細菌、骨など：日曜日に宇宙ステーションに打ち上げられる科学です

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2020年2月9日に国際宇宙ステーションに向かったアンタレスロケットとシグナスカプセルは、バージニア州のNASAのWallops飛行施設の発射台上で垂直位置に上げられました。

（画像：©NASA / Aubrey Gemignani）

NASAは、バージニア州のNASAのWallops飛行施設から、日曜日（2月9日）に国際宇宙ステーションに向けて、多数の乗務員と科学貨物を打ち上げています。

アンタレスロケットの上にあるのは、ノースロップグラマンシグナスの貨物宇宙船で、中には8,000ポンド近くあります。（3,600 kg）の消耗品とハードウェア。カプセルは現在宇宙ステーションに住んでいる乗組員に物資を運びます。

また、宇宙船には、さまざまな実験や研究機器が搭載されます。これらは、組織や細胞培養、バイオ燃料などのトピックに関する調査をサポートします。

写真で： アンタレスロケットがシグナスNG-12貨物船を宇宙ステーションに打ち上げ

モバイル生物学研究室

新しい小型生物学研究所がシグナスカプセルの宇宙ステーションに向かいます。このシステムはモバイルスペースラボと呼ばれ、科学者が軌道上で実験を行う新しい方法を実証できることを望んでいる技術実証プロジェクトです。これは、Mobile SpaceLabが自律的に機能するように設計された組織および細胞培養施設であり、貴重な宇宙飛行士の時間を使用せずに最大1か月間実験を実行するためです。

ハワイを拠点とするエンジニアリング会社であるHNu Photonicsによって開発されたMobile SpaceLabは、微小重力で最先端の生物学実験を行うための迅速なターンアラウンド自動プラットフォームを研究者に提供します。施設は地上の乗組員によって遠隔操作され、自動化により研究者は顕微鏡と呼ばれる技術で細胞機能を観察することができます。

微小重力下で細胞培養を観察する能力は、研究者が組織が空間でどのように振る舞うかについてリアルタイムのデータを提供します。微小重力は、地上の人工環境よりも細胞が人体でどのように振る舞うかをよりよく模倣します。

この最初の任務中に、チームは神経芽細胞腫細胞（神経細胞癌の一種）を送ります。具体的には、実験では、細胞がどのように成熟するか、どの生物学者が細胞分化と呼ぶか、そして微小重力がそのプロセスにどのように影響するかを研究します。

「重力は私たちすべてが地球上でここでさらされている基本的な力です。細胞は分化します。これは細胞の組織とコミュニケーションに影響を与え、認知機能の低下につながる可能性があります。」彼は実験が脳への宇宙旅行の影響をよりよく理解するのを助けるかもしれないと付け加えました。

宇宙のバクテリア

アラスカ大学のチームが、遺伝子組み換え大腸菌のバッチを宇宙ステーションに送ります。ここ地球上では、生物はイソブテンと呼ばれる化合物を生成することができます。イソブテンはプラスチックとゴムの前駆体であり、それ自体をバイオ燃料として使用できます。

これらの細菌は、トウモロコシの収穫物から残った廃水、肥料、および混乱を食べてイソブテンを生成することができます。したがって、バクテリアを使って材料を作ることは、高エネルギーの化学反応と石油を多く含む成分を必要とする現在のイソブテンの製造方法とは対照的です。

しかし、バクテリアは非常に少量の化合物しか生成しないので、研究者は、生物がイソブテンをどのように生成するかを特定したいと考えています。このプロセスがどのように機能するかをよりよく理解するために、研究者は遺伝子的に強化された大腸菌のグループを調べ、細菌が陸生の対応物と比較してイソブテンをどれほど効果的に生産するかを研究します。

細菌の代謝活動は微小重力で変化するため、研究者たちは、細菌が宇宙でイソブテンを多かれ少なかれ生成するかどうかをテストしようとしています。細菌がイソブテンを生成する方法を科学者が理解すれば、より効率的な細菌を遺伝子操作して、エネルギー集約的な化学プロセスの必要性を減らすことができます。これにより、最終的には環境汚染が削減されると研究者たちは述べている。

宇宙での骨量減少

何百万人ものアメリカ人は、体が古い骨を吸収するのと同じ速さで新しい骨を作らない場合、骨のリモデリングの不均衡のために毎年骨量を失っています。オステオペニアと呼ばれる病気は骨粗しょう症の始まりです。私たちの骨には、骨物質を自然に形成して溶解するプロセスがありますが、このプロセスがたわむれることがあります。

微小重力で起こることのように、身体にストレスがかかると不均衡が発生する可能性があります。したがって、科学者は、宇宙ステーションを使用して、地球と宇宙の両方でこれらの影響を軽減する治療法を開発したいと考えています。

ミネソタ大学の骨生物学者でプロジェクトの共同研究者であるルイス・キダー氏は記者会見で、「宇宙飛行士は月に1〜2.5％の骨量を失う」と語った。「それは骨粗しょう症で1年かかるでしょう。」

宇宙ステーションの微小重力環境は、骨細胞がさまざまな量の重力にどのように反応するかをよりよく理解できると付け加えました。グループは骨芽細胞（骨細胞）を送り、微小重力への反応を研究し、その結果を地上のグループの行動と比較します。

地上ベースのセルは、宇宙の状態をシミュレートする磁気浮上装置になります。それが効果的なシミュレータであることが判明した場合、地球上の研究者が骨の損失をよりよく理解し、ロケットを必要とせずに損失を軽減するためのより多くの治療法を開発できるようになるでしょう。

「ミネソタ大学の放射線科医でプロジェクトの共同研究者であるブルース・ハマー氏は記者会見で、「微小重力での骨の喪失は地球に比べて加速している」と語った。「この[実験]で、メカニズムと可能な治療法を見ることができます。」

もっと科学

これはシグナスに搭載された研究調査のほんの一例です。 NASAが宇宙で食品を育てる継続的な取り組みの一環として、新しい植物成長実験では、ササゲ（別名、ブラックアイドエンドウ豆）とインゲンマメが微小重力でどのように成長するかを調べます。

別の新しい研究では、放射線と微小重力がウイルスとそれが感染する細菌の関係にどのように影響するかをテストします。研究者たちは、この研究が新しい抗菌治療につながることを期待しています。

シグナスは、サファイアIVと呼ばれる新しい火の実験も行います。この実験では、さまざまな圧力と酸素濃度で炎が成長して反応する方法を研究します。この実験の以前の反復では、宇宙船で見つかる可能性が高い特定の物質全体に炎がどのように広がるかを調べました。この実験では、より低い圧力とより高い酸素濃度で可燃性をテストすることにより、宇宙条件を最も厳密に模倣することで、さらにそれを行います。実験はまた、火災を検出し、その余波をクリーンアップする方法をテストします。

これはノースロップグラマンの商業補給サービス2契約に基づく2番目のシグナス飛行であり、今年初めて宇宙ステーションへの貨物の配達です。打ち上げはここSpace.com日曜日（2月9日）でご覧いただけます。ブラストオフは午後5時39分を予定しています。 EST（2239 GMT）。