她还称：“研究小组将关注的一件事是，这些药物如何影响我们在微重力下看到的、非常快速的细胞变化。我们希望能够理解这些药物是如何起作用的，而且时间比我们在地球上快得多。”
地球观测
图4：欧洲航天局宇航员托马斯佩斯奎特通过国际空间站的窗户拍照。
Crew-2宇航员将延续一项自人类首次进入太空以来始终由宇航员沿袭的传统，即拍摄地球图片。NASA和世界各地的其他太空机构都有自己的卫星网络，这些卫星接受过成像和测量地球变化的训练。但只有国际空间站的宇航员可以手持相机，从400公里的高空拍摄地球的宏观图像。
在过去的20年里，空间站上始终有人类驻留。在此期间，宇航员们拍摄了超过350万张地球图像，为记录地球随时间的变化做出了重要贡献。NASA国际空间站地球观测项目科学家威廉斯特凡诺夫（William Stefanov）说：“这些图像非常重要，特别是对于灾难应对。拍摄图像也是宇航员们的主要任务之一。”
斯特凡诺夫解释说，在发生飓风和龙卷风的情况下，宇航员们不仅可以在风暴的整个生命周期内拍摄其完整面貌，还可以拍摄风暴预测路径上的区域。因此，政府官员们将拥有风暴前的图像、风暴本身的图像以及风暴过去后该地区的图像，这样紧急事务官员就可以开始评估损失。他说：“自2012年以来，我们始终在支持国际救灾机构应对这类事件。”
新型太阳能电池板阵列
目前国际空间站由2000年12月发射的8个太阳能电池板阵列供电。虽然这些电池板还有很长的使用寿命，但由于商业合作项目增多，空间站的电力需求正在增长。随着技术上更先进的有效载荷和越来越多的研究调查，空间站很快就需要比这些电池板阵列所能提供的更多电力。
新的国际空间站“动力增强项目”将为轨道前哨提供额外的6个太阳能电池板阵列。这些阵列基于2017年首次在空间站进行测试的太阳能电池板技术，将作为SpaceX货物再补给任务的一部分送至空间站。
每个新的阵列都折叠在载人龙飞船的后备箱中。它们将成对发射，在轨道上展开后长达18米、宽达6米，并产生至少20千瓦的电力。每个阵列的安装将需要两次太空行走才能完成，在接下来的两年里总共需要12次太空行走。
CHIME
另一项名为CHINE(描述微重力环境下人类免疫缺陷)的研究，将更密切地研究人类免疫系统及其在微重力下的反应。
纽约大学阿布扎比分校学生、CHINE项目首席研究员尚塔努贾恩(Shantanu Jain)表示：“CHINE的调查可能有助于识别免疫系统功能障碍的潜在原因，并找到预防或应对它的方法，帮助太空旅行者以及地球上免疫系统受损的人。”
CHINE项目由阿联酋赞助，将研究微重力如何影响单核细胞分化为巨噬细胞，巨噬细胞是专门的免疫系统细胞。贾恩说，这些结果可以帮助研究人员采取措施，确定在微重力下观察到的免疫反应减弱的可能原因。（科技新闻审校/金鹿）
