二十年前，2000年11月2日，一名美国宇航员和两名俄罗斯宇航员，进入了新建的国际空间站（ISS），这是人类在轨道前哨站永久生活和工作的开始 。

在这段时间里，国际空间站的宇航员进行了约3000项科学实验。这些研究涵盖了多种学科，包括基础物理学，地球观测和生物医学研究。曾经被认为相对微不足道且与生活在地球上的人们无关的事物，随着宇航员投入更多时间进行研究，国际空间站上的科学得到了蓬勃发展，为包括对人类和动物如何适应长期太空飞行以及物质在太空中行为的提供了见解。

如今，ISS配备了现代化的研究设备，就像把一个世界一流的大学缩小到空间站的大小一样。在过去的一周中，Kate Rubins在该站的植物生长室中进行了一项物理实验，以测试液滴如何在微重力作用下的表面相互作用。

该站上的大多数科学实验旨在研究事物在微重力下的工作方式如何不同（例如，火焰燃烧的方式或小鼠细胞的发育方式），以评估这些研究是否可以应用于新技术。

很多人没有意识到在国际空间站上围绕人类健康所做的大量研究。

自太空计划诞生以来，科学家一直在研究在轨航天员的健康状况，以确保他们不会减少太多的肌肉或暴露于过多的辐射中。但是在国际空间站（ISS）上，研究已经扩展到包括重力如何影响T细胞的白细胞激活，从而增强人的免疫系统。知道为什么以及如何抑制宇航员的免疫系统，可以帮助科学家在地球上开发出更好的医学药物。

国际空间站（ISS）上的一些值得注意的实验：

实验1. 冷原子实验室

美国宇航局耗资1亿美元打造了冷原子实验室，该实验室可以以允许科学家创造以地球上不可能的方式成功利用空间的微重力，该实验室有望成为已知宇宙中最冷的地方。

物理学家们今年首次使用这种设备在太空中制造了一种异常的物质状态，玻色-爱因斯坦冷凝物。Bose-Einstein凝聚体是1995年首次创建的，它是在原子云被冷却至刚好超过绝对零度时形成的。在此温度下，粒子的波状量子性质占主导地位，它们聚结成一个宏观的量子对象，物理学家可以用来研究奇异的行为。在地球上，重力限制了对这些云的研究，因为它们会迅速散开，除非重力的影响被强磁场抵消。但是在微重力作用下，凝结物会持续更长的时间，从而可以进行更精确的研究。而且由于原子的弱磁性“陷阱”可以在太空中使用，物理学家可以将其冷却到更低的温度，部分原因是利用一种允许冷凝物膨胀的冷却冷凝物的技术。

研究人员使用CAL的精密激光和高真空产生的凝结水，在比绝对零度高200万亿分之一度的情况下存活超过一秒。该设施已经是国际空间站上最复杂的实验，在一月份进行了令人难以置信的升级。在八天的时间里，美国宇航局的宇航员安装了一个原子干涉仪，这一过程被视为在太空进行心脏手术。

实验2. Alpha电磁光谱仪

这个固定在国际空间站外部的宇宙射线探测器主要负责搜寻暗物质粒子。这项耗资20亿美元的实验，在2019年进行了一系列复杂的太空行走，以修复损坏的冷却泵。

实验3. 啮齿动物研究

无数的老鼠飞上了这个车站。在2019年的一项研究中，日本研究人员报告说，雄性小鼠在国际空间站的笼子里漂浮了35天后仍然可以留下健康的后代。

实验4. 在太空中的植物

美国国家航空航天局的宇航员在2012年记录了国际太空站上，太空小胡瓜的生长轨迹。现在，宇航员已经能够种植莴苣和其他蔬菜，以改善太空中长时间的饮食习惯。

实验5. 对双胞胎的研究

美国国家航空航天局利用双胞胎宇航员来监控太空飞行对人体尤其是双胞胎中基因表达造成的变化。在2015-2016年度， Scott Kelly在国际空间站（ISS）呆了近一年，而他的双胞胎兄弟Mark则留在地球上。

在Scott Kelly返回地球六个月后，一项遗传变化在很大程度上持续了下来，从而影响了他的染色体。它们的一部分倒立或端到端翻转。这会导致DNA损伤，并可能与他在太空中经历的大量辐射有关。Scott Kelly染色体末端的许多端粒，在飞行过程中也神秘地加长了，返回地球后48个小时内，端粒缩短了，大部分恢复了飞行前的长度，尽管他现在的端粒比飞行前要短，这可能会增加他患心血管疾病或某些类型癌症的风险。

实验6. 轨道碳观测站-3

该仪器安装在空间站外并指向地球，可在绕地球旋转时监测二氧化碳的排放。

随着时间的流逝，空间站中都在尽可能进行更多的科学研究。美国宇航局的科学家将试图吸引那些以前没有在接近零重力条件下工作的研究人员。目的是让他们提出从常规研究议程（例如蛋白质结晶和人类生理学实验）到基础生物医学研究和地球科学观测的一切建议，这些东西可以在飞行任务结束前，利用高空飞行平台的优势。

中国进行了九项科学实验，包括一个探索DNA如何在太空中突变的项目，将在计划于2022年完成的首个主要空间站飞行。中国现有的空间实验室“天宫二号”于2016年发射升空，该实验室也进行实验，但新的空间站将更大，并且预计寿命更长。这个前哨基地被称为中国空间站，不到国际空间站（ISS）质量的四分之一。

POLAR-2的探测器是对天宫2号发射的传感器的更强大的跟踪研究，该传感器用于研究来自遥远宇宙现象的高能γ射线爆炸的极化。由国际合作制造的POLAR-2甚至可以使天文学家观察与引力波源有关的微弱辐射。美国正计划从2024年开始削减对国际空间站的资助，因为它将把太空工作的重点放在从2022年开始在月球轨道上建设一个前哨基地。这可能意味着，中国的空间站将从2024年成为科学家在低地球轨道上唯一的实验室。

国际空间站计划涉及美国，俄罗斯，加拿大，日本和11个欧洲国家的合作伙伴关系。它将至少运行到2024年，并且正在讨论将其扩展到2028年。

或许，你也可以申请，到太空做做实验。

参考文献：

1. Alexandra Witze. Astronauts have conducted nearly 3,000 science experiments aboard the ISS. Nature, 2020.

DOI: 10.1038/d41586-020-03085-8

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2. Aveline, D. C. et al. Nature 582, 193–197 (2020). Universe’s coolest lab creates bizarre quantum matter in space.

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3. Garrett-Bakelman, F. E. et al. Science 364, eaau8650 (2019). Astronaut twins study spots subtle genetic changes caused by space travel.

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4. Brian Owens, Nature 574, 727-728 (2019). From design to lift-off: blasting experiments into outer space.

DOI: 10.1038/d41586-019-03097-z

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5. Alexandra Witze, Nature 510, 196–197 (12 June 2014). Space-station science ramps up.

DOI: 10.1038/510196a

https://www.nature.com/news/space-station-science-ramps-up-1.15388

6. Elizabeth Gibney, 2019. China reveals scientific experiments for its next space station.

DOI: 10.1038/d41586-019-01913-0

https://www.nature.com/articles/d41586-019-01913-0