¿Cómo se llevan a cabo los experimentos con los productos de Space Factory?

Científicos estadounidenses están realizando actualmente investigaciones sobre "crear un mundo tangible con sonido". El contexto de este estudio es el entorno espacial.

Esta investigación comenzó con el capricho de un grupo de estudiantes de posgrado: ¿podrías crear una entidad tridimensional usando solo sonido?

Puede parecer increíble, pero estos estudiantes graduados del Instituto de Ciencias de Georgia creen que esta idea no es en absoluto un sueño. Planean construir una "fábrica de sonido" para realizar experimentos en el transbordador espacial estadounidense que será lanzado el próximo año.

El éxito de los experimentos iniciales del programa hasta ahora ha sorprendido a todos los involucrados. Cada año, la NASA programa un período de tiempo para que los estudiantes realicen algunos experimentos prometedores en el avión KC-135. El avión KC-135 voló en 40 a 60 trayectorias parabólicas durante 2 a 3 horas seguidas, y los investigadores estuvieron en estado de ingravidez durante unos 30 segundos durante cada vuelo. Durante cada vuelo parabólico, los investigadores permanecieron unos 30 segundos en ingravidez y fue en este entorno especial donde llevaron a cabo sus experimentos.

Así comenzaron los estudiantes de posgrado su proyecto: encontraron un mentor en Comeras, un profesor de ingeniería espacial en Georgia Tech, y encontraron un libro llamado "Académicos en ingravidez". El libro "Oportunidades de investigación" utiliza el sonido para hacer levitar un pequeño trozo de material en una casa. En realidad, la idea es derretir una sustancia y luego dejarla enfriar en un estado ingrávido, lo que le permite formar una esfera. Los científicos creen que si el experimento de los estudiantes tiene éxito, promoverá en gran medida la fabricación de instrumentos de precisión.

Los científicos afirman que esta idea es en realidad un fenómeno de "levitación acústica" y que es posible investigarlo. En una habitación sellada, las ondas sonoras viajan desde la pared frontal a la pared trasera, se reflejan hacia atrás y coinciden con nuevas ondas sonoras. Si la longitud de la habitación es exactamente la misma que la longitud de onda del sonido, las ondas sonoras emitidas y. las ondas sonoras reflejadas se combinarán en una "onda vertical" al mismo tiempo, y esta "onda vertical" será silenciosa. Debido a la alta presión del aire a su alrededor, es difícil que cualquier objeto se mueva una vez que se encuentra en la posición de una "onda estacionaria".

El equipo de investigación dirigido por Kommelas descubrió que si la frecuencia del sonido es la correcta, se formará una zona de silencio donde la presión del aire es más baja y se extenderá verticalmente por toda la habitación. Los científicos creen que esto sería impensable en una sala de conciertos porque significaría que una fila de oyentes no escucharía nada. Pero en una habitación sin gravedad, sólo hay un resultado: una "levitación sonora" que conduce a la formación de "paredes" materiales. Kommeras se dio cuenta de que era posible formar algún tipo de material sólido de esta manera y nació la idea de la "conformación sónica".

Kommeras dice que un experimento de este tipo es tan simple como calcular la ecuación de Helmholtz, elegir las frecuencias de sonido adecuadas para la habitación y luego darle al material la forma deseada. Los científicos calcularon que cuando la frecuencia del sonido es de 800 Hz o 1600 Hz, el ancho de la zona de silencio es exactamente igual al ancho de la habitación. Sin embargo, el proceso de verificar este resultado es muy laborioso.

Los estudiantes hicieron una simple caja de plástico para "formar ondas sonoras", instalaron un amplificador estéreo doméstico dentro de la caja y luego vertieron muchas pequeñas bolas de poliestireno de solo unos pocos milímetros de diámetro en la caja. Amplificaron el sonido todo lo que pudieron, pero la pelota no se movió. Cambiaron el amplificador varias veces pero la bola seguía sin moverse. Los científicos creen que esto puede deberse a que la caja no está lo suficientemente insonorizada. No fue hasta abril de 1997 que los investigadores llevaron a cabo el primer experimento con una caja insonorizada en el transbordador espacial. Cuando el transbordador espacial inició su primer vuelo parabólico, los investigadores estabilizaron la frecuencia del sonido en 800 Hz. Después de que el transbordador espacial se deslizara libremente durante unos segundos, las pequeñas bolas de poliestireno de la caja se levantaron formando una pared. ¡El experimento fue un éxito! Posteriormente, los investigadores realizaron siete experimentos más en el espacio.

