จากการวิจัยและการทดลองอย่างต่อเนื่องบนสถานีอวกาศนานาชาติ (ISS) ในปี พ.ศ. 2563 ที่ผ่านมา ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์พัฒนาความเข้าใจการศึกษาในหลาย ๆ ด้าน ซึ่งใช้เวลาในการเก็บข้อมูลกว่า 20 ปี  ทำให้ภายในปีระยะเวลา 1 ปี (2562 ถึง 2563) มีการตีพิมพ์ผลงานวิจัยวิทยาศาสตร์มากกว่า 300 รายการ ซึ่งมีหัวข้อเด่น ๆ ดังนี้

as20210303 3 01

 

ระบบนำส่งยาขนาดย่อม

โครงการ Nanoparticles and Osteoporosis (NATO) ขององค์การอวกาศอิตาลีศึกษาอนุภาคนาโนชนิดหนึ่งที่อาจช่วยต่อต้านการสูญเสียความหนาแน่นของกระดูกได้ เนื่องจากเป็นแร่ธาตุที่คล้ายคลึงกับที่พบในกระดูกและฟัน ผลการวิจัยพบว่าระบบนำส่งยา (drug delivery system) ใหม่นี้มีผลส่งเสริมให้สเต็มเซลล์ (เซลล์ต้นกำเนิดที่ยังไม่มีหน้าที่จำเพาะ) เปลี่ยนเป็นเซลล์ออสติโอบลาสต์ (Osteoblast) ซึ่งเป็นเซลล์ที่มีส่วนสำคัญในการก่อตัวของกระดูก  อาจกลายเป็นวิธีใหม่ที่ใช้รักษาสภาพความหนาแน่นกระดูกของนักบินอวกาศที่อยู่ในอวกาศเป็นเวลานานได้ รวมถึงยังสามารถพัฒนาไปเป็นยารักษาโรคกระดูกพรุนสำหรับผู้ป่วยบนโลกได้อีกด้วย (อ่านต่อเพิ่มเติมที่อ้างอิง [2])

 

as20210303 3 02

ภาพขณะ Samantha Cristoforetti ทำงานกับอนุภาคนาโนในห้องปฏิบัติการ Kubik บนสถานีอวกาศนานชาติ

 

การทดลองนี้ออกแบบโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอิตาลีสามคน ถูกส่งขึ้นสู่สถานีอวกาศตั้งแต่ปี 2558  ดำเนินการทดลองโดย Samantha Cristoforetti นักบินอวกาศชาวอิตาลีขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) และใน 5 ปีต่อมาจึงตีพิมพ์ลงในวารสาร Scientific Reports

 

ภาวะโลหิตจางกับนักบินอวกาศ

as20210303 3 03

ภาพ Anne McClain นักบินอวกาศของนาซา ถือเครื่องมือชีวแพทย์สำหรับทดลองไขกระดูก การศึกษาวัดการเปลี่ยนแปลงของไขมันในไขกระดูกก่อนและหลังสัมผัสกับสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง

 

เป็นเวลากว่า 50 ปีแล้วที่มนุษย์คนแรกถูกส่งขึ้นสู่อวกาศ โครงการ MARROW ขององค์การอวกาศแคนาดา ทำหน้าที่ศึกษาการเปลี่ยนแปลงไขกระดูกของนักบินอวกาศ  พบว่านักบินอวกาศที่เดินทางกลับมายังโลกจะเกิดภาวะโลหิตจาง เป็นภาวะที่เกิดขึ้นเมื่อมีเซลล์เม็ดเลือดแดงไม่เพียงพอที่จะลำเลียงออกซิเจนไปเลี้ยงทั่วร่างกาย เป็นผลมาจากความผิดปกติของการไหลเวียนเลือดและของเหลวในร่างกายในสภาวะแรงโน้มต่ำ และยังพบว่านักบินอวกาศจะสูญเสียเซลล์เม็ดเลือดแดงตามระยะเวลาที่อยู่นอกโลก ซึ่งจะต้องใช้เวลา 1-3 เดือน เพื่อฟื้นตัวจากภาวะโลหิตจางนี้ (ขึ้นอยู่กับระยะเวลาที่ทำภารกิจอยู่นอกโลก) อย่างไรก็ตามนักวิจัยจะยังคงต้องเก็บข้อมูลเพิ่มเติมเพื่อพิสูจน์ว่านักบินอวกาศที่ปฏิบัติหน้าที่เป็นเวลานานกว่านี้จะมีแนวโน้มเดียวกันหรือไม่ (อ่านเพิ่มเติมที่อ้างอิง [3])

