20 Tahun Sains di Stasiun Luar Angkasa Internasional

Selama dua dekade terakhir, para astronot di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS) telah melakukan sains dengan cara yang tidak dapat dilakukan di tempat lain. Mengorbit sekitar 250 mil di atas Bumi, ISS adalah satu-satunya laboratorium yang tersedia untuk penelitian gayaberat mikro jangka panjang.

Selama 20 tahun terakhir, stasiun luar angkasa telah mendukung banyak penemuan, inovasi ilmiah, peluang unik, dan terobosan bersejarah. Penelitian ini tidak hanya membantu kita menjelajahi lebih jauh ke luar angkasa, tetapi juga memberi manfaat bagi kehidupan di Bumi.

Berikut ini adalah terobosan ilmiah utama yang dicapai selama 20 tahun kehadiran manusia di ISS.

Penelitian Penyakit Mendasar

Penyakit Alzheimer dan Parkinson, kanker, asma, dan penyakit jantung — jika salah satu dari kondisi ini memengaruhi hidup Anda, penelitian stasiun luar angkasa juga memengaruhi Anda. Penelitian gayaberat mikro telah memberikan wawasan baru bagi para ilmuwan yang mempelajari penyakit ini. Tanpa gangguan gravitasi bumi, para peneliti Alzheimer telah mempelajari kelompok protein yang dapat menyebabkan penyakit neurodegeneratif. Peneliti kanker mempelajari pertumbuhan sel-sel endotel yang membantu memasok darah dalam tubuh – darah yang dibutuhkan tumor untuk terbentuk. Sel-sel yang tumbuh di ISS tumbuh lebih baik daripada yang ada di Bumi dan dapat membantu menguji perawatan kanker baru. Penelitian Badan Antariksa Eropa telah membantu dalam pengembangan alat diagnostik yang mengukur peradangan saluran napas — alat yang tidak hanya membantu dalam diagnostik penerbangan luar angkasa tetapi juga memiliki aplikasi di Bumi untuk mendiagnosis kondisi serupa seperti asma.

Penemuan Api Dingin yang Terus Membara

Ketika para ilmuwan membakar tetesan bahan bakar dalam studi Flame Extinguishing Experiment (FLEX), sesuatu yang tidak terduga terjadi. Tetesan bahan bakar heptana tampak padam tetapi sebenarnya terus menyala tanpa nyala api yang terlihat. Api padam dua kali — sekali dengan dan sekali tanpa nyala yang terlihat. Ini adalah pertama kalinya para ilmuwan mengamati tetesan besar bahan bakar heptana yang memiliki dua mode pembakaran dan pemadaman. Tahap kedua ditopang oleh apa yang dikenal sebagai pelepasan panas kimia api dingin. Saat memikirkan api, kita biasanya berpikir tentang panas, tetapi api khusus yang dibuat di atas ISS membuat segalanya sedikit lebih dingin.

Menghapus gravitasi dari studi pembakaran memungkinkan untuk eksplorasi prinsip-prinsip dasar api. Api dingin telah dihasilkan di Bumi tetapi mereka dengan cepat berkedip. Di ISS, nyala api dingin dapat menyala selama beberapa menit, memberi para ilmuwan kesempatan yang lebih baik untuk mempelajarinya. Api khas menghasilkan jelaga, karbon dioksida, dan air. Api dingin menghasilkan karbon monoksida dan formaldehida. Mempelajari lebih lanjut tentang perilaku api yang berbeda secara kimiawi ini dapat mengarah pada pengembangan kendaraan yang lebih efisien dan kurang berpolusi dan dapat memberikan definisi dan arahan untuk uji pemadaman kebakaran skala besar dan pemilihan pemadam kebakaran untuk kendaraan eksplorasi kru generasi berikutnya.

Sistem Pemurnian Air Baru

Mendaur ulang air limbah secara efisien di stasiun luar angkasa mengurangi kebutuhan untuk menyediakan air melalui misi pasokan ulang. Saat kita melakukan perjalanan lebih jauh ke luar angkasa, pasokan tidak dapat dicapai, membuat sistem ini menjadi kebutuhan. Sistem Pemulihan Air JEM (JWRS) menghasilkan air minum dari urin. Di masa lalu di pesawat ruang angkasa berawak, urin dan air limbah dikumpulkan dan disimpan, atau dibuang ke laut. Namun, untuk misi luar angkasa jangka panjang, pasokan air bisa menjadi faktor pembatas.

Selain itu, banyak orang di seluruh dunia kekurangan akses terhadap air bersih. Area berisiko dapat memperoleh akses ke sistem filtrasi dan pemurnian canggih melalui teknologi yang dikembangkan untuk ISS. Sistem Pemulihan Air stasiun memurnikan dan menyaring air stasiun, memulihkan dan mendaur ulang 93% air yang digunakan astronot di luar angkasa.

Pengembangan Obat

Eksperimen pertumbuhan kristal protein yang dilakukan di atas ISS telah memberikan wawasan tentang berbagai perawatan penyakit, mulai dari kanker hingga penyakit gusi. Mempelajari protein manusia dengan mengkristalkannya membantu kita mempelajari lebih banyak tentang tubuh kita dan perawatan penyakit potensial. Salah satu hasil yang paling menjanjikan dari eksperimen stasiun ini berasal dari studi protein yang terkait dengan Du chenne Muscular Dystrophy (DMD), kelainan genetik yang tidak dapat disembuhkan. Perawatan untuk DMD berdasarkan penelitian ini adalah dalam uji klinis. Penyelidikan lain, PCG-5, berusaha menumbuhkan antibodi terapeutik Keytruda ^® dalam bentuk kristal yang lebih seragam. Tujuannya adalah untuk meningkatkan obat sehingga dapat diberikan melalui suntikan sebagai lawan pengobatan IV.

