2 生物学和生物技术实验

生物学和生物技术类实验67个，其中新实验28个。 NASA、JAXA、ESA 和 Roscosmos 分别支持了 24、2、1 和 1 个新实验（表 1）。 NASA支持的细胞生物学新实验是成簇规则间隔短回文重复序列（CRISPR）的空间诊断，研究并测试微重力条件下基于CRISPR的基因检测方法，并与地面进行对比，有望用于未来长期太空任务准确识别太空和太空农业中的病原体和污染物； 近地轨道肿瘤类器官建模实验验证科学参数和操作流程； 微重力诱导多能干细胞实验，研究太空环境对诱导多能干细胞（iPSC）及其产生的神经祖细胞的影响，旨在帮助开发太空培养干细胞的相关技术。 植物生物学在轨测试系统的新实验根源旨在利用水培和气培技术种植植物，以帮助大规模生产用于未来深空任务的农作物。 高分子晶体生长新实验空间科学促进中心蛋白晶体生长-20-单克隆抗体结晶，研究微重力下可有效治疗多种癌症的结晶单克隆抗体pembrolizumab的制备。 动物生物学方向的两个新系列啮齿动物研究实验，分别研究飞行环境对小鼠视网膜血管网络重塑和神经胶质血管通讯的影响，以及太空飞行对组织再生的影响。 JAXA小鼠栖息地Unit-7支持的动物生物学新实验——从器官间通讯网络的角度解释与年龄相关的肌肉骨骼疾病的可能机制，研究与年龄相关的肌肉骨骼疾病的发病机制或进展中的神经血管网络，以及随着重力或衰老的变化而发生的分泌性 microRNA（器官间通讯因子）表达的特定变化，有助于更好地理解机械应力传感和肌肉和骨骼的年龄依赖性变化的新机制。 由欧空局微重力加速骨骼肌老化模型支持的动物生物学新实验，在微重力下自动电刺激人造肌肉以诱导收缩，研究有助于确定宇航员和地面老年人群在微重力下肌肉损失的机制。 Roscosmos磁性制造实验使用磁性3D生物打印机制造冠状病毒蛋白晶体，以探索在微重力条件下控制有机和无机材料形成和制造三维结构的可行性。

在新成果方面，美国宇航局支持的一系列微生物追踪有效载荷微生物观察-1实验，监测了空间站上微生物的分布，并识别了数百种微生物。 辛格等人。 发现了三种新的农杆菌菌株，它们可以适应营养较少的生长环境，这使它们比那些需要更多营养的菌株具有优势。 微生物研究支持制定对策，以维持太空宇航员和地面人员的安全生活空间。 JAXA支持利用微重力条件进行实验，以检查重力传感器形成的细胞过程和重力感应的分子机制，并研究在微重力条件下生长的植物是否能够感知重力变化。 中野等人。 发现在微重力条件下使用尼龙网生长的拟南芥种子长出了卷曲的根。 与地球重力条件下相比，根部与网的缠绕程度更高。 该结果表明重力影响根部。 卷曲。 了解重力如何影响植物生长有助于开发在太空种植植物的新方法，以及在地球上创造新的植物物种。