En un experimento, mezclaron migas de espuma de poliestireno, materiales para hacer pasteles y otras sustancias en una caja. Descubrieron que las mezclas de diferentes sustancias se agregaban más fácilmente que las sustancias individuales, y así fue como se utilizó el sonido para unirlas. de dar formas a los compuestos. Commerce creía firmemente que si se usaba la caja del tamaño correcto y la frecuencia correcta de ondas sonoras, se podía crear una amplia variedad de formas a partir de una variedad de sustancias.

Se informa que la NASA ha reservado un espacio especial para este experimento en el transbordador espacial para ayudar a los científicos en la realización de experimentos. El próximo mes de marzo, los investigadores llevarán a cabo otro experimento en el espacio para demostrar que no sólo se pueden crear formas tridimensionales, sino que también son razonablemente duraderas y resistentes. En ese momento, en un cilindro con una altura de 30 cm y un diámetro de 4 cm, las ondas sonoras harán que el polvo de colofonia forme un disco con un diámetro de 2,5 cm. Luego, los investigadores aplicarán pegamento sobre el disco y calcularán con precisión. el momento de asegurar que el transbordador espacial En el momento en que reingresaron a la atmósfera, el pegamento había empapado la colofonia y se había solidificado. El experimento está diseñado para comprobar si los materiales fabricados en el espacio pueden soportar la presión atmosférica, lo cual es clave para la aplicación de esta tecnología. Comellas ve esto como el primer paso hacia la construcción de una "fábrica de sonido" permanente en el espacio.

Commelas cree que utilizar el espacio como base y aplicar la tecnología de "conformación sónica" al diseño y fabricación de aviones hará que la industria de fabricación de aviones sea extremadamente competitiva en el mercado. Comelas añadió que, siempre que las materias primas estén en su lugar y no se necesiten accesorios, la "fábrica de sonido" espacial puede producir de forma sencilla y rápida instrumentos o piezas complejas y precisas según las necesidades, y luego transportarlas al suelo.

Aunque Georgia Tech no cuenta actualmente con financiación para la investigación del proyecto y las aerolíneas u otros socios potenciales no están dispuestos a patrocinar la investigación, Comerus sigue siendo optimista. Él cree que cada vez más personas irán al espacio y necesitarán construir laboratorios, oficinas, fábricas y hogares en el espacio. Utilizar el transbordador espacial para transportar materiales de construcción al espacio no sólo llevaría años, sino que también sería costoso: el costo actual de lanzar un objeto a una órbita fija en el espacio es de 10.000 dólares por kilómetro. La construcción de "fábricas de sonido" en el espacio podría resolver estos problemas. Con materias primas como minerales de la luna, un taller del tamaño de un baño, un micrófono y una computadora, puedes hacer lo que quieras.

Una empresa cervecera japonesa afirma que planea elaborar la primera "cerveza espacial" utilizando cebada almacenada en la Estación Espacial Internacional.

El programa será parte de la expansión de la vida humana en el espacio en el futuro, y los astronautas probablemente disfrutarán cómodamente de una cerveza fría después de una dura caminata espacial, dicen los investigadores. La cervecería japonesa Sapporo dijo que la primera cerveza espacial podría elaborarse a partir de granos de cebada de tercera generación que fueron almacenados en la Estación Espacial Internacional durante cinco meses en 2006. El director de la cervecería, Junichi Ichikawa, dijo a los periodistas: "Esperamos completar la elaboración de cerveza en noviembre de este año, cuando los astronautas tendrán la suerte de probar el primer lote de cerveza en el espacio.

¡La cervecería Sapporo lo hará!" La elaboración de cerveza finalizará en noviembre de este año.

El personal de Sapolo Brewery dijo que la compañía tendrá suficiente cebada espacial para elaborar 100 botellas de cerveza, pero actualmente no hay planes directos para poner cerveza espacial en ventas comerciales. Se entiende que la empresa ha logrado una cooperación técnica con el profesor asociado Manabu Sugimoto, biólogo de la Universidad de Okayama en Japón. Participó en la finalización de un programa espacial ruso: cómo cultivar plantas comestibles en el espacio. Señaló que la cebada puede crecer en ambientes hostiles, como temperaturas más altas y más bajas, y es rica en fibra y nutrientes, lo que la hace ideal para la agricultura espacial. En el futuro, podremos lograr una supervivencia a largo plazo en el espacio y cultivar para sobrevivir.