Melawan Atrofi Otot dan Keropos Tulang

Studi luar angkasa telah berkontribusi besar pada pengetahuan kita tentang kehilangan tulang dan otot pada astronot — dan bagaimana mengurangi efek tersebut. Ilmu yang didapat juga berlaku bagi orang-orang di Bumi yang sedang menghadapi penyakit seperti osteoporosis. Pengaruh gayaberat mikro pada tulang dan otot memberikan peluang unik untuk penelitian. Para ilmuwan telah mengembangkan rutinitas olahraga dan rejimen diet yang secara signifikan mengurangi keropos tulang dan otot yang akan dialami astronot selama mereka berada di stasiun.

Memahami bagaimana mengurangi efek gayaberat mikro pada tulang dan otot penting untuk eksplorasi masa depan di lingkungan gravitasi parsial Bulan dan Mars. Di Bumi, atrofi tulang dan otot terjadi karena penuaan normal, gaya hidup tidak aktif, dan penyakit. Mempelajari kerugian dalam gayaberat mikro ini dapat membantu kita lebih memahaminya dan berpotensi menciptakan perawatan bagi orang-orang di Bumi.

Memahami Bagaimana Tubuh Berubah dalam Gayaberat Mikro

Ketika manusia menuju ke Mars, kita perlu tahu tantangan apa yang kita hadapi. Tinggal jangka panjang di stasiun ruang angkasa telah menemukan cara tak terduga bahwa tubuh manusia berubah dalam gayaberat mikro. Beberapa astronot, misalnya, secara tak terduga mengalami perubahan penglihatan, yang sekarang dikenal sebagai Spaceflight-Associated Neuro-Ocular Syndrome (SANS). Setelah membantu menemukan masalah ini, penelitian stasiun luar angkasa telah berfungsi sebagai platform untuk lebih memahami SANS.

Studi Kembar NASA membandingkan astronot Scott Kelly selama setahun di luar angkasa dengan saudara kembarnya yang terikat Bumi, Mark Kelly. Ini memberikan wawasan tentang banyak cara penerbangan luar angkasa jangka panjang mempengaruhi tubuh manusia. Temuan menunjukkan bahwa ekspresi gen Scott berubah dan tubuhnya bereaksi dengan tepat terhadap vaksin saat berada di luar angkasa.

Menumbuhkan Makanan dalam Gayaberat Mikro

Kemampuan menumbuhkan makanan tambahan dapat membantu manusia menjelajah lebih jauh dari Bumi. Banyak teknik untuk menanam tanaman telah dieksplorasi di stasiun luar angkasa untuk mempersiapkan misi ini. Pada 10 Agustus 2015, astronot mencicipi salad pertama mereka yang ditanam di luar angkasa dan astronot sekarang menanam lobak di luar angkasa. Delapan jenis sayuran hijau telah ditanam di fasilitas Veggie untuk dimakan astronot, menyempurnakan teknik terbaik.

Solusi baru untuk penyiraman, penerangan, dan menanam tanaman harus diuji untuk membuat tanaman pangan dalam gayaberat mikro. ISS telah berfungsi sebagai platform untuk melakukan pengujian ini dan untuk memverifikasi kondisi apa yang memungkinkan tanaman tumbuh paling efektif.

Pencetakan 3D dalam Gayaberat Mikro

Item pertama dicetak 3D di ISS pada tahun 2014. Dikembangkan oleh Made in Space, printer ini menghasilkan lusinan bagian yang dianalisis dan dibandingkan oleh peneliti dengan yang dibuat di lapangan. Analisis mengungkapkan bahwa gayaberat mikro tidak memiliki efek signifikan pada proses tersebut, menunjukkan bahwa printer 3D bekerja secara normal di luar angkasa. Eksperimen selanjutnya menggunakan plastik daur ulang untuk mencetak objek. Fasilitas BioFabrication mengambil langkah kecil untuk mencetak organ dan jaringan manusia dalam gayaberat mikro, menggunakan lapisan bioink yang sangat halus.

Menguji printer di ISS membuka jalan bagi misi luar angkasa di masa depan untuk lebih mandiri dari Bumi. Item yang dibutuhkan bisa dicetak 3D daripada dikirim dari Bumi dan dibawa selama perjalanan. Menggunakan bahan daur ulang untuk pencetakan dapat memanfaatkan bahan yang jika tidak, akan memakan ruang penyimpanan terbatas pada misi berdurasi panjang.

Menanggapi Bencana Alam

Dengan citra kamera genggam kru sebagai komponen inti, stasiun ini telah menjadi peserta aktif dalam pengumpulan data orbit untuk mendukung kegiatan tanggap bencana baik di AS maupun di luar negeri. Astronot mengambil gambar bencana seperti badai dan kebakaran sepanjang perkembangannya, mendokumentasikan tutupan awan, banjir, dan perubahan pada tanah. Sensor Pencitraan Petir yang dipasang di ISS juga mendeteksi distribusi dan variabilitas petir untuk meningkatkan prakiraan cuaca buruk. Data ini memungkinkan tanggapan yang lebih tepat terhadap bencana dari perspektif yang tidak dapat diperoleh di Bumi.

Cari tahu tentang penemuan ISS lainnya di Tech Briefs TV di sini .