

人们很容易忘记,国际空间站不仅仅是宇航员闲逛和自拍的场所。由于其独特的微重力环境,该空间站实际上是一个宝贵的研究和开发中心,这里进行了数百项正在进行的实验,涵盖了从人体组织生长到蛋白质晶体形成等各种领域。
然而,在国际空间站进行实验有一个小麻烦:它有点远。将重要的样本从空间站运回地球可能是一个漫长的过程,研究人员通常需要等待六个月到一年的时间才能将样本送往地面实验室。这些漫长的等待可能存在风险,因为活体生物样本的保质期有限,并且通常需要快速审查,以免其降解。
现在,私营航天公司Intuitive Machines为这个问题提供了一个解决方案。该公司与NASA合作,正在开发地球返回飞行器(TRV),这是一种可以在不到24小时内将实验样本从空间站运回地球的航天器。你可以把它想象成国际空间站的当日达快递。如此短的样本返回时间为国际空间站的研究开辟了前所未有的机会。
Intuitive Machines公司总裁Steve Altemus在接受《大众科学》采访时表示:“在我们这里,我们有机会每天都返回,并在需要时将关键样本带回家。而以往,那些实验样本只能滞留在空间站上,直到我们能将一整艘载有5000磅返程货物的大型飞行器送上去。”

负责管理国际空间站美国国家实验室的非营利组织太空科学促进中心(CASIS)正在协助Intuitive Machines公司开发TRV。该飞行器仍处于概念阶段,但一旦完成,CASIS将安排通过火箭将TRV运往国际空间站。一旦抵达,宇航员将TRV装载需要快速送回地球的样本,然后使用空间站的机械臂将其释放。
据Altemus介绍,TRV的大小将与一个高尔夫球包差不多——远小于目前运送货物到国际空间站的七英尺高的“龙”系列舱。TRV的小尺寸应该能降低运送科学实验品往返的成本,并且它的外形设计使其能够产生升力和阻力而无需机翼,这与NASA的X-38原型机类似。“它能够在大气中进行机动,并控制其返回地球的能量,”Altemus说。“它更像一架没有翅膀的迷你航天飞机。仅机身就能产生升力。”
进入地球大气层后,TRV将释放一个超音速减速伞来减缓其下降速度。然后,在约25,000英尺的高度,它将部署一个翼伞,使其能够更容易地操纵到着陆点——位于犹他沙漠的一个试验场。总而言之,TRV返回地球的旅程只需短短六个小时,这与以前航天飞机从国际空间站返回的速度相当。
“在我们这里,我们有机会每天都返回,并在需要时将关键样本带回家。”
TRV的内部将提供冷藏功能,以保存其珍贵的货物。而且由于它体积小,可以同时在国际空间站存放多个TRV,并在需要时随时部署。Altemus指出,这可能从根本上改变国际空间站的研究方式,因为目前,“太空科学是基于其样本每年只能回家一两次的前提。”
在生物学、药物开发和物理学领域,太空研究具有极其重要的价值,因为它允许研究人员将重力的影响排除在等式之外。“在地球上,重力不被认为是实验变量,”曾在国际空间站从事生物组装工作的资深宇航员David Wolfe说。“而在太空中,在我们的空间实验室里,重力是一个我们可以利用的变量。”
例如,太空是一个在体外三维培养人体组织的绝佳场所。在地球上,重力导致细胞生长成扁平状,并且必须引入干扰力才能实现正常的组织形成。在太空中,你可以获得相当精确的正常和癌性组织生长,这些组织可用于以后在地球上测试新型药物。
蛋白质晶体生长也遵循类似的概念,这在药物开发中应用广泛。微重力有助于晶体在所有不同方向上生长得更饱满。此外,许多涉及小鼠的实验都在国际空间站进行,以测试微重力对人体的影响。然而,TRV的早期版本将无法运送活体啮齿动物。(不过他们正在努力改进。)
TRV的首次发射计划于2016年,这意味着未来几年对于商业航天来说将是相当值得关注的。
