Mikrotyngdekraftsforskning efter den internationale rumstation

I næsten 20 år, Den Internationale Rumstation (ISS) har fungeret som et enestående laboratorium for tusindvis af videnskabsmænd, studerende, og startups rundt om i verden, som har adgang til stationens mikrogravitationsmiljø for at teste, hvordan det at være i rummet påvirker alt fra kræftceller og menneskeligt væv til courgette- og bygfrø – for ikke at nævne en lang række levende organismer, inklusive fladorme, myrer, gekkoer, og bobtail blæksprutter.

Ja, ISS "har fungeret som en bastion for internationalt samarbejde og et unikt testbed for forskning i mikrogravitation, " skriver MIT-ingeniører i et papir, de præsenterede den 8. marts på IEEE Aerospace Conference i Montana. Men ISS vil i sidste ende blive pensioneret i sin nuværende form. NASA forbereder sig på at flytte fokus for sine menneskelige rumflyvningsaktiviteter til Månen, og de internationale partnere, der administrerer ISS, diskuterer, hvordan man kan skifte ud af den nuværende operationelle model.

Mens NASA udforsker muligheder for kommercielle enheder til at drive forskningsplatforme i kredsløb om Jorden, og mens andre offentlige og private enheder overvejer alternative designs til mikrogravitationsanlæg, MIT-teamet siger, at det er vigtigt at holde overkommelig adgang til sådanne faciliteter på forkant med disse diskussioner. I deres papir, forskerne argumenterer for, at forskere fra ethvert land burde være i stand til at deltage i mikrogravitationsforskning.

Til det formål, teamet har udviklet et værktøj til at evaluere tilgængeligheden af ​​forskellige "styringsmodeller, "såsom faciliteter, der for det meste kontrolleres af regeringer eller private enheder, eller en blanding af begge.

MIT News tjekkede ind med forskerne om fremtiden for mikrogravitationsforskning, og hvordan åbenhed kan drive innovation og samarbejde i rummet. Christine Joseph er en kandidatstuderende i MIT's Department of Aeronautics and Astronautics og Technology and Policy Program. Danielle Wood er Benesse Corporation Career Development Assistant Professor of Research in Education inden for MIT's Program i Mediekunst og Videnskab og i fællesskab udnævnt i Institut for Luftfart og Astronautik. Hun er også grundlægger af Space Enabled Research Group i MIT Media Lab, hvis mission er at fremme retfærdighed i Jordens komplekse systemer ved hjælp af design, der er muliggjort af rummet.

Spørgsmål:Hvorfor er overkommelig adgang vigtigt, især til rumbaseret mikrogravitationsforskning?

Træ:Deltagelse i rumbaseret mikrotyngdekraftsforskning bør være en mulighed, der er åben for forskere fra alle nationer, fordi rummet er et globalt fællesområde, der ikke tilhører en enkelt nation. Som anført i traktaten om det ydre rum, ratificeret af over 100 lande, "udforskningen og brugen af ​​det ydre rum ... skal udføres til gavn og i alle landes interesse ... og skal være hele menneskehedens provins."

Undersøgelser i mikrogravitationsmiljøet bringer ny viden om den menneskelige krop, planter, dyr, materialer, fysik, fremstilling, og medicin. Denne viden kan bidrage til bæredygtig udvikling, når den omsættes til jordbaserede applikationer, når viden om astronautøvelser informerer om genopretningsprocedurer for patienter, der står over for lange perioder med sengeleje, eller når eksperimenter om forbrændingsfysikken giver resultater, der kan forbedre brandsikkerheden på Jorden.

Når et større udvalg af forskere fra hele verden deltager i mikrogravitationsforskning, det videnskabelige samfund drager fordel af den bredere vifte af forskningsresultater. Deltagelse i mikrogravitationsforskning hjælper også lande, der endnu ikke har erfaring i rummet, med at opbygge lokal kapacitet til at designe og drive rumbaserede eksperimenter.

Spørgsmål:Hvordan evaluerer dit nye værktøj tilgængeligheden til mikrogravitationsforskningsfaciliteter?

