航天观察 | 过去四年NASA三大地面跟踪网络的运营预算达3.5亿美金,其中深空网络占比最高_详细解读_最新资讯_热点事件

编者按:本文来自航天十二院和航天驭星联合撰写的《商业航天简报》,36氪经授权发布。

作者:航天驭星 池国花、杨立成

原文题目:美国国家航空航天局(NASA)地面跟踪网络简介

编辑:乔雨萌(qiaoyumeng@36kr.com)、石亚琼 (syq@36kr.com)

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2020年,美国国家航空航天局(NASA)共进行了8次航天发射活动,其中包括4次国际空间站货运、2次龙飞船载人航天发射、太阳轨道器(SolO)探测器和毅力号火星车的发射。NASA的2021年航天任务主要包括以下几个方面:

(1)詹姆斯·韦伯太空望远镜;

(2)毅力号火星车将实现火星着陆;

(3)国际空间站货运补给和载人航天活动将继续进行以保证国际空间站的正常运行;

(4)阿尔忒弥斯计划:发射地月空间自主定位系统技术运行与导航实验(CAPSTONE)立方体卫星,对月球近直线晕轨道(NRHO)进行早期验证。

NASA的这些航天任务均离不开地面跟踪网络的支持。分析NASA现有的全球地面站网络布局及运营情况,可以为国内航天的发展提供一定的参考和借鉴。

NASA的地面跟踪网络可根据用途分为三大网络,分别为近地网络、深空网络、天基网络。其中近地网络主要为近地轨道地球科学研究航天器提供支持,深空网络主要用于深空探测任务,天基网络主要服务于国际空间站货运补给和载人航天任务。2016年至2020年NASA三大网络的运营预算高达3.5亿美金,其中深空网络运营所占的比重最高,占到50%以上,天基网络约占35%,近地网络约占13%。

一、近地网络

NASA的近地网络主要提供遥测、遥控、跟踪和数据通信服务,为低地球轨道(LEO)、地球同步轨道(GEO)、高椭圆轨道(HEO)、月球轨道卫星发射早期阶段提供支持。近地网络既支持NASA自身的任务,也为美国和其他国家的政府机构和商业公司提供地面服务。根据2015年公布的报价,NASA自有地面站的服务价格为490美金/圈,每次任务的准备费用另外计算。该近地网络由NASA的戈达德空间研究所负责运营。

近地网络的初身可追溯到19世纪60年代,NASA为了满足水星探测、阿波罗探月计划等太空任务的需求,建立了最初的地面网络。19世纪90年代,随着低轨科学试验卫星数量的增加,NASA进一步扩大了地面网络的覆盖范围,发展为今天的近地网络。

近地网络的具体分布如图1所示。该网络主要由NASA的自有地面站和合作地面站组成,主要的合作地面站包括瑞典SSC公司和挪威KSAT公司的地面站,图中蓝色为自有地面站,共有6个站址,主要分布于美国本土和南极洲;绿色为合作地面站,共有12个站址,分布于各大洲。

图1 近地地面站网络

该近地网络支持的任务具体包括NASA的SMAP任务(发射于2015年,主要观测地球表层土壤中的水量)、Aura计划(发射于2004年,测量大气中臭氧,气溶胶和关键气体)、Aqua计划(发射于2002年,主要观测地球水循环信息)等40多个近地轨道卫星的在轨服务,以及美国国家海洋和大气管理局NOAA的国家环境气象卫星数据和信息服务项目下的卫星发射阶段和应急支持。

根据官方统计,2014年该近地网络共运行了47000圈次,2015年运行了59000圈次。2015年,该近地网络每天平均服务了150圈次,其中SSC公司和KSAT公司的地面站使用量占总圈次的30%。2020年,商业地面站和高校的地面站使用率占低轨网络通信和跟踪总任务量的67%,NASA计划进一步提高商业和高校地面站的使用率。

