Humains dans l’espace

Les cellules sont les éléments constitutifs de base de tous les êtres vivants, des bactéries unicellulaires aux plantes et aux animaux en contenant un grand nombre. Les cellules se sont adaptées pour une grande variété de paramètres et de fonctions. Les cellules nerveuses chez l’homme et les animaux, par exemple, ont de longues extensions minces qui transmettent rapidement des signaux, tandis que les cellules rigides et blocs soutiennent la structure des plantes.

La biologie cellulaire est l’étude de la structure, de la fonction et du comportement des cellules. Pour les humains, les scientifiques de ce domaine explorent les mécanismes des maladies de la perte osseuse au cancer et travaillent sur le développement de traitements.

Les expériences cellulaires sur la Station spatiale internationale aident à identifier comment les vols spatiaux affectent les personnes et autres systèmes de vie, avec des applications pour l’exploration spatiale future et la vie sur Terre.

Des expériences récentes ont révélé que les cellules animales individuelles réagissent aux effets de la gravité, mais la façon dont elles le font est largement inconnue. Cell Gravissensing, une enquête de Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency), examine le mécanisme moléculaire derrière la capacité des cellules à sentir la gravité. Les résultats pourraient soutenir le développement de médicaments pour traiter l’atrophie musculaire et l’ostéoporose dans l’espace et sur Terre.

En microgravité, certains astronautes connaissent des changements dans leur système cardiovasculaire, y compris un volume sanguin réduit et une diminution du débit cardiaque. Une enquête antérieure, Staars Bioscience-3, a examiné les mécanismes derrière ces changements au niveau cellulaire et génétique. La recherche a révélé qu’après seulement trois jours de vol spatial, il y a eu des changements dans l’expression de plus de 11 000 gènes dans les cellules des vaisseaux sanguins qui pourraient modifier leurs fonctions. Les résultats ont jeté les bases de recherches supplémentaires sur la réponse cellulaire aux vols spatiaux qui pourraient aider à protéger la santé des membres d’équipage dans les futures missions et les personnes atteintes de maladies cardiovasculaires sur Terre.

Staars Bioscience-4 a examiné les effets de la microgravité sur les cellules souches neurales qui donnent naissance à des cellules du système nerveux central. Les chercheurs ont trouvé des changements dans la production et la consommation d’énergie et une dégradation accrue des composants cellulaires dans ces cellules, des réponses qui améliorent probablement l’adaptation à la microgravité. La découverte met également en évidence l’importance de fournir aux astronautes une énergie suffisante pour la fonction cognitive et physiologique sur les missions futures.

Les échelles de poisson rouge ont plusieurs des mêmes protéines, minéraux et types de cellules que les os des mammifères. L’étude des écailles de Fish Jaxa a analysé les échelles de poisson rouge exposées à trois fois la gravité de la Terre, la microgravité simulée et la microgravité sur l’orbite. Les chercheurs ont déterminé que les échelles de poisson rouge peuvent être utilisées comme modèle pour les aider à comprendre comment les os humains réagissent aux vols spatiaux.

La recherche avec des organismes modèles comme les rongeurs est pertinente pour l’homme dans l’espace et apporte des contributions significatives à la compréhension du vieillissement humain, de la maladie et des effets de la microgravité sur les processus biologiques et physiques. Les cellules souches de Jaxa ont étudié comment les vols spatiaux ont affecté l’ADN et les chromosomes des cellules souches embryonnaires de souris, et leur capacité à se transformer en souris adultes après retourner sur Terre.

Les chercheurs ont analysé les cellules et les cellules non modifiées ont reçu une mutation pour augmenter la réactivité au rayonnement. Ils n’ont trouvé aucune différence chromosomique entre les cellules non modifiées et les témoins du sol, mais les cellules mutées avaient plus d’anomalies d’ADN. Le travail pourrait améliorer la compréhension des effets des radiations sur le cancer humain et améliorer l’évaluation des risques pour les missions de longue durée à la lune et à Mars.

Une autre étude a utilisé des échantillons de tissus de RR-1, qui sont disponibles via le référentiel de données ouvert Genelab de la NASA. L’analyse a montré que le cœur peut s’adapter à la contrainte du vol spatial en seulement 30 jours. Les chercheurs ont observé des changements génétiques suggérant que cette adaptation peut faciliter la survie dans l’espace et pourrait avoir des applications dans le traitement des maladies cardiaques dans l’espace et sur Terre.

La mission SpaceX Crew-10 de la NASA avec les astronautes de l’agence Anne McClain et Nichole Ayers, Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) Astronaut Takuya Onishi et Roscosmos Cosmonaut Kirill Peskov se prépare à retourner sur Terre début août après une mission de longue durée à bord de la station spatiale internationale. Pendant leur séjour, McClain, Ayers et Onishi ont accompli des dizaines d’expériences et de démonstrations technologiques, aidant à repousser les limites de la découverte scientifique à bord du laboratoire en orbite.