3物理科学实验

物理科学实验共有58个，其中新实验26个。 NASA、JAXA、ESA 和 Roscosmos 分别支持了 15 个、7 个、3 个和 1 个新实验的开发（表 1）。 美国宇航局支持的新的原位生物聚合物材料科学实验研究了使用牛血清白蛋白和二氧化硅混合物在空间站上制备混凝土替代品，揭示了微重力如何影响生物聚合物土壤复合材料的形成过程； 国际空间站材料实验系列启动了两项新实验，测试太空环境对嵌入式传感器、3D打印聚合物、航天器材料、防辐射生物材料、碳基钙钛矿薄膜太阳能电池等各种材料和器件的影响。 长期影响; 宝洁公司的洗涤剂远程科研实验研究了两种洗涤剂在微重力下的去污效果，以及微重力对洗涤剂外观和酶稳定性的影响。 流体物理学、流体空间光学方面的新实验，研究微重力如何影响光学元件中液体的展开和凝固行为，同时对大型液体空间望远镜进行概念验证； 非对称锯齿和空腔增强成核驱动传输实验，检测微重力使用微结构表面的电子设备的被动冷却系统。 固体燃料点火与熄灭实验系列开展了燃烧科学中的两项新实验，分别研究浓稠固体燃料-聚甲基丙烯酸甲酯的火焰生长和熄灭特性，并通过改变空气流速、氧气浓度、压力和外部辐射水平。 等参数来研究微重力下的热辅助燃烧并验证材料可燃性模型。 JAXA支持利用静电悬浮炉开展多项新材料科学实验，包括测量各种氧化物的热物理性质、验证使用低功率激光器清除空间碎片的可行性、观察悬浮铁的冷却曲线——液态铜合金和测量溶液。 聚硅酸盐熔体粘度和密度的温度依赖性、传质特性和成核率控制的热能存储和释放过程的研究、精确测量高温液态金属/合金表面张力的测试方法等。支持新材料科学实验ESA（混凝土硬化）研究重力如何影响混凝土的硬化过程和性能； 透明合金 - 凝固过程中的柱等距相变实验，通过测量透明合金中的扩散传热和传质参数确定晶体生长机制和微重力下的物理机制。 Roscosmos支持的基准计量实验旨在研究微重力对镓、铟、锡和锌等金属共晶合金熔化和结晶相变特性的影响。

就新结果而言，Carollo 等人。 利用NASA冷原子实验室设施生成冷原子云来研究原子的基本行为和量子特性，并报告了这些超冷原子气泡的生成和测量结果。 这些数据将为研究微重力条件下凝聚气泡态的基本性质提供信息，加深我们对量子系统的理解。

4 人体研究实验

总共有57个人体研究实验，其中包括17个新实验。 NASA、CSA 和 ESA 分别支持了 14 个、2 个和 1 个新实验（表 1）。 NASA 支持的新型骨骼和肌肉生理学实验生物制造设施 - 组装下一代胶原蛋白同种异体移植半月板，评估使用生物墨水和细胞 3D 打印半月板或膝关节软骨组织的可行性； 微重力疼痛实验评估 了解微重力如何影响宇航员的疼痛、生物力学、骨骼生理学和肌肉骨骼系统。 一项关于辐射对人体影响的新实验——AstroRad 背心人体因素和人体工程学研究，评估了防辐射背心的效率和人体工程学。 新的人类行为和表现实验压力监测研究是否可以通过持续监测基本中枢神经系统功能来检测宇航员的情绪困扰。 研究结果可用于支持早期干预工具的开发，以维持宇航员在长期太空任务期间的健康和表现。 新视觉实验反射视觉测试使用安装在平板电脑上的测试软件，可以在太空飞行之前、期间和之后对视觉功能进行快速可靠的评估。 研究结果有助于更好地了解失重对视力和其他大脑功能的影响。 。 综合生理学和营养学的新实验空间中的尿液分析使用特殊的试剂盒和药片在轨道上进行尿液分析，包括白蛋白与肌酐的比率以评估肾功能。 由CSA支持的一项新的视觉实验，即太空飞行相关神经眼综合症-眼壁硬度研究，旨在确定导致宇航员在长期太空任务后出现视力障碍的太空飞行相关神经眼综合症是否是由太空飞行相关神经眼综合症引起的。与眼壁有关。 与硬度有关。 心血管和呼吸系统的一项新实验“国际空间站心肺耦合的因果分析”研究了太空飞行期间心脏、呼吸和姿势对血压调节的综合影响，以及任务后发生的变化。 Ice Cubes #9.2-Maleth 2是ESA支持的一项新的人类微生物组实验，在太空和地面对照实验中研究糖尿病足溃疡微生物的耐药性，并以多组学方法进行分析。

新成果方面，NASA支持国际空间站医学监测实验，定期收集在轨宇航员的健康数据，以衡量太空飞行对人体的影响。 欧空局和俄罗斯联邦航天局的研究人员利用实验收集的数据来评估宇航员在长期暴露于微重力之前和之后采集的血液样本中的脑组织生物标志物。 尤伦堡等人。 发现血液中炎症生物标志物增加，这可能表明长期飞行者存在潜在风险。 CSA支持的骨髓研究实验旨在评估太空环境对骨髓的影响。 特鲁德尔等人。 进行了太空飞行贫血（即红细胞计数减少）的研究，利用综合呼吸和血液样本来精确测量作为血红蛋白降解的直接指标——一种新的一氧化碳技术，研究发现红细胞的破坏在太空任务期间持续增加，长期暴露于太空环境会加剧太空贫血。

