عِلْمٌ بدون الجاذبية على محطة الفضاء الدولية – ترجمة* محمد جواد آل السيد ناصر الخضراوي

Science without gravity at the International Space Station
(Juliette Collen – بقلم: جولييت كولين)

ملخص المقالة:

من المقرر في عام 2028 تقاعد محطة الفضاء الدولية التي تدور حول الأرض على بعد 250 ميلاً، وهي بحجم ملعب كرة قدم، ومقسمة مثل خلية النحل إلى مساحات حيث يمكن لرواد الفضاء إجراء تجارب بتوجيه من الباحثين على الأرض. وخلال عقدين من الزمن، أصبحت مختبرًا كونيًا متطورًا، وكانت المنصة الوحيدة لبعض العلماء لمتابعة أبحاثهم، حيث بحث رواد الفضاء في كل شيء من الثقوب السوداء إلى الأمراض وحتى البستنة في الجاذبية الصغرى. وقد تم إجراء أكثر من 3000 اختبار علمي في المحطة منذ بدأت مهماتها المأهولة في عام 2000، شملت بحوثًا في الطب وعلوم المواد التي تحتاج إلى بيئة خالية من الجاذبية، ونتج عن ذلك اكتشافات كبرى.

 ( المقالة )

خلال عقدين من الزمن وهي تدور حول الأرض، أصبحت محطة الفضاء الدولية مختبرًا كونيًا متطورًا، حيث يبحث رواد الفضاء في كل شيء من الثقوب السوداء إلى الأمراض وحتى البستنة في الجاذبية الصغرى.

إن محطة الفضاء الدولية، التي تدور حول الأرض وعلى بعد 250 ميلاً فوق الأرض، كبيرة بحجم ملعب كرة قدم في الداخل، ومقسمة مثل خلية النحل إلى مساحات حيث يمكن للطاقم إجراء تجارب بتوجيه من الباحثين على الأرض. وغالبًا ما يكون رواد الفضاء أيضًا من خنازير غوينيا [١] (أي يجري رواد الفضاء التجارب على أنفسهم).

وقد تم إجراء أكثر من 3000 اختبار علمي في محطة الفضاء الدولية منذ أن بدأت مهماتها المأهولة في عام 2000. وقال مؤرخ الفضاء والمؤلف المشارك لكتاب (محطات الفضاء: الفن والعلم وواقع العمل في الفضاء ، Space Stations: The Art, Science, and Reality of Working in Space) روبرت بيرلمان: “من منظور علمي، كانت هناك بعض الاكتشافات الكبرى”. إن المهمة الأخيرة – التي سميت “ألفا” على اسم “ألفا سينتاوري Alpha Centauri” ، أقرب نظام نجمي لنظامنا – لن تكون استثناءً.

“أدمغة صغيرة”

يوم الخميس (22 ابريل)، سوف ينطلق رواد الفضاء الامريكيين شين كمبرد وميجان مكارثر، ورائد الفضاء أكيهيكو هوشيدي من وكالة استكشاف الفضاء اليابانية، ورائد الفضاء توماس پيسكيت من وكالة الفضاء الأوروبية لمحطة الفضاء الدولية على متن مهمة “سبيس إكس SpaceX” الطاقم-2.

ومن المحتمل أن يكونوا مشغولين. فإلى جانب العمل على صيانة المحطة الفضائية نفسها، يوجد حوالي مائة تجربة في يوميات مهمتهم التي تستغرق ستة أشهر.

وتشمل هذه التجارب تقنيات صوتية باستخدام الموجات فوق الصوتية لتحريك ومعالجة الأشياء أو السوائل دون لمسها. وقال بيسكيت الفرنسي إن بحثه المفضل المخطط له هو دراسة تختبر آثار انعدام الوزن على عضيات الدماغ – أدمغة صغيرة تم إنشاؤها باستخدام تقنية الخلايا الجذعية.

ويأمل العلماء أن يساعد هذا البحث وكالات الفضاء في نهاية المطاف في الاستعداد لبعثات فضائية بعيدة والتي ستعرض أطقم العمل لقسوة الفضاء لفترات طويلة من الزمن، وحتى تساعد في مكافحة أمراض الدماغ على الأرض. وقال پيسكيت، وهو مهندس طيران، مازحًا: “يبدو الأمر حقًا مثل الخيال العلمي بالنسبة لي”.

وهناك بحث مستمر فيما يعرف باسم “رقائق الأنسجة” – نماذج صغيرة لأعضاء بشرية تتكون من أنواع مختلفة من الخلايا وتستخدم لدراسة أشياء مثل الشيخوخة في جهاز المناعة، ووظائف الكلى وفقدان العضلات.

وقالت ليز وارين، كبيرة مديري البرامج في المختبر الوطني الأمريكي لمحطة الفضاء الدولية : “لا نفهم تمامًا لماذا، ولكن في الجاذبية الصغرى، يعمل الاتصال من خلية إلى خلية بشكل مختلف عما هو عليه في قنينة زراعة الخلايا على الأرض” ، مضيفةً أن الخلايا أيضًا تجتمع معًا بشكل مختلف. وتابعت: “تسمح هذه الميزات للخلايا بالتصرف كما تفعل عندما تكون داخل الجسم. وبالتالي، يبدو أن الجاذبية الصغرى توفر فرصة فريدة لهندسة الأنسجة”.