Voici un aperçu de quelques étapes scientifiques réalisées lors de la mission de l’équipage-10:

Les cartouches flottant dans la coupole de la Station spatiale internationale contiennent des plantes Thale Cress de type sauvage et génétiquement modifiées pour l’expérience de la vie des plantes du rhodium. L’enquête étudie comment les environnements de radiation et de gravité à différentes altitudes orbitales affectent la croissance des plantes en comparant les données de l’équipage-10 avec des plantes volantes à bord de la mission Polaris Dawn, qui a approfondi dans l’espace. Des études ont montré que la microgravité affecte les taux de croissance, et une meilleure compréhension des mécanismes derrière cela pourrait améliorer les techniques de croissance des plantes dans l’espace et sur Terre.

L’astronaute de la NASA, Anne McClain, mène une marche spatiale pour mettre à niveau les systèmes de génération d’alimentation de la Station spatiale internationale, qui comprennent les principaux tableaux solaires comme celui visible derrière elle. McClain installe du matériel pour prendre en charge un IROSA (réseau solaire de déploiement de la station spatiale internationale), un type de tableau plus compact et produit plus de puissance que les originaux de la station. Les Irosas ont d’abord été démontrés à bord du laboratoire en orbite en juin 2017, et huit ont été installés pour augmenter le pouvoir disponible pour la recherche scientifique et d’autres activités.

L’astronaute de la NASA, Nichole Ayers, utilise le laboratoire de bioproduct automatisé spatial de la Station spatiale internationale pour traiter des échantillons pour Sophonster, une étude des effets de la microgravité sur le rendement protéique des microalgues. Ces organismes sont très nutritifs, produisant des acides aminés, des acides gras, des vitamines B, du fer et des fibres. Les microalgues pourraient fournir des alternatives de viande et des produits laitiers durables lors de missions spatiales de longue durée. Il pourrait également être utilisé pour fabriquer des biocarburants et des composés bioactifs dans les médicaments dans l’espace et sur Terre.

La Station spatiale internationale orbite à plus de 250 miles au-dessus de la Terre, donnant aux astronautes une vue unique de leur planète natale, où ils peuvent photographier des endroits familiers et des phénomènes intéressants. En passant au cours d’une nuit orageuse, l’astronaute de la NASA Nichole Ayers a capturé cette image de foudre simultanée au sommet de deux orages. Les scientifiques utilisent des instruments installés sur la station spatiale pour étudier la foudre et d’autres conditions météorologiques dans la haute atmosphère de la Terre. Cette recherche aide à protéger les systèmes de communication et les avions tout en améliorant les modèles atmosphériques et les prédictions météorologiques.

Dans cette vidéo en accéléré, Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) astronaute Takuya Onishi et l’astronaute de NASA Nichole Ayers récoltent des échantillons pour l’enquête APEX-12, qui examine comment le rayonnement spatial affecte l’activité des télomères dans les plantes thale cresses. Les télomères, qui sont des séquences d’ADN répétitives qui protègent les extrémités des chromosomes, deviennent plus courtes chaque fois qu’une cellule se divise et indique le vieillissement cellulaire. L’enquête Apex-12 pourrait clarifier le rôle des télomères dans le vieillissement et les maladies et aider les scientifiques à équiper les plantes et autres organismes pour le stress du vol spatial de longue durée.

Un microscope fluorescent, connu sous le nom d’Elvis, capture le mouvement des algues microscopiques et des bactéries en 3D, une nouvelle capacité à bord de la Station spatiale internationale. La technologie pourrait être utile dans diverses applications dans l’espace et sur Terre, comme la surveillance de la qualité de l’eau et la détection des organismes potentiellement infectieux. L’astronaute de la NASA, Anne McClain, prépare des échantillons bactériens pour la visualisation au microscope.

Les cellules individuelles de notre corps peuvent répondre aux effets de la gravité, mais la façon dont elles le font est largement inconnue. L’enquête sur la gravisserie cellulaire est un effort pour observer le mécanisme qui permet aux cellules de détecter la gravité et pourrait conduire à des thérapies pour traiter les affections musculaires et osseuses, comme l’atrophie musculaire pendant les vols spatiaux de longue durée et l’ostéoporose sur Terre. Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) Astronaute Takuya Onishi Processus des échantillons de recherche dans le module de laboratoire Kibo de la Station spatiale internationale.

