Europäische Wissenschaft für den Weltraum

Das nächste SpaceX-Betankungsfahrzeug ist vollgepackt mit europäischer Wissenschaft und kann pünktlich zu Weihnachten an die Internationale Raumstation ISS geliefert werden.

Die Raumsonde Dragon soll am Dienstag, den 21. Dezember, um 11:06 Uhr MEZ (10:06 Uhr GMT) vom Kennedy Space Center der NASA in Florida, USA, starten. Aber vorher werfen wir einen kurzen Blick auf einige der europäischen Ladungen, die es befördert.

Sichere Luft

Astronauten, die auf der Internationalen Raumstation leben, bekommen nie die frische Luft draußen.

In ihrer geschlossenen Atmosphäre gehen von Materialien, Geräten und der Besatzung selbst reizende, giftige und krebserregende gasförmige Verbindungen aus. Allerdings müssen keine Fenster geöffnet werden, um den Raum zu kühlen, sodass Astronauten auf das Luftbelebungssystem angewiesen sind.

Die Luftqualität wird kontinuierlich überwacht, um die Gesundheit und das Wohlbefinden der Besatzung zu gewährleisten. Eine schnelle Reaktion der Astronauten auf jede versehentliche Freisetzung schädlicher gasförmiger Schadstoffe oder eine Fehlfunktion des Luftsystems ist unerlässlich, und die Luftüberwachung wird wichtiger, da die Missionen länger dauern und keine Proben zur Analyse von der Erde genommen werden können.

ANITA-2 (Analyzing Interferometer for Ambient Air) ist ein Instrument, das die Luftqualität kontinuierlich überwacht. Deutlich kleiner als sein Vorgänger, der 2007 mit dem Space Shuttle Endeavour zur Internationalen Raumstation ISS flog, und mit verbesserter Software läuft die auf Spektroskopie basierende Anlage automatisch im Hintergrund, während die Astronauten ihre Arbeit fortsetzen. Das System ist für alle beengten Platzverhältnisse wie in U-Booten nützlich.

Erster Schritt zu einer bedruckbaren Haut

Ein weiterer Gegenstand in der Fracht des Drachen ist ein tragbarer Biodrucker. Forscher der Tech-Demonstration der Deutschen Raumfahrtbehörde DLR sagen, dass Astronauten bei zukünftigen Missionen zum Mond und zum Mars ihre eigenen Hautzellen verwenden könnten, um Verbände zu drucken und Wunden zu heilen. Aber es muss zuerst unter Weltraumbedingungen getestet werden.

Der Bioprint First Aid Bioprint wird manuell bedient und besteht nur aus einem Handgriff, einem Dosiergerät, einem Druckkopf, Führungsrädern und zwei biologischen Tintenpatronen. Bei der technologischen Demonstration werden keine echten menschlichen Zellen, sondern fluoreszierende Mikropartikel verwendet. In Kombination mit zwei schnell härtenden Gelen bilden diese Mikropartikel eine gipsähnliche Bandage, die auf den mit Folie bedeckten Arm oder Bein eines Astronauten gedruckt und für weitere Tests zur Erde zurückgebracht wird.

Das harte Zeug

Als nächstes auf der Liste steht ein weiteres von der ESA gesponsertes DLR-Experiment: Concrete Hardening, eine Untersuchung, wie die Schwerkraft den Aushärtungsprozess und die Eigenschaften von Beton beeinflusst.

Frühere Forschungen haben Unterschiede in der Porosität und Mikrostruktur von Schwerelosigkeitsbetonproben gezeigt. Dies beschränkte sich jedoch auf die Erstarrung von reinem Zement. In dieser Studie wird die Crew Zement, Sand oder einen Mondstaubsimulator sowie Additive mit Wasser mischen und in der Schwerelosigkeit aushärten lassen. Zurück auf der Erde werden Wissenschaftler die Mikrostruktur und mechanische Festigkeit von gemischten und gehärteten Proben im Orbit untersuchen.

Die Ergebnisse dieser Forschung werden die Entwicklung neuer und verbesserter Betonmischungen ermöglichen, die als Baumaterial für Astronautenhabitate bei Missionen zum Mond und zum Mars sowie für nachhaltiges Bauen auf der Erde verwendet werden könnten.

Spotlight auf Mobilfunkfunktion

Das Cytoskeleton-Experiment untersucht die innere Maschinerie menschlicher Zellen in der Mikrogravitation, um unser Wissen über die Zellfunktion zu erweitern. Dabei konzentriert es sich auf die GTPasen der Rho-Familie.