5 教育文化活动实验

教育文化活动实验共36个，其中新增实验18个（表1）。 NASA 支持了 11 项新实验，涉及使用光遗传学控制鹰嘴豆生长、微重力对塑料细菌降解的影响、肠道微生物群落对抗生素的反应以及辣木籽粉和铜片对大肠杆菌的影响等技术。大肠杆菌培养物的影响、转染技术对药物输送率的影响、益生菌酸奶的生产、宇航员与学生的互动、学生编程竞赛等内容都很丰富。 JAXA支持启动了五项新实验，包括机器人编程挑战赛、国际空间站文化推广活动以及大学生卫星技术开发。 欧空局支持启动两项新实验。 Ice Cubes #11-Code4Space 实验使用装有传感器的太空弹跳球来测量加速度、弹跳时间和次数等，并与地面实验进行比较。 CalliopEO 实验为德国学童提供了在国际空间站上运行自己的项目的机会。

6 地球与空间科学实验

地球与空间科学领域共开展实验29项，其中新实验10项。 NASA 和 JAXA 分别支持了 9 项和 1 项新实验（表 1）。 BeaverCube是美国宇航局支持的一项新的地球观测实验，使用各种相机拍摄地球海洋区域的彩色图像并检测云顶和海洋表面的温度，旨在提高对浮游植物密度的了解； 地球观测实验利用国际空间站拍摄的图像来研究天气和森林火灾/火山爆发等自然事件，以及农业和城市化等人类特征，以更好地了解不断变化的地球环境； 地表矿物尘源调查实验利用成像光谱仪技术观察地球干旱地区尘埃中矿物质的类型和分布，旨在提高对矿物尘如何影响地球太阳能平衡的认识； 闪电和夜间电现象成像实验，旨在对雷暴和各种瞬态发光事件进行成像，并与地面观测相结合，重建瞬态发光事件的3D结构，识别闪电参数，并跟踪来自不同地区的闪电活动和云照明模式。范围和角度。 日光层物理学的一项新实验——白天大气和电离层边缘成像仪，利用立方体卫星对海拔140至180公里的地球大气层边缘进行成像，以确定白天大气氧的密度变化，为动力学提供新的见解高层大气的。 信息; 等离子体密度不规则性的空间分辨测量实验，利用时域阻抗探针以米级分辨率测量电离层上层电子的密度变化，旨在研究高层大气中的湍流不规则性。 Tanpopo-Japan Astrobiology-4是JAXA支持的一项天体生物学新实验，通过将苔藓孢子体、微生物Metallosphaera sedula、氨基酸和肽暴露于太空环境6个月来研究生命的起源、运输和生存，帮助解答生命起源的重要问题，并帮助开发适应太空环境的农作物。

新结果方面，美国宇航局支持的中子星内部成分探测器（NICER）（图2）观察到了新发现的天体SwiftJ1555.2-5402，并确定它是一颗磁星。 磁星是高度磁化的中子星，通过不规则的 X 射线和伽马射线爆发释放大量磁能。 对磁星爆发的观测有助于回答天文学中的许多相关科学问题，并提高我们对宇宙中一些最极端条件的理解。 由欧空局支持的Exposure-R2-Biology 和火星实验（图3）将沙漠蓝藻暴露在太空和地面模拟火星环境条件中，以研究地球生物在极端环境中的生存情况。 那不勒斯等人。 研究发现，暴露于太空的菌株的遗传变异并未增加，表明这些菌株保留了修复因辐射暴露引起的累积DNA损伤的能力。 蓝细菌有潜力用于人工生物再生生命支持系统，在太空任务期间提供氧气和食物。 美国宇航局支持的国际空间站生态系统天基热辐射实验通过测量地球表面的温度，帮助解决与水资源可用性、植被缺水和农业用水相关的问题。 库利等人。 利用实验数据研究不同植物功能类型（如草原和森林）区域内和区域间的水效率值，直接测量植物碳吸收与水流失之间的关系，并展示生态系统如何随着气候变化发挥作用。

图2 安装在国际空间站舱外的中子星内部探测器