二、深空网络

深空网的前身可追溯到1958年,喷气推进实验室与美国陆军签订了合同,在尼日利亚、新加坡、美国加利福尼亚部署了便携式无线电跟踪站,为美国首颗卫星Explorer 1提供遥测支持。1958年12月3日,喷气推进实验室从美国陆军转移到NASA,负责使用机器人航天器设计并执行月球和行星探索计划。此后不久,NASA明确了深空网的概念,将其作为单独管理和运营的通信设施、可支持所有深空任务,打破了原有的每个项目拥有一个专用通信网络的运作模式,深空网络依然由喷气推进实验室负责运营。

深空网络(DSN)主要支持深空探测任务,包括NASA自身的任务和日本航天研究开发机构(JAXA)和欧空局(ESA)等其他国家航天局的任务。深空网络由三个地面站组成,分别位于美国加利福尼亚、西班牙马德里、澳大利亚堪培拉,每个地面站设有四套天线,分别是1套70米天线、3套34米天线,主要工作频率为S、X频段。为了确保航天器始终与其中一个地面站保持通信,三个地面站的经度位置均匀分布,位于西班牙和澳大利亚的深空站分别由西班牙航天局(INTA)和澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)提供本地技术支持。除了支持深空探测任务以外,深空网络还可以为近地网络和太空网络提供备份。

此外,NASA将为阿尔忒弥斯探月计划建设由18米口径天线组成的天线网络,以满足未来持续月球探测产生的通信和跟踪服务需求。近地网络中的美国弗罗里达州肯尼迪航天中心地面站、美国弗罗里达Ponce de Leon站及位于百慕大的跟踪站将为阿尔忒弥斯探月计划提供发射早期的测控支持;深空网络中的34米天线经过升级后将为阿尔忒弥斯系统提供持续的高速率指挥和遥测服务。

三、天基网络

天基网络主要包含跟踪与数据中继卫星系统(TDRS)和地面终端系统。天基网络的主要目的是通过位于地球同步轨道的天基中继卫星系统,增加与航天器通信的时间和传输到地球的数据量,主要为国际空间站货运补给、载人航天任务、哈勃空间望远镜任务提供通信支持。天基网络由NASA的戈达德空间研究所负责运营,2021财政年度天基网络的服务价格为单次接入94美金/分钟,多次接入接收9美金/分钟,多次接入转发15美金/分钟,对于列入“商业航天发射法”名单的商业航天公司提供3-4折优惠服务价格。

数据中继卫星系统(TDRS)目前由10颗在轨卫星组成,第一颗卫星于1988年发射入轨,最近一次发射于2017年。其中3号、5号、6号、7号卫星为第一代,8号至10号卫星为第二代,11号至13号卫星为第三代。第三代与第二代卫星的主要区别在于波束成型,第二代卫星的多路波束成型在星上完成,第三代卫星则将这一功能转移到了地面,使得规划外的S波段直连式存储(DAS)成为可能。

该卫星系统预计运行到2030年左右,NASA计划将中继卫星系统的更新换代和运营工作交付给商业公司,从而获得商业性的卫星中继服务。2019年,NASA与8个商业公司签署了商业中继网络技术研究合同,合同总额达到400万美金。此外,根据航天新闻12月5日报道,NASA计划建设由三颗赤道轨道卫星组成的商业通信中继星座,服务于未来包括“火星冰测绘者”任务在内的火星探测通信任务。

图2 跟踪与数据中继卫星系统(TDRS)

天基网络的地面终端系统位于美国新墨西哥白沙和西太平洋美属关岛。白沙地面站有5套19米口径天线;关岛地面站位于太平洋美海军计算机和电信区总站(NCTAMS),设有一套11米口径天线和一套4.5米天线,可支持S频段和Ku频段。为了升级老旧设备的性能,满足现代通信技术要求,NASA提出了天基网络地面部分维护项目(SGSS),由美国通用动力公司(General Dynamics)担任总承包,完成原有地面站软硬件设施的升级改造和测试。该项目历时多年,项目预算多次上调,根据政府问责局(GAO)2020年4月份的一项评估报告,该项目分别于2019年12月和2020年1月在白沙地面站完成了测试审查,审查委员会称该项目取得了一定进展,但仍然存在一定风险,站址存在一些射频干扰,正式的第一次运行审查将于2021年6月进行。

