Eksperiment sender konstruerede anlæg til ISS

Hvis menneskeheden vil rykke grænserne for rumudforskning, vi får brug for planter til at komme med på turen. Ikke kun spinat eller kartofler, Selvom planter kan så meget mere end bare at fodre os.

Et videnskabeligt eksperiment, der sigter mod at demonstrere planters evner i rummet, er ankommet til den internationale rumstation og er klar til at begynde at videresende data. Eksperimentet, ifølge University of Utah kemiprofessor og projektchef Ming Hammond, vil vurdere i realtid, om anlæg, der er konstrueret til at biofremstille specifikke proteiner, i en proces kaldet syntetisk biologi, kan gøre det i rummet. Eksperimentet begyndte den 18. december og løber til og med den 28. december.

"Der er en masse løfter, potentiale og håb om, at vi kan bruge værktøjerne udviklet inden for syntetisk biologi til at løse problemer, Hammond siger, "ikke kun det, du ville finde i rummet, men hvor du har ekstrem begrænsning af ressourcer."

Hammonds involvering i dette eksperiment, kaldet Hydra-1, begyndte på University of California, Berkeley, før hendes nylige flytning til USA. Hun og Berkeley kandidatstuderende Rebekah Kitto sluttede sig til et "meget tværfagligt team", Hammond siger, af videnskabsmænd og ingeniører, der ønsker at udføre syntetiske biologiske eksperimenter i rummet.

Syntetisk biologi er et felt, der udvikler biologiske systemer. I dette tilfælde, holdet ser på planter som potentielle biofabrikker. Hver organisme producerer naturligt utallige proteiner som en del af dens biologiske funktion, så hvorfor ikke konstruere et anlæg til at producere, sige, en nødvendig medicin eller en polymer, der kunne være nyttig i fremtidige langsigtede rumudforskningsmissioner?

"Fordelen er, at du kan tage frø med dig, " siger Hammond. "De er meget lette. De vokser og får biomasse ved hjælp af CO ₂ at vi ånder ud. Og hvis disse planter kan producere proteiner efter behov - ved vi, at planter er i stand til at producere anti-virale og anti-cancer antistoffer i stor skala."

Syntetisk biologi er allerede etableret på Jorden. Men at oversætte den samme teknologi til rumflyvning kræver et andet sæt overvejelser. Hammond og hendes team stødte på mange af disse begrænsninger, da de tilpassede deres eksperiment til at fungere i et lille terningformet kabinet, og uden at passe fra rumstationens besætning. Skabet har samme størrelse (10 cm på en side) som de små billige CubeSats, der er stigende i popularitet.

Til et eksperiment på jorden, forskere kunne teste prøver af planter, mens de voksede for at se, om de producerede det ønskede protein. Men det er ikke en mulighed i rummet - i de tidlige stadier af planlægning, holdet vidste ikke engang, om de ville få eksperimentet tilbage til sidst.

Så holdet besluttede at konstruere planter til at ændre farve, da de producerede målproteinet, og overvåge fremskridtene med et kamera. Det er en elegant og innovativ løsning, baseret på en tidligere offentliggjort metode, men tilpasset til begrænsningerne af en terning i rummet.

"Vi var nødt til at tage noget, der fungerede smukt under de mest omhyggeligt kontrollerede og plejende forhold, Hammond siger, "og få det til at fungere under meget strenge, barske og udfordrende forhold uden menneskelig indgriben i planteterningen." Planteterningen blev designet med den fremadrettede vision om at forberede plantevækststudier på Månen, og Hydra-1-missionen er et teknologisk udviklingstrin hen imod dette mål.

Teamet af samarbejdspartnere spænder over to kontinenter, med andre partnere på NASA Ames Research Center, det internationale rumuniversitet, og universitetet i Strasbourg. Men som en af ​​eksperimentets ledende videnskabsmænd, Hammond vil overvåge data fra eksperimentet, og udfører det matchende jordbundne kontroleksperiment, her på University of Utah. Kontroleksperimentet vil dyrke de samme planter, konstrueret til at producere det samme protein, men halter bagud eksperimentet på rumstationen med en dag, så forskerne kan matche begge forsøgs temperaturforhold.

Hele eksperimentet vil tage 10 dage. "På dag fire eller fem burde vi vide, om eksperimentet virkede, " siger Hammond. "Der er så mange variabler, som vi ikke kan kende svarene på." I januar kuben vil vende tilbage til Jorden og vil blive yderligere analyseret i Strasbourg. "Jeg planlægger denne oplevelse for at forberede os til at lave flere kemieksperimenter i rummet!" siger Hammond.

På ingeniørsiden, Hydra-1 eksperimentet vil hjælpe med at udvikle en ramme, gennem et kommercielt firma kaldet ICE-Cubes, at kommercialisere lignende kubebaserede rumvidenskabelige eksperimenter i fremtiden.

Det kræver meget tid og kræfter at sætte udstyr i rummet, og Hammond sætter pris på de mange timers arbejde, som teamet har lagt i de seneste to år. "Vi er en lille, men dedikeret gruppe af frivillige, " siger hun. "I de sidste to uger, folk arbejdede nonstop for at ordne sidste øjebliks ting, der dukkede op før lanceringen. Jeg er bare rigtig stolt af den indsats, som alle har gjort for at få os til dette punkt."

Hammond og hendes familie rejste til NASA Kennedy Space Center for at se lanceringen af ​​hendes eksperiment den 5. december. som var beliggende i en SpaceX Falcon 9-raket på en genforsyningsmission til den internationale rumstation. "Jeg tror, ​​at de fleste af os føler tiltrækningen og spændingen, der vækkes af vidunderet ved at kigge op og tænke på mennesker, der bor og arbejder på rumstationen, " siger hun. "Det var en fantastisk mulighed for at dele lanceringen med min 6-årige søn og andre familiemedlemmer. Af alle de ting, jeg har gjort i videnskaben, for dem, er den, der nok vækker mest interesse og ærefrygt."