ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) فقط محلی برای زندگی در مدار زمین نیست، بلکه آزمایشگاهی در دل فضا است. با حضور فضانوردان و زمین در پس‌زمینه، ISS یک فرصت منحصربه‌فرد را فراهم می‌کند: تحقیقات طولانی‌مدت در شرایط ریزگرانش.
این ایستگاه، نمایی استثنایی از مدار پایین زمین در اختیار می‌گذارد و گروه انسانی آن، ضمن انجام آزمایش‌ها، تعویض نمونه‌ها و رفع مشکلات، در لحظه از فرایندهای علمی پشتیبانی می‌کند.
بیش از دو دهه پژوهش در ایستگاه فضایی
از زمان آغاز به کار ایستگاه فضایی، محققان صدها مطالعه را در آن انجام داده‌اند؛ از بررسی رفتار مایعات در شرایط بی‌وزنی گرفته تا دنبال کردن تغییرات در بدن انسان. این تحقیقات، علم را با پاسخ دادن به پرسش‌هایی پیش می‌برند که در زمین امکان مطالعه آن‌ها وجود ندارد.
علم در غیاب گرانش
چرا نبود گرانش مهم است؟
در غیاب گرانش زمین که هر چیزی را به سمت پایین می‌کشد، دانشمندان می‌توانند آزمایش‌هایی انجام دهند که در زمین ممکن نیست. به عنوان مثال:
- هوای داغ بالا نمی‌رود.
- شعله‌ها شکل کروی به خود می‌گیرند.
- مایعات دیگر مانند آب در لیوان رفتار نمی‌کنند.
این محیط، فرصتی کم‌نظیر را برای بررسی فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی به شیوه‌ای تازه فراهم می‌کند.
حذف متغیرهای مزاحم
در شرایط ریزگرانش، عواملی مانند کشش سطحی یا حرکت موئینگی حذف می‌شوند. این موضوع باعث می‌شود تصویر واضح‌تری از ماهیت واقعی پدیده‌ها به دست آید.
آزمایشگاهی که همه چیز را می‌بیند
ایستگاه فضایی هر ۹۰ دقیقه یک بار با سرعت ۲۸ هزار کیلومتر بر ساعت در ارتفاع ۴۰۰ کیلومتری از سطح زمین به دور سیاره می‌چرخد.
این موقعیت، امکان مشاهده زمین در روز، شب و زوایای مختلف را فراهم می‌کند.
از آنجا که ISS خارج از جو و میدان مغناطیسی زمین قرار دارد، می‌تواند ابزارهایی را حمل کند که در زمین کارایی ندارند. این ابزارها برای مطالعه:
- تابش‌های فضایی
- ستارگان نوترونی
- و رفتار مواد و موجودات زنده در فضا
به کار گرفته می‌شوند.
فضانوردان؛ قلب تپنده علم در فضا
هرچند ماهواره‌ها هم می‌توانند ابزارهای علمی را حمل کنند، اما تنها ISS است که یک گروه انسانی زنده در اختیار دارد تا به طور مستقیم کارها را انجام دهند.
حضور اپراتورهای انسانی اهمیت زیادی دارد:
- تنظیم آزمایش‌ها
- پایش تغییرات
- رفع مشکلات
- بسته‌بندی نمونه‌ها برای بازگشت به زمین
این انعطاف‌پذیری برای تحقیقات پیچیده ضروری است و به دانشمندان فرصت می‌دهد در صورت پیش آمدن مشکل، مسیر را اصلاح کنند.
از آنجا که آزمایش‌ها می‌توانند ماه‌ها یا سال‌ها روی ایستگاه باقی بمانند، محققان زمان کافی برای اصلاح ایده‌ها و جمع‌آوری داده‌های بیشتر دارند.
تغییرات بدن در فضا
یکی از دستاوردهای ۲۰ سال فعالیت ISS، پیگیری تغییرات بلندمدت در بدن انسان است.
به عنوان نمونه:
- فضانوردان پس از چندین ماه حضور در مدار، دچار تغییراتی در بینایی می‌شدند.