总的来说,NASA的3个核心网络对其航天任务的开展起到不可或缺的关键作用,在这些地面跟踪网络的建设、运营、升级和改造过程中美国的商业航天公司充分发挥了自身优势,积极参与国家队的航天任务,形成了国家部门与商业公司相辅相成的合作关系。此外,在全球地面站网络的运营方面,NASA充分利用与欧洲、日本、俄罗斯、阿联酋、南非等其他国家航天局之间的合作关系,在地面站共享、任务支持、设备托管等方面开展了全方位的深入合作。尽管中美两国所处的环境有所不同,NASA的发展模式在中国不完全具有可复制性,但美国作为世界航天发展的先驱,对于模式的探索有着丰富的经验和独特的创新,可以为国内航天的发展提供一些新的启发。

中国空间站核心舱将于明年春季发射

据中国载人航天工程总设计师周建平介绍,中国载人航天工程全线各项工作进展顺利,空间站核心舱将于明年春季发射。目前,执行空间站建造任务航天员已选定。未来两年,工程全线将通过11次密集飞行任务,建成中国独立建造、自主运营的天宫空间站,还将进行多次回收任务和在轨关键技术的验证。(央视)

太空治愈癌症的大国竞赛

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒,原文标题:《中国空间站拒绝美国科学家?揭秘太空治愈癌症的大国竞赛》,题图来自:视觉中国

核心提要

1. 中国空间站2022年将发射升空建成,此前传闻中国拒绝美国的项目申请并非事实,实际上由于很多项目是多国研究机构联合申请,本质上并不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

2. “太空肿瘤研究”是空间站首批研究计划之一,将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。埃隆·马斯克的“太空探索公司”的“龙”飞船也接受了悉尼科技大学研究员约书亚·周通过减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散的样本研究。

3. 默沙东公司的PD1药物是目前国际空间站实验室取得的最大成功。FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌等数十种肿瘤治疗,是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

4. 2017年中国的“天舟”货运飞船就已介入太空零重力对癌细胞作用的研究。2022年中国与联合国合作的太空癌症实验将更进一步,基于三维的癌细胞,研究癌细胞中由于重力作用产生的未知的“噪音”。

一、中国空间站美国科研项目被否决事件真相

中国空间站到2022年,才能发射升空建成。但围绕中国空间站的研究项目,则不断曝出“爆炸性”的消息。

日前一则来自于自媒体的消息炒得沸沸扬扬,原文说:“中国空间站消息:中国已经收到了27个国家的申请,中方在评核后,已批准了18个国家进驻天宫空间站的资格。值得一提的是美帝也申请了,不过已被直接拒绝了。”这则语意含糊的消息,由于国内多家媒体的跟进,使得这一传言越演越烈。

其实,这并不是什么新闻,此事发生在1年多前,联合国外层空间事务处(UNOOSA)和中国载人航天局(CMSA),于2019年6月12日在维也纳和平利用外层空间委员会第六十二届会议期间,联合宣布了中国载人空间站全球试验项目申请的遴选结果。整个项目申请始于2018年5月,此后共收到了42份申请,相关机构来自27个国家和地区,最终入选项目涉及比利时、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、肯尼亚、荷兰、挪威、墨西哥、波兰、秘鲁、俄罗斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士。由于很多项目是多国研究机构联合申请,所以本质上不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

这可能就是中国空间站“拒绝”了美国科学家的申请传闻的来源。《自然》杂志专门就相关问题进行了查询。UNOOSA(联合国外层空间事务处)的一位发言人告诉《 自然》杂志 ,自2011年以来,未经美国国会批准,禁止NASA研究人员与中国航空方面合作。事实上,中国空间站并没有排斥美国科学家的项目申请。一个最大的可能就是,这些项目对于中国空间站来说,并不重要。特别重要的项目,也并不会得到美国国会的批准。