Diese Moleküle kontrollieren viele wichtige zelluläre Signalwege, einschließlich Zellproliferation, Apoptose (eine Form des programmierten Zelltods), Genexpression und interzelluläre Organisation. Es wird angenommen, dass Schwerelosigkeit die Funktion der GTPasen der Rho-Familie und die Signalgebung, die sie kontrollieren, stören kann.

Zytokeleton testet zwei Zelltypen: die Fibroblasten-Zelllinie WI-26 und die Osteoblasten-Zelllinie MG63. Beide Arten von Zellen sind wichtig für den Aufbau des Körpers, wobei Fibroblasten Proteine ​​​​produzieren, wie zum Beispiel Kollagen, den Hauptbestandteil des Bindegewebes, und Osteoblasten, die für die Knochenbildung verantwortlich sind.

Die Ergebnisse dieser Studie könnten dazu beitragen, die Gesundheit und Leistung der Besatzung während der Raumfahrt optimal zu erhalten und die klinische medizinische Forschung am Boden voranzutreiben, indem sie es Wissenschaftlern ermöglichen, Zellen auf eine Weise zu untersuchen, die auf der Erde nicht möglich ist.

Astro pi

Die Nutzlast Astro Pi Mark II ist ein ähnliches Upgrade und Ersatz für die ursprüngliche Astro Pi-Hardware, die 2015 für die Principia-Mission des ESA-Astronauten Tim Peake zur ISS flog.

Dies sind zwei Raspberry Pi 4B COTS-Computer, die in Aluminiumgehäusen in Luftfahrtqualität mit einer Reihe von integrierten Umweltsensoren und einer 12-Megapixel-Kamera für die Erdbeobachtung untergebracht sind. Die ESA-Astronautin Samantha Cristoforetti untersucht in diesem Material-Enthüllungsvideo den verbesserten Astro-Pis.

Ein Astro Pi wird im Columbus-Modul eingesetzt, während der andere durch ein Lukenfenster auf die Erde blickt. Schüler europäischer Schulen, die an der European Astro Pi Challenge teilnehmen, können diese Computer mit der Programmiersprache Python steuern. Durch die Übermittlung ihrer Python-Programme werden ihre Experimente an Bord der Station durchgeführt, wobei die Ergebnisse generiert und wissenschaftliche Daten zur Analyse an den Boden gesendet werden.

Komponenten zusammenstellen

Wireless Compose-2 ist ein Technologiedemonstrator, der darauf abzielt, eine flexible und anpassungsfähige drahtlose Netzwerkinfrastruktur bereitzustellen, um energiesparende, leichtgewichtige und drahtlose Experimente auf der Internationalen Raumstation (ISS) durchzuführen und durchzuführen. Aufbauend auf der Technologie, die 2018 beim ersten Wireless Compose-Technologiedemonstrator des DLR eingesetzt wurde, demonstriert es im Columbus-Modul die Fähigkeiten drahtloser Netzwerke für Wissenschaft, Ortung und medizinische Experimente.

Die Hardware für Wireless Compose-2 besteht aus fünf Modulen, die zusammen nur ein Kilogramm wiegen. Jedes einzelne Modul hat ungefähr die Größe eines kleinen Smartphones. Das Netzwerk wird eine Plattform für andere Experimente sein, darunter das Experiment Ballistokardiography for Extraterrestrial Applications and Long Term Missions (BEAT), bei dem ein mit Sensoren ausgestattetes T-Shirt verwendet wird, um die ballistokardiographischen Daten eines Astronauten, einschließlich des Pulses und des Blutdrucks, zu messen.

Microage wird von der britischen Weltraumbehörde finanziert und wird synthetische Muskelzellen von der Größe eines Reiskorns zur Untersuchung in die Umlaufbahn schicken. Einige dieser Zellen werden unter Mikrogravitationsbedingungen elektrisch stimuliert, um Kontraktionen zu induzieren, während andere durch Zentrifugation der künstlichen Schwerkraft ausgesetzt werden. Die Proben werden eingefroren und zur Erde zurückgeschickt, um die Mechanismen, durch die Muskelmasse verloren geht, und mögliche Präventionsmethoden zu identifizieren.

Es ist nur ein Fragment der Wissenschaft, das im Bauch eines Drachen zur Station geht. Andere europäische Lieferungen umfassen Komponenten für Materials Science Lab (MSL) Los 3a, European Drawer Rack (EDR-2) und Biolab, CalliopEO und die Ice Cubes-Anlage der ESA für kommerzielle Forschung in Columbus.