بررسی جابه‌جایی مایعات در بدن
در سال ۲۰۱۵، پروژه Fluid Shifts برای بررسی این پدیده آغاز شد.
فرضیه این بود که در ریزگرانش:
- مایعات از بخش‌های پایینی بدن به بخش‌های فوقانی منتقل می‌شوند.
- این موضوع باعث افزایش فشار در سر و احتمالاً تغییر شکل کره چشم می‌شود.
این مطالعه که تا سال ۲۰۲۰ ادامه داشت، گامی اساسی در درک تاثیرات فضا بر سلامت انسان بود.
فرآیند انجام تحقیق در ایستگاه فضایی
انجام پژوهش در ISS زمان‌بر است:
- طرح پرسش علمی
- ارائه فرضیه
- طراحی آزمایش و تعیین نوع داده‌ها
- ارائه پروپوزال به ناسا و بررسی علمی و اولویت‌بندی
پس از تایید:
- آزمایش‌ها برای پروازهای آینده برنامه‌ریزی می‌شوند.
- آموزش فضانوردان، توسعه تجهیزات، تدوین رویه‌های پروازی و برنامه‌های گردآوری داده انجام می‌شود.
اجرای آزمایش
با رسیدن آزمایش به ایستگاه، فضانوردان داده‌ها را جمع‌آوری می‌کنند. سپس:
- تجزیه و تحلیل نتایج
- نگارش مقالات علمی
- داوری همتا (Peer Review)
فقط داوری مقالات به طور میانگین ۱۰۰ روز زمان می‌برد و ممکن است با درخواست اصلاحیه همراه شود.
جمعیت کم، علم بزرگ
یکی از چالش‌های پژوهش انسانی در ISS، محدود بودن تعداد افراد است.
معمولاً فقط ۶ نفر در ایستگاه حضور دارند، در نتیجه جمع‌آوری داده‌های کافی زمان‌بر است.
نمونه: مطالعه Lighting Effects
در این مطالعه بررسی شد که آیا تنظیم نور ایستگاه می‌تواند:
- خواب
- روحیه
- و عملکرد فضانوردان را با هماهنگ‌سازی با ریتم شبانه‌روزی (سیرکادین) بهبود دهد یا خیر.
این پروژه بین سال‌های ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۰ انجام شد.
مطالعات بلندمدت دیگری درباره:
- تحلیل عضله قلب
- تغذیه
- و پرورش غذای تازه در فضا
هم در ISS پیگیری شده است.
تحقیقات فیزیکی در ایستگاه
پژوهش در علوم فیزیک معمولاً سریع‌تر انجام می‌شود.
محققان می‌توانند بسته‌های مواد را ارسال و نتایج را زودتر دریافت کنند.
با این حال، هر آزمایش اغلب سوالات جدیدی ایجاد می‌کند.
نمونه: پروژه‌های آتش در فضا
سری BASS بین ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۷، رفتار انواع سوخت‌ها را در فضا بررسی کرد.
نتایج این پروژه به شکل‌گیری سری Saffire منجر شد که از ۲۰۱۶ تا ۲۰۲۴ ادامه یافت.
این پروژه‌ها سوالات حیاتی درباره:
- مهار و پیشگیری از آتش‌سوزی در فضا
را پاسخ دادند.
نتیجه‌گیری: ارزش زمانی پژوهش‌های فضایی
تحقیقات علمی هرگز یک‌شبه به موفقیت نمی‌رسند، خصوصاً در مدار زمین.
اما ایستگاه فضایی به محققان امکاناتی منحصربه‌فرد می‌دهد:
- زمان کافی
- دسترسی مستقیم
- و امکان تداوم آزمایش‌ها
دستاورد این فرصت‌ها:
- شناخت بهتر از عملکرد بدن انسان
- بررسی رفتار مواد
- و آمادگی برای مأموریت‌های فضایی طولانی‌تر
این دانش، نه تنها برای زندگی در فضا، بلکه برای بهبود زندگی در زمین نیز مفید است.