这就是中国拒绝美国项目传闻的来龙去脉。

虽然这则新闻没有什么实质的意义,但却曝出了中国空间站雄心勃勃的科学试验计划,包括一个探索DNA如何在太空中变异的项目。以及引人瞩目的“太空肿瘤研究”计划

二、马斯克“龙飞船”与中国空间站的“太空肿瘤”研究

这个非同寻常的“太空肿瘤”癌症研究项目已经获得中国官方批准,将在不久后启动的中国太空站上进行。

据独家获悉的消息称,计划于2022年由中国建成的新国际空间站,首批九个国际合作实验项目里,有一个与癌症有关的,由挪威科技大学、法国国际航天大学以及荷兰和比利时研究机构共同提出的“太空肿瘤研究项目。

全称为《太空肿瘤:来自个体内健康和肿瘤组织的3D类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究》项目,该项目将研究微重力和宇宙辐射在肿瘤生长和发育中的作用。

据了解,在中国空间站这些已通过项目所涉及的科学领域包括天文学、太空医学、太空生命科学、生物技术、微重力流体物理学、微重力燃烧和太空技术。其中,与生物科技相关的占据一大部分,这主要是因为天空失重环境和宇宙射线已被普遍认为能够为生命科学探索创造一个独特空间,会直接影响从细胞合成药物研发的方方面面。

联合国外层空间事务办事处主任西蒙内塔表示:“正如该项目所展示的那样,太空正在不断为人类前进开辟新领域,旨在寻找减少肿瘤的新方法,这是我们这个时代的主要杀手之一。”它被认为将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。

无独有偶,今年6月上旬,埃隆·马斯克的“太空探索公司”披露了一项“龙”飞船升空,恢复自主向国际空间站运送人员、物资和实验后的神秘任务。一项与癌症有关的研究将在国际空间空间站实施,颇为引人注目:它是澳大利亚科学家提出的——太空失重状态可以杀死大量癌细胞

肿瘤医学家们认为,如果一切如模型推演的那样,零重力可杀死肿瘤。那么,人类的症症治疗,将进入一个全新的时代。

“太空肿瘤”项目是联合国外层空间事务局和中国载人航天局选择在即将发射的中国空间站上进行的九项研究计划之一

三、霍金生前假设被华裔科学家实现:实验表明,零重力条件下80%以上癌细胞被杀死

首上太空测试品为卵巢癌样本

悉尼科技大学生物医学工程研究员约书亚·周(Joshua Chou)从2014年起便开始研究微重力如何影响人体中的癌细胞。据周自己介绍,他的研究灵感来自与已故的物理学家史蒂芬·霍金的一次交谈,霍金谈到,宇宙中没有什么能抗拒重力,后来,当周的一个朋友被诊断出患有癌症时,他想起霍金所说的话,并开始琢磨:“如果我们让癌细胞脱离重力作用,将会发生什么呢?”

从理论上说,重力和癌症,看似不相关,分属物理和化学领域,但其实存在着密切联系。癌症作为一种疾病,简而言之,就是一种坏细胞开始不受控制地分裂并扩散到身体某些部位并占据那里,癌细胞最初聚集在一起,在体内形成实体瘤,等到这种实体瘤生长到一定程度,就会发出信号,通知坏细胞侵入健康组织,例如肺、脑、肝和胰腺等。

当前癌症研究最大的困惑在于,没人确切地知道癌细胞发展到什么时候会发出信号。但是,癌症生长和扩散过程似乎表明,存在一种手段,使细胞能够相互感知并一起吸引而形成肿瘤,据生物医学研究人员已经掌握的知识,这种手段只有通过机械力,并且这些力在引力很大的环境中起作用。这就是减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散成为一种可能。

周自己正好在太空医学研究方面有一些经验。在哈佛大学工作期间,他曾参与了一个项目,开发一种治疗骨质疏松症的药物,相关部分研究就是在国际空间站(ISS)上展开。正如周所说:“这次的经历使我第一次看到,太空环境可以影响我们对细胞生物学和疾病的理解,于是我想说,为什么我们不能将相同策略应用于研究其他细胞和疾病呢?”