 

การทดสอบการตอบสนองต่อแรง

การทดลองขององค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย (Roscosmos) ภายใต้ชื่อ Kontur ได้จำลองสถานีอวกาศให้เป็นยานอวกาศที่กำลังโคจรรอบดาวเคราะห์ดวงหนึ่ง นักบินอวกาศจะต้องควบคุมหุ่นยนต์ที่อยู่บนผิวโลกโดยใช้จอยสติ๊กที่มีระบบ Force Feedback เพื่อทดสอบว่าระบบดังกล่าวจะช่วยให้ควบคุมหุ่นยนต์ได้ดีในสภาวะแรงโน้มถ่วงต่ำหรือไม่

 

as20210303 3 04

Oleg Novitsky นักบินอวกาศขององค์การอวกาศสหพันธรัฐรัสเซีย

ทำการทดลอง Kontur-2 ภายในโมดูลบริการ Zvezda

 

การศึกษานี้นักบินอวกาศต้องทำภารกิจสองอย่างคือ ภารกิจที่ต้องขับเคลื่อนหุ่นยนต์ไปยังเป้าหมายอย่างรวดเร็ว และต้องให้หุ่นยนต์สัมผัสพื้นผิวน้อยที่สุดเมื่อขับเคลื่อนไปตามโครงสร้างที่มีลักษณะโค้ง

ผลการทดลองพบว่า หลังจากผ่านไป 6 สัปดาห์พบว่าสภาวะแรงโน้มถ่วงน้อยส่งผลต่อความสามารถในการควบคุมหุ่นยนต์ ซึ่งระบบ Force Feedback จะมีส่วนสำคัญในการพัฒนาอุปกรณ์ควบคุมสำหรับนักบินอวกาศ นักวิทยาศาสตร์ให้ความสำคัญกับการตอบสนองต่อแรงอย่างมาก เนื่องจากเป็นสิ่งที่จำเป็นสำหรับภารกิจการเคลื่อนย้ายในอวกาศ ซึ่งจะดำเนินการทดลองนี้ต่อไป เพื่อให้ครอบคลุมภารกิจทางอวกาศที่มีความหลากหลายมากขึ้น (อ่านเพิ่มเติมที่อ้างอิง [4])

 

ต้นกำเนิดโรคพาร์กินสันและโรคอัลไซเมอร์

องค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น (JAXA) ศึกษาเกี่ยวกับ แอมีลอยด์ (Amyloid) ซึ่งเป็นเส้นใยโปรตีนที่มีส่วนทำให้เกิดความผิดปกติของระบบประสาท โดยเปรียบเทียบการเจริญเติบโตของเส้นใยดังกล่าวในสภาวะแรงโน้มถ่วงน้อยกับบนโลก เพื่อพัฒนาวิธีการรักษาโรคทางระบบประสาท เช่น โรคพาร์กินสัน และโรคอัลไซเมอร์

 

as20210303 3 05

Norishige Kanai

นักบินอวกาศขององค์การสำรวจอวกาศญี่ปุ่น ทำการถอดตัวอย่างสำหรับการศึกษา Amyloid

 

จากผลการวิจัยที่ตีพิมพ์ในปี พ.ศ. 2563  พบว่าในสภาวะแรงโน้มถ่วงน้อย แอมีลอยด์มีการก่อตัวที่แตกต่างไปจากบนโลก เส้นใยมีการบิดงอมากขึ้นแต่ก่อตัวช้ากว่า นับเป็นสภาวะในอุดมคติที่จะช่วยให้เข้าใจการก่อตัวของเส้นใยแอมีลอยด์ได้ดียิ่งขึ้น อาจนำไปสู่การป้องกันและการรักษาโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของระบบประสาทได้ (อ่านเพิ่มเติมที่อ้างอิง [5])

 