Hasta ahora, los científicos no han encontrado diferencias entre la cebada cultivada en la Tierra y en el espacio, y Sugimoto presentará el resultado del análisis de ADN del estudio de la cebada espacial en una conferencia de investigación canadiense en julio. Dijo: "En última instancia, espero que nuestra investigación espacial no sólo pueda producir comida espacial, sino también que le guste la comida espacial y aprender a disfrutar de la vida espacial".

"Este es el último experimento de alimentos espaciales hasta ahora.

El líder de Russian Power Rockets y Space Corporation, Sevastianov, declaró una vez que la futura Estación Espacial Internacional se convertirá en una verdadera fábrica de procesamiento espacial.

Nikolai Sevastianov dijo que en el futuro considerarán convertir la Estación Espacial Internacional en un puerto espacial, donde los astronautas en misiones espaciales no solo puedan trabajar y vivir, sino también interactuar con la Estación Espacial Internacional. Otras actividades científicas se llevarán a cabo en pequeñas fábricas conectadas y laboratorios

Para realizar este plan, la compañía espacial rusa de cohetes "Dynamic" y la Oficina Central de Diseño Especial "Progress" implementarán conjuntamente un proyecto llamado "Eye". Según el plan actual, la Estación Espacial Internacional estará terminada en 2011. Antes de eso, Estados Unidos planea realizar 14 misiones para completar la Estación Espacial Internacional. Para su construcción, Europa proporcionará el módulo Columbus. y Japón construirá el módulo "Hope". Estos módulos multimillonarios ampliarán enormemente las capacidades experimentales de la estación espacial y proporcionarán investigaciones críticas, como medicina espacial y radiación, para los aterrizajes humanos en la Luna y Marte. p>

Se puede decir que China está a la vanguardia mundial en el uso del espacio para producir medicamentos.

Cada vez que China lanza sus naves espaciales, muchas de ellas pasan por una aprobación estricta por parte de los departamentos pertinentes. tipos de criaturas tienen la suerte de caber en el espacio limitado de la cabina de recuperación de la nave espacial. Entonces, los científicos les dieron a estas criaturas la oportunidad de viajar al espacio. ¿Aparentemente no? Cuando estas criaturas llegaron a la Tierra, los científicos descubrieron que habían sufrido cambios extraños. El espacio libre de gravedad y de convección de aire ofrece buenas condiciones para fabricar nuevos medicamentos. Por ejemplo, el interferón producido a partir de células biológicas mediante tecnología de ingeniería genética en los Estados Unidos a finales del siglo XX tenía una pureza muy baja. tuvo que producirse a partir de más de 100 células biológicas más. La solución debe separarse de la mezcla, y debe hacerse con mucho cuidado y lentamente, de lo contrario la mezcla en la solución subirá o bajará fácilmente. Los científicos creen que este problema no se solucionará. El interferón que se produce en el espacio es entre 100 y 400 veces más puro que el interferón producido en la Tierra.

Cada vez que China lanza su serie de naves espaciales Shenzhou, lleva algunos pequeños tubos de ensayo que contienen microorganismos y los envía al espacio. cielo, los microorganismos del interior se han convertido en una fuente valiosa para que los científicos busquen nuevos fármacos. ¿Cómo se produce esta extraña transformación? Debido a que el entorno espacial es completamente diferente del entorno terrestre, es fácil que los organismos sufran algunos cambios bajo la influencia de. este entorno especial. Mutación genética. A veces los humanos quieren que los organismos crezcan hasta convertirse en lo que queremos, como pimientos, tomates y otras frutas y verduras. Esperan que, desde el punto de vista científico, cuanto más grandes puedan hacerlo. mutan en esta dirección, y el entorno espacial cumple exactamente con este requisito de los científicos.