إن عنصرًا مهمًا آخر في المهمة هو ترقية نظام الطاقة الشمسية للمحطة عن طريق تركيب ألواح مدمجة جديدة تنفتح مثل سجادة “يوغا” ضخمة.

ويتزامن يوم إطلاق الطاقم-2 مع يوم الأرض، وبحلول الوقت الذي يعود فيه الطاقم، سيكونون قد ساهموا أيضًا في الأبحاث البيئية من خلال التقاط 1.5 مليون صورة لظواهر مثل الإضاءة الاصطناعية في الليل، وتكاثر الطحالب ، وتفكك الأرفف الجليدية في القطب الجنوبي.

التطور التجريبي

قال سيباستيان باردي من شركة كادموس الفرنسية، التي تنظم تجارب علوم الجاذبية الصغرى في الفضاء، إن التجارب مصممة على المدى الطويل، بما يتجاوز المهمات الفردية. وتابع باردي إن دراسة انعدام الوزن – أو الجاذبية الصغرى – انتقلت من “الريادة إلى شيء موحد” ، مع أساليب قياس دقيقة بشكل متزايد. وأضاف: “قبل عشرين عاما، لم يكن هناك جهاز موجات فوق صوتية على متن المحطة”.

وقد زارت كلودي هاينيري، أول امرأة فرنسية تطير في الفضاء، محطة الفضاء الدولية في عام 2001 وتتذكرها على أنها “سيئة التجهيز”. أما الآن، فتقول إنها تفتخر بوجود “مختبرات استثنائية”.

ويبقى رواد الفضاء أيضًا أطول – ستة أشهر، مقابل أسبوعين في الرحلات الأولى المأهولة – مما يمنح الباحثين مزيدًا من الوقت لقياس آثار الجاذبية الصغرى عليهم.

‘نجوم كافية’

تغير رحلات الفضاء جسم الإنسان، وتضعف العضلات والعظام وتؤثر على القلب والأوعية الدموية. وتشبه بعض الآثار تسريع تقدم الشيخوخة والأمراض على الأرض.

وبينما كان طاقم محطة الفضاء الدولية خنازير غوينيا لإجراء هذا البحث، فقد جمع أيضًا بيانات عن الثقوب السوداء والنجوم النابضة والجسيمات الكونية للمساعدة في توسيع فهمنا للكون.

ومع القدرة على زراعة الأطعمة التكميلية التي يُنظر إليها على أنها خطوة مهمة لمساعدة البشر على المغامرة بعمق أكبر في الفضاء، قاموا حتى ببعض أعمال البستنة التجريبية.

وفي عام 2015، أخذ رواد الفضاء عينات من أول سلطة نمت في الفضاء وحاولوا منذ ذلك الحين زراعة الفجل.

وقال بيرلمان إن الاكتشافات تتراوح من تلك المتعلقة بصحة الإنسان – مثل علاج السالمونيلا – إلى الهندسة التجريبية. وأضاف: “إحدى التقنيات الواعدة جدًا في الوقت الحالي والتي على وشك الحدوث هي طباعة أجزاء الجسم ثلاثية الأبعاد”.

وقد أثار البعض مخاوف بشأن تكلفة محطة الفضاء الدولية، بينما تسعى ناسا نفسها إلى فك الارتباط في الوقت الذي تحول انتباهها إلى الفضاء الأعمق. لكن باردي قالت إن المحطة الفضائية، المقرر تقاعدها في عام 2028 ، هي المنصة الوحيدة لبعض العلماء لمتابعة أبحاثهم، سواء كان ذلك في الطب أو علوم المواد التي تحتاج إلى بيئة خالية من الجاذبية. وقد رفض فكرة أننا تعلمنا كل ما نحتاج إلى معرفته: “إنه مثل التساؤل عما إذا كنت تحتاج حقًا إلى تكبير تلسكوب ، لأنك رأيت نجومًا ‘كافية’!”

*تمت الترجمة بتصرف

المصدر:

https://phys.org/news/2021-04-science-gravity-international-space-station.html

الهوامش:

[١] “خنزير غوينيا guinea pig” أو خنزير غوينيا المحلي، المعروف أيضًا باسم “كاڤي cavy” أو الكاڤي المحلي، هو نوع من القوارض التي تنتمي إلى جنس “كاڤيا Cavia” في عائلة “كاڤييداي Caviidae”.  يميل المُربون إلى استخدام كلمة “كاڤي cavy” لوصف الحيوان، بينما في السياقات العلمية والمخبرية، يُشار إليها بشكل أكثر شيوعًا بالاسم العامية لخنزير غوينيا. وعلى الرغم من الاسم الشائع، إلا أن موطن خنازير غوينيا ليست غوينيا، كما أنها ليست مرتبطة بيولوجيًا بالخنازير، ولا يزال أصل الاسم غير واضح. وقد نشأت في جبال الأنديز في أمريكا الجنوبية. وتشير الدراسات المستندة إلى الكيمياء الحيوية والتهجين إلى أنها حيوانات مستأنسة لا توجد بشكل طبيعي في البرية، وهي منحدرة من نوع من أنواع الكاڤي ذات الصلة الوثيقة مثل “سي تستشودي C. tschudii”. و تم تدجينها في الأصل كماشية لتكون مصدرًا للحوم، ولا تزال تستهلك في بعض أنحاء العالم. ويكيبيديا.