中国空间站核心模块的面板视图

于是,周和他的团队先花了1年半时间来做准备,2018年在实验室中测试了微重力对癌细胞的影响。为此,他的一名研究生制作了一种设备,这一设备本质上是一个纸巾盒大小的容器,内部装有一个小型离心机。不同的癌细胞被安置在离心机里的一系列小隔离舱中,然后将它们旋转,直到它们经历微重力的状态。

“我们不可能开发出治疗癌症的灵丹妙药,因为每个人的癌症都不一样,人们的反应也不同。但是我真正想知道的是:这些癌症有什么共同点吗?这就是为什么我将它们放在微重力装置中。”

结果,在处于零重力状态下仅一天后,研究人员发现80%以上的癌细胞死亡。

“我们从身体的不同部位中提取了四种不同类型的癌细胞,包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻咽癌,并将它们置于微重力条件下。我们发现,在24小时内,这些癌细胞中有80%至90%实际上死了,”周在一篇发表于《科学》杂志的研究文章中说,他发现,微重力会使癌细胞感到迷惘并无法繁殖。

周最初的研究结果轰动一时。今年5月,研究团队将癌细胞样本,从澳大利亚送往美国,依照程序,在龙飞船发射前24小时,再将所有癌细胞样本放入一个标准部件中,然后由火箭送到国际太空站,这些标本将在太空站停留28天后,最终被送回地球。

周解释说,通过那个专门设计的部件,设备抵达太空后会自动记录其中癌细胞样本在太空环境下的转变,整个实验周期为4周,因为这次只是要获得有关癌细胞抵达太空后出现的初期反应。

被龙飞船送信太空的是卵巢癌样本。周解释说:“对我来说,乳癌是一种常见的癌症,但现存的乳癌患者生存率较高,同时,可以使用的治疗方法也有很多。但是对于卵巢癌来说,却并没有太受人注意 ,同时,在个人层面上,因为我自己认识和关心的人患有这一疾病,所以,对我自己来说,这也是一个我个人关注的问题。”

这是一种在国际空间站广泛使用的一种类器官的细胞生长室

四、免疫药物PD1的关键研发,源于国际空间站的癌症试验室

那么,如果这次所谓的太空微重力状态下的测试成功,是否意味着将来人类就可以利用建造非重力环境来治疗癌症病人呢?事实并非如此。周表示,这一研究的最终目的,是了解如何截断癌细胞与周围环境以及癌细胞之间的相互交流,然后让研究人员可以开发一些针对这些癌细胞,让它们误以为自己活在太空状态下的药物,从而通过阻截它们继续繁殖来治疗病人。换句话说,理想情况下,这些疗法不会构成治愈方法,但可以补充现有的抗癌医疗方案,与药物和化学疗法结合起来,新治疗方法将有可能有效地减缓癌症在人体中的传播,从而使传统治疗方法更有效,成本也更低。

周的团队已与美国著名的梅奥诊所(Mayo Clinic) 和哈佛大学达成合作协议,并会在未来两年内,对不同种类癌症展开研究,并再度实施太空实验,他们下一次的太空实验预计会在2020年底前。他说:“我和我的团队很幸运能够有机会展开这项研究,因为这种研究非常罕见,我们将利用我们在太空实验中的发现向各国研究界证明,太空生物学和医学时代已经来临。”

事实上,国际空间站(ISS)国家实验室估为一个独特的研究平台。自诞生起,就吸引了各国那些喜欢创新的研究人员。这些研究机构希望利用微重力来解决地球上的复杂问题,例如癌症。在ISS国家实验室,至少有数十个项目专注于与癌症相关的研究。

这些癌症研究项目包括:培养临床级干细胞以用于治疗应用。蛋白改善药物的发现和传递,以及测试效果更好或副作用更少的新疗法。

这些项目中,最被寄予厚望的则是与癌症相关的新药研发项目。众多的大型制药公司,都在国际空间站寻求改进“3D细胞培养方法”,以进行更高精度的药物测试,降低当前药物发现工作的失败率。而这些目前都已取得了初步成功。