Les astronautes de la NASA Nichole Ayers et Anne McClain travaillent sur l’installation de matériel pour le distributeur d’eau potable de l’exploration de la Station spatiale internationale. Les scientifiques évaluent la technologie de la désinfection et de la croissance microbienne de l’appareil et de la croissance microbienne. Le distributeur offre la température ambiante et l’eau chaude pour la consommation d’équipage et la préparation des aliments. Cette technologie pourrait être adoptée pour de futures missions d’exploration.

L’astronaute Takuya Onishi de Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) surveille le Jem Internal Ball Camera 2 alors qu’il flotte à travers la Station spatiale internationale. La caméra rechargeable à vol libre fournit un champ visuel à l’extérieur des autres caméras installées à bord de la station spatiale. Jaxa teste la capacité du robot à capturer la vidéo et l’imagerie d’expériences scientifiques et d’autres activités, ce qui pourrait libérer du temps de recherche pour la recherche et d’autres tâches.

L’astronaute de la NASA Nichole Ayers installe le dispositif de chute de cisaillement à anneau de la station spatiale, qui utilise la tension en surface pour épingler une goutte de liquide entre deux anneaux. Le dispositif permet d’étudier les protéines liquides sans conteneur solide, éliminant les interactions entre les solutions et les parois des conteneurs qui peuvent affecter les résultats. L’expérience DROP-IBP-2 cisaillement cisaillée étudie le comportement des fluides protéiques en microgravité et teste des modèles informatiques prédictifs. De meilleurs modèles pourraient aider à faire progresser les processus de fabrication dans l’espace et sur Terre pour les médicaments de nouvelle génération afin de traiter les cancers et autres maladies.

L’astronaute de la NASA, Anne McClain, échange du matériel dans le processeur d’expérience spatiale avancée de la Station spatiale internationale-4, qui permet la recherche en sciences physiques et en cristallisation. Une enquête actuelle utilise le processeur pour démontrer une technologie qui peut être en mesure de produire des médicaments pendant les missions de l’espace profond et d’améliorer la fabrication pharmaceutique sur Terre.

L’astronaute de la NASA, Anne McClain, aide Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) astronaute Takuya Onishi collectionner un échantillon de son sang. L’analyse des échantillons de sang est un outil que la NASA utilise pour surveiller en continu la santé des équipages, notamment les fonctions cardiovasculaires et le système immunitaire, les changements de masse osseuse et musculaire, l’état nutritionnel et métabolique et le bien-être mental. Les membres d’équipage à bord de la Station spatiale internationale participent également à diverses études en cours pour mieux comprendre comment les différents systèmes corporels s’adaptent à l’apesanteur.

Cette carte thermique animée à code couleur montre des changements de température dans l’atmosphère extérieure du soleil, ou couronne, sur plusieurs jours, avec des régions plus chaudes et violettes indiquant des régions plus chaudes et plus fraîches. Les scientifiques peuvent observer ces changements grâce au codex de la Station spatiale internationale, qui a collecté des données au cours de la mission Crew-10. L’instrument utilise un coronagraphe pour bloquer la lumière du soleil et révéler des détails dans la couronne du soleil. Les données de cette enquête pourraient aider les scientifiques à comprendre la source d’énergie du vent solaire, un flux de particules chargées du soleil qui bombardent constamment la Terre.

L’astronaute Takuya Onishi de Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency) dessert le processeur avancé d’expérience spatiale avancée de la Station spatiale internationale en préparation de la cassette de cristallisation industrielle ADSEP. Cette enquête teste un nouveau matériel qui augmente la recherche et pourrait permettre la production dans l’espace de produits pharmaceutiques et d’autres matériaux pour les applications d’espace commercial.

L’astronaute de la NASA Nichole Ayers prépare des tubes de mélange contenant des échantillons pour le module de nanoracks-9 à la bette à carde. Cette expérience conçue par des étudiants examine si la taille, la forme, la couleur et le contenu nutritionnel des graines de carde suisse germées dans l’espace diffèrent de celles cultivées sur Terre. La Station spatiale internationale accueille la recherche en cours sur les plantes en tant que source de nourriture et d’autres avantages, notamment en contribuant au bien-être des astronautes, pour de futures missions de longue durée.

Les vols spatiaux peuvent provoquer des modifications à la structure et à la vision des yeux, afin que les membres d’équipage prennent la santé des yeux tout au long de leurs missions. L’astronaute Takuya Onishi de Jaxa (Japan Aerospace Exploration Agency), assisté de l’astronaute Nichole Ayers de la NASA, procède à un examen de la vue à bord de la station spatiale internationale en utilisant la tomographie par cohérence optique. Cette technologie utilise la lumière réfléchie pour produire des images 3D de la rétine, des fibres nerveuses et d’autres structures et couches oculaires.