Los microorganismos son la principal fuente de medicamentos actuales. Sin embargo, debido a que la capacidad de producción de algunos medicamentos es muy limitada, estos son costosos. como el medicamento contra el cáncer paclitaxel, por kilogramo de producto terminado. El precio es de aproximadamente 5 millones de dólares. Si se descubren microorganismos mutantes que puedan producir paclitaxel en grandes cantidades, significará que el coste de los futuros fármacos se reducirá considerablemente. Ésta es también la razón por la que la nave espacial Shenzhou transporta microorganismos. Si bien las partículas de alta energía irradian a los astronautas, también dañarán el material genético (ADN) de semillas o microorganismos, provocando cambios en la apariencia o la capacidad de producción de fármacos de las plantas o microorganismos.

Algunas personas cuestionan la reproducción de mutaciones espaciales, creyendo que pueden ocurrir mutaciones genéticas mientras se viaja en el espacio, y que son mutaciones genéticas que son beneficiosas para los humanos. Esto es simplemente increíble. Esto es un malentendido. Las semillas o microorganismos mutados a través de mutaciones aeroespaciales que se reproducen en el espacio pueden mutar en tres direcciones: para bien, para mal, sin cambios o abortados. La medicina espacial es un proceso de encontrar una cantidad muy pequeña de cepas microbianas que muten en una buena dirección entre una gran cantidad de microorganismos mutados y luego cultivarlas.

El espacio exterior tiene muchas propiedades que no se pueden ver, tocar ni sentir desde el suelo. Por ejemplo: ingravidez, radiación cósmica, vacío, baja temperatura, etc. Éstas son las condiciones ideales para la reproducción mutante.

Las investigaciones muestran que los principales factores que causan la mutagénesis en el entorno espacial son los rayos cósmicos y la microgravedad.

El mecanismo es el siguiente: las partículas de alta energía causan daños al material genético biológico (ADN), lo que provoca mutaciones genéticas biológicas. La microgravedad aumentará la sensibilidad de los materiales vegetales a factores mutagénicos, agravará el daño al ADN cromosómico y aumentará la aparición de mutaciones. La microgravedad también tiene un impacto significativo en la distribución hormonal, la distribución de iones calcio y la estructura celular en las plantas. Las investigaciones también muestran que la microgravedad puede interferir con el funcionamiento normal del sistema de reparación de daños en el ADN, es decir, dificultar o inhibir la reparación de las roturas de las cadenas de ADN.

Estados Unidos y la antigua Unión Soviética estudiaron principalmente el impacto de las mutaciones bacterianas en la salud de los astronautas, ignorando la aplicación de tales mutaciones en la reproducción de mutaciones. Por ello, nuestro país está a la vanguardia mundial en este sentido.

Estados Unidos y la antigua Unión Soviética fueron países que descubrieron muy tempranamente mutaciones en plantas y microorganismos espaciales. Sin embargo, conceden gran importancia a la teoría básica y la investigación médica espacial, y prestan más atención al impacto de esta mutación en los astronautas, mientras ignoran la aplicación de la reproducción de mutaciones espaciales. Por ejemplo, estudian la mutación de E. coli para evitar que la E. coli mutada no pueda coexistir pacíficamente con los astronautas y cause riesgos para la salud de los astronautas.

En la investigación de las ciencias de la vida espacial, mi país comenzó antes la investigación sobre la reproducción de la variación espacial. En diciembre de 1986, la Conferencia Xishan de Beijing decidió utilizar satélites para transportar materiales biológicos para la investigación de biología espacial. Debido a los logros de mi país en la reproducción de mutaciones espaciales, la comunidad internacional ha comenzado a prestar atención a este aspecto del trabajo. Rusia, Bulgaria, Filipinas y otros países y regiones han solicitado cooperación con China.

En los vuelos anteriores de "Shenzhou", el "Shenzhou 1" transportaba principalmente microorganismos que producían fármacos hipolipemiantes de tipo estatina; el "Shenzhou 2" transportaba principalmente microorganismos que producían el fármaco anticancerígeno paclitaxel. Shenzhou-2 "transporta principalmente microorganismos que producen el fármaco anticancerígeno paclitaxel".

Después de "Shenzhou-1" y el análisis terrestre, los investigadores chinos obtuvieron una cepa mutante de un hongo que produce estatinas. La deficiencia de selenio puede provocar un aumento de las concentraciones de colesterol en la sangre. Las estatinas pueden mejorar la función de las células endoteliales, aumentar la producción de óxido nitroso, dilatar los vasos sanguíneos y mantener la suavidad de los mismos. del endotelio. La cepa no mutada tiene una menor producción de estatinas y el exceso de selenio hará que la cepa muera.