การทดลองเพื่อป้องกันการสูญเสียมวลของกล้ามเนื้อ

จากการศึกษาของ Rodent Research-3-Eli Lilly ที่สนับสนุนโดยบริษัทเภสัชกรรม Eli Lilly and Co. และ ISS US National Lab ล่าสุดนักวิจัยได้เผยแพร่ผลการทดลองสารยับยังโปรตีนไมโอสแตติน (Myostatin) ซึ่งเป็นโปรตีนที่ทำหน้าที่ควบคุมการเจริญเติบโตของกล้ามเนื้อ พบว่าสารยับยั้งดังกล่าวช่วยป้องกันการสูญเสียมวลโดยรวม และพละกำลังของกล้ามเนื้อในสภาวะแรงโน้มถ่วงน้อยได้อย่างมีประสิทธิภาพ ทั้งนี้ สารยับยั้งโปรตีนไมโอสแตตินไม่ได้เกี่ยวข้องกับการสูญเสียมวลกระดูกแต่อย่างใด (อ่านเพิ่มเติมที่อ้างอิง [6])

 

as20210303 3 06

โมดูลทดลองและสังเกตการพฤติกรรมของหนูบนสถานีอวกาศ

 

ไขปริศนาของสายฟ้า

ปรากฏการณ์ฟ้าแลบและฟ้าผ่าจะปลดปล่อยรังสีแกมมาออกมาในช่วงเวลาสั้น ๆ นับเป็นปรากฏการณ์ธรรมชาติบนโลกที่ปลดพลังงานออกมาสูงที่สุด เรียกว่า Terrestrial Gamma-ray Flashes หรือ TGFs  และเมื่อไม่นานมานี้นักวิจัยสามารถตรวจวัดพลังงานจากรังสีแกมมานี้ได้จากอุปกรณ์ที่ติดตั้งอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติได้

 

as20210303 3 07

ASIM ที่ติดตั้งบนสถานีอวกาศนานาชาติ

 

Atmosphere-Space Interactions Monitor หรือ ASIM เป็นอุปกรณ์ขององค์การอวกาศยุโรป (ESA) ที่ติดตั้งอยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ ทำหน้าที่ศึกษาปรากฏการณ์ที่เกี่ยวข้องกับการปลดปล่อยประจุไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศโลก (Transient Luminous Events) หรือ TLEs เช่น บลูเจ็ท เรดสไปรท์ เอลฟ์ เป็นต้น  ซึ่ง ASIM ช่วยให้ศึกษาปรากฏการณ์ดังกล่าวได้อย่างรวดเร็ว และพบว่า TLEs มีความสัมพันธ์กับการปลดปล่อยรังสีแกมมา (อ่านเพิ่มเติมที่อ้างอิง [7])

 

ดาวเทียมจิ๋วค้นพบดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

ดาวเทียมขนาดจิ๋ว ASTERIA ของนาซา ถูกปล่อยออกจากสถานีอวกาศในปี พ.ศ. 2560  เป็นการทดสอบเทคโนโลยีใหม่สำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ที่ซับซ้อนยิ่งขึ้น รวมถึงสามารถใช้ค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ โดยสังเกตค่าความสว่างที่เปลี่ยนแปลงของดาวฤกษ์ นับเป็นดาวเทียมขนาดเล็กดวงแรกที่สามารถค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะได้ (อ่านเพิ่มเติมที่ลิงก์อ้างอิง [8])

 

as20210303 3 08

ภาพดาวเทียม ASTERIA หลังจากการติดตั้งจากสถานีอวกาศนานาชาติ ซึ่งเป็นการทดสอบเทคโนโลยีใหม่สำหรับการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ เช่น การค้นหาดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะ

 

นักวิจัยใช้ดาวเทียม ASTERIA เพื่อสังเกตการณ์ดาวเคราะห์นอกระบบสุริยะที่อยู่รอบดาวฤกษ์ 55 Cancri ซึ่งเป็นดาวฤกษ์ที่คล้ายกับดวงอาทิตย์ พบว่าดาวเทียม ASTERIA สามารถใช้งานได้แต่มีความละเอียดไม่มากนัก ซึ่งในการใช้งานจริงอาจจะต้องใช้กล้องโทรทรรศน์จากที่อื่นเพื่อในการยืนยันผลการสังเกตการณ์อีกครั้ง อย่างไรก็ตาม ดาวเทียมจิ๋วดวงนี้มีต้นทุนการผลิตที่ต่ำมาก แสดงให้เห็นว่าดาวเทียมราคาประหยัดก็สามารถใช้ในการวิจัยทางดาราศาสตร์ได้เช่นเดียวกัน