Joseph:Vi foreslår, at tilgængelighed kan måles ved hjælp af metrics for økonomisk og administrativ åbenhed. Økonomisk åbenhed er baseret på de økonomiske omkostninger, som forskere betaler for at udføre alle de aktiviteter, der er involveret i at gennemføre et mikrogravitationsforskningsprojekt. Dette inkluderer omkostningerne forbundet med at designe et eksperiment, konstruere det til at være sikkert og funktionelt, sender den ud i rummet, adgang til et anlæg, der giver miljøkontrol, data og strøm, udføre eksperimentet, og muligvis returnere den til Jorden.

Administrativ åbenhed refererer til den type gatekeeping, der direkte og indirekte bestemmer, hvem der kan deltage. For eksempel, i dag påvirker administrative procedurer adgangen afhængigt af nationaliteten eller typen af ​​organisation, brugeren kommer fra, og den type mikrogravitationsaktivitet, de søger. Vi kortlægger fremtidige mikrogravitationsforskningsfaciliteter og deres styringspolitikker langs disse dimensioner af økonomisk og administrativ åbenhed. Ved at bruge disse to målinger, vi kan vurdere den overordnede tilgængelighed af en fremtidig markedsplads for mikrogravitationsforskning.

Wood:Vores mål er at fremme en dialog om værdien af ​​at give adgang til dette unikke forskningsmiljø. Mange interessenter – regeringer, virksomheder, internationale organisationer - kan påvirke reglerne, der bestemmer, hvem der sender mikrogravitationsforskning til rummet, efter at den internationale rumstation er pensioneret. Så langt, verden har ikke oplevet en markedsplads for mikrogravitation, der er fuldt drevet af kommercielle kræfter med priser fastsat af et frit marked, fordi regeringer har subsidieret omkostningerne ved forskningsadgang som en offentlig service. Dette arbejde fremhæver behovet for at evaluere fremtidige politiske og kommercielle forslag baseret på behovene hos dem, der har mindst adgang til og erfaring med mikrogravitationsforskning i dag.

Q:Hvilken type facilitet eller struktur har du fundet, gennem dit værktøj, kan give den mest overkommelige adgang til forskning i mikrogravitation, og hvad skal der til for at lancere sådan en model?

Joseph:Selvom det ikke er ideelt, vores nuværende struktur har udviklet sig til at blive overraskende tilgængelig. Formidlere som FN's kontor for ydre rumanliggender hjælper med at formidle adgang for nye rumnationer ved at arbejde med nogle af de "gatekeeper"-rumorganisationer, der byggede ISS. Kommercielle virksomheder er også begyndt at bygge og drive deres egne moduler knyttet til ISS, som næsten enhver bruger kan købe adgang til. ISS er blevet dette interessante konglomerat af offentlige, privat, kommerciel, og internationale enheder. Indtil nu, ingen af ​​de andre forslag til rumstationer i lav kredsløb om Jorden (op til ca. 2, 000 kilometer fra Jordens overflade) er modne nok til at afgøre, om de vil have et lignende tilgængelighedsniveau som det nuværende miljø.

Imidlertid, vi kan altid gøre det bedre. At bygge ISS var det største og dyreste byggeprojekt i menneskehedens historie, og det involverede indsats fra mange lande. Der er mange erfaringer at lære af udviklingen af ​​ISS med hensyn til tekniske og politiske modeller. Vi skal også tage højde for forventningerne fra de kommercielle virksomheder, der vil deltage i den nye kommercielle rumøkonomi i lav kredsløb om Jorden.

De "rum i rummet", som vi opererer i, udvikler sig dramatisk. Det er ikke for tidligt at undersøge, hvordan politikker og investeringsbeslutninger vil forme arten af ​​tilgængelighed for forskning i mikrotyngdekraft ud over den internationale rumstation. At tænke på tilgængelighed nu er vigtigt for at sikre, at forskning i mikrotyngdekraft forbliver hele menneskehedens provins.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT-forskning, innovation og undervisning.