Es gratificante que el medicamento espacial haya sido transportado en la serie de naves espaciales "Shenzhou" cinco veces. "Shenzhou-3" se ha puesto en producción en masa en Yangling, Shaanxi. La gente común de algunas provincias y ciudades ya puede comprar esta "medicina espacial" de alta tecnología en farmacias y hospitales de seguros médicos, mientras que sólo unas pocas personas ricas en el extranjero pueden adquirirla. a este medicamento especial.

"Shenzhou-3" es el primer medicamento aeroespacial de mi país con derechos de propiedad intelectual independientes. La materia prima y el líquido oral de "Shenzhou-3" son cocos α-hemolíticos. Son cepas beneficiosas extraídas del cuerpo humano, incluida la "Shenzhou VI". Estas cepas se han transportado en la serie de naves espaciales "Shenzhou" cinco y cuatro veces. Incluida la "Shenzhou VI", estas cepas se han transportado cinco veces ". "Shenzhou" y 4 satélites experimentales de ciencia y tecnología retornables. En el ambiente especial del espacio, las cepas sufren mutaciones genéticas, cultivando así cepas superiores con funciones más fuertes, que pueden usarse para ayudar en el tratamiento de tumores, mejorar la médula ósea y células madre hematopoyéticas y regulan el sistema inmunológico del cuerpo. Actualmente, los medicamentos aeroespaciales están disponibles en Shaanxi, Sichuan y otras provincias.

Puntos de conocimiento

Alto vacío

. Un vacío es un espacio donde no existe materia. El estado es un fenómeno físico. En un "vacío", el sonido no puede propagarse debido a la ausencia de un medio, pero la propagación de las ondas electromagnéticas no se ve afectada por el vacío. Tecnología de vacío, "vacío" se refiere a la atmósfera cuando parte del material en un espacio se expulsa de manera que su presión es menor que una atmósfera estándar, generalmente llamamos a este espacio vacío o se usa Pascal o Torr. como unidad de presión en el entorno natural se llama el espacio más cercano al vacío.

El vacío tiene las siguientes características:

1. El vacío no es nada Si no hay partículas en el vacío, mediremos con precisión el cambio del campo (0) y. el cambio de la curvatura del campo (0), pero el principio de incertidumbre de Heisenberg muestra que no podemos medir con precisión un par de cantidades conjugadas al mismo tiempo, por lo que puede estar "vacío" en lugar de "ninguno". Por tanto, puede ser "nulo", pero no "ninguno". Por lo tanto, en el vacío, las partículas continúan existiendo en el vacío en forma de pares de partículas virtuales y antipartículas virtuales, y se aniquilan entre sí. En este proceso, la energía total permanece sin cambios.

2. Hay polaridad en el vacío, por lo que el vacío es asimétrico. Pero esta asimetría es relativamente local y simétrica en su conjunto. Este anidamiento de bucles constituye esta característica del vacío.

3. Cada parte del vacío tiene las características del vacío en su conjunto. Lo grande y lo pequeño son relativos. El tiempo también es relativo al espacio y el tiempo no puede existir independientemente de un espacio específico.

La tecnología de alto vacío se utiliza ampliamente en la producción industrial y la investigación científica, como la producción de materiales y componentes semiconductores, la fabricación de tubos de electrones, tubos de rayos X, tubos de imagen y aparatos de iluminación, así como como fundición al vacío, secado al vacío, recubrimiento al vacío, aislamiento al vacío, tratamiento térmico al vacío, etc. Desde ventosas de vacío hasta pedales de gas de partículas de alta energía, todos implican el concepto y la tecnología de alto vacío. El giroscopio láser es hasta el momento el único instrumento sensible inercial de alta precisión, práctico, no electromecánico y verdaderamente fructífero en el campo de la tecnología inercial. Tiene muchas ventajas, como buena estabilidad, alta precisión, amplio rango dinámico y larga vida útil. La obtención de un vacío ultraalto es un eslabón clave en el proceso de fabricación del giroscopio láser. La adquisición de tecnología de vacío ultra alto está involucrada en los procesos de sellado de giroscopio láser, aspiración, detección de fugas y limpieza por plasma.