 

การควบคุมอุณหภูมิเย็นจัด

25 ปีที่แล้ว นักวิทยาศาสตร์ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ จากการผลิตสสารในสถานะที่ 5 ซึ่งมีคุณสมบัติต่างจากของแข็ง ของเหลว แก๊ส และพลาสมา เรียกว่า Bose-Einstein Condensate (BEC) ซึ่งต้องอาศัยการความคุมอุณหภูมิให้ต่ำที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ (อ่านเพิ่มเติมที่ลิงก์อ้างอิง [9])

ต่อมาในปี พ.ศ. 2561 ห้องปฏิบัติการ Cold Atom ของนาซาที่อยู่บนสถานีอวกาศนานาชาติ กลายเป็นห้องปฏิบัติการนอกโลกแห่งแรกที่สามารถผลิตสสารสถานะที่ 5 นี้ได้ ช่วยให้นักวิจัยศึกษาสสารประเภทนี้ในแบบที่ห้องทดลองบนโลกไม่สามารถทำได้ ซึ่งจะส่งเสริมให้วิทยาศาสตร์ควอนตัมพัฒนาอย่างก้าวกระโดด [10]

 

as20210303 3 09

Christina Koch

นักบินอวกาศของนาซา ทำงานในห้องปฏิบัติการ Cold Atom (CAL) สับเปลี่ยนและทำความสะอาดฮาร์ดแวร์ภายในอุปกรณ์วิจัยควอนตัม

 

ร่องรอยของจุลินทรีย์บนสถานีอวกาศ

แบคทีเรียและเชื้อราอาศัยอยู่รอบ ๆ ตัวเราทั้งในบ้าน ที่ทำงาน พื้นที่อุตสาหกรรม หรือแม้แต่ในสถานีอวกาศ  จุลินทรีย์เหล่านี้มีประโยชน์ต่อมนุษย์ หากขาดจุลินทรีย์บางชนิดไป อาจทำให้มนุษย์ไม่สามารถดำรงชีวิตอยู่ต่อไปได้

 

as20210303 3 10

Jack Fischer นักบินอวกาศของนาซา เก็บตัวอย่างสิ่งแวดล้อมจากเพดานของสถานีอวกาศนานาชาติในปี 2560

สำหรับการศึกษา Microbial Tracking-2

 

ผลการทดลอง Microbial Tracking-2 ของนาซา เผยว่าจุลินทรีย์ที่พบภายในสถานีอวกาศ มีลักษณะใกล้เคียงกับจุลินทรีย์ที่พบบนผิวหนังของนักบินอวกาศ ซึ่งร่องรอยของจุลินทรีย์ดังกล่าวสามารถบ่งบอกได้ว่ามีการเปลี่ยนแปลงลูกเรือภายในสถานีอวกาศอย่างไร 

อีกทั้งผลการวิจัยยังแสดงให้เห็นว่าสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กในสถานีอวกาศ มีความสำคัญต่อการป้องกันและรักษาสุขภาพของนักบินอวกาศ รวมถึงอาจสามารถต่อยอดไปสู่การศึกษาวิจัยจุลินทรีย์ภายในระบบปิดบนโลก ตัวอย่างเช่นจุลินทรีย์ภายในโรงพยาบาล (อ่านเพิ่มเติมที่ลิงก์อ้างอิง [11])

 

เรียบเรียง : กฤษดา รุจิรานุกูล - เจ้าหน้าที่สารสนเทศดาราศาสตร์ สดร.

 

อ้างอิง :

[1] https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/what-we-learned-from-space-station-2020

[2] https://www.nature.com/articles/s41598-019-53481-y

[3] https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/31816115/

[4] https://elib.dlr.de/130734/

[5] https://www.nature.com/articles/s41526-020-0107-y

[6] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0230818

[7] https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/discover-the-inner-life-of-lighting-from-international-space-station-iss

[8] https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-3881/ab8bcc/meta

[9] https://www.nature.com/articles/s41586-020-2346-1

[10] https://www.jpl.nasa.gov/news/nasas-cold-atom-lab-takes-one-giant-leap-for-quantum-science

[11] https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0231838

 

| Category: ข่าวดาราศาสตร์ | Hits: 354