在免疫药物中大出风头的默沙东公司的PD1药物,中国民间俗称的“K药”,最初就源于在国际空间站实验室的纯化与结晶试验,开发出了这款治疗性单克隆抗体Keytruda®。这是目前国际空间站实验室取得的最大的成功。

这款名为Pembrolizumab的PD1免疫药物,FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌、头颈癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等数十种肿瘤治疗。是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

默沙东的研究人员正在利用空间站独特的微重力环境,探讨使PD1这种需要数小时的输注化疗,变为几分钟的皮下注射的快捷方式

国际空间站的研究人员正从孵化器中,取出装有癌细胞的设备。这里面是癌细胞在微重力下的关键数据

新药研发的失败率(即达到临床前或临床试验阶段时)大于50%。这对于消费者和制药公司而言都是沉重的负担。经济模型表明,在进行临床试验之前,仅将失败预测率提高10%即可节省每种药物的开发成本1亿美元。

在一项由波音公司资助的研究中,Oncolinx Pharmaceuticals,LLC制药公司正在使用国际空间站在“3D细胞培养物”中测试新型抗癌药:抗体-药物偶联物(ADC)这是一种新型免疫激活癌症药物,据称它将使用纳米颗粒精准送达癌细胞,如果研制成功,将是一款可以避免所有化疗相关副作用的有前景的药物。

默沙东公司关于K药的纯化与结晶试验的地面对照样品(左)和航天样品(右)的UV成像,清楚地显示了微重力下生长的晶体的尺寸和分布更加均匀

五、2017年,中国即用天舟飞船发射了德国的甲状腺肿瘤研究

太空中的零重力对癌细胞作用的研究,中国则早在2017年已开始介入。

德国科学家此前已经发现,重力环境对癌细胞有影响。德国中部马格德堡大学的重力生物学和转化再生医学教授达尼埃拉·格里姆(Daniela Grimm)2017年领导了一项测试太空中甲状腺癌细胞行为的实验,由中国的“天舟”货运飞船搭载升空。而2022年中国将与联合国合作、由挪威科学家设计的太空癌症实验,将比澳大利亚的华裔科学家更进一步,因为实验将基于被称为类器官的三维的癌细胞。

挪威科学技术大学医学与健康科学学院的研究主管特莉西亚·拉罗斯(Tricia Larose)说:“我们的计划是,将来自同一人的健康组织和癌症组织的3D干细胞类器官发送到太空。我们将研究突变,并研究失重和宇宙射线对细胞DNA的影响”。

所谓类器官,是从成年人类干细胞生长而来的,成年人类干细胞是一种可以无限分裂并产生不同类型细胞的细胞。研究人员已经完善了生长类器官的结构,因此它们实际上具有模仿不同器官微小结构的能力。此前,人类在太空中展开的癌症研究使用的是更简单的2D细胞,3D干细胞更接近其自然形状,并且具有模仿它们所创建的器官的特征,无疑将为研究人员提供更好的信息。

拉罗斯的假设是,先前对2D细胞的研究表明,失重会对与肿瘤发展有关的基因表达产生影响,因此如果不受重力影响,癌症类器官的生长将减慢或停止。

与此同时,癌细胞中的突变可能会在细胞DNA中留下一种突变特征,这在此前从未被研究过,甚至这个概念就未曾被提出过。她的理论是,由于重力作用,癌细胞中存在一些未知的“噪音”,健康细胞和癌症细胞都受重力影响,因此研究人员应该能够在所有细胞的突变特种中检测到这一点。

“当我们观察癌细胞的突变特征时,会有很多‘噪音’。噪音是我们根本不了解的东西。” 拉罗斯说,“实验过程的一部分是确定造成这种噪音的新原因。”

挪威宇航局人类太空飞行和探索负责人玛丽安·文耶·坦蒂略(Marianne Vinje Tantillo)说,拉罗斯的提议解决了一些关键问题。“如果我们能够确定多少未知的‘噪音’是由于重力引起的,那么识别剩余的未知因素也将更加容易”,“也许我们可以因此更进一步地了解癌症,并找到新的方法来对抗这种疾病”。

中国载人航天工程新闻发言人林西强表示,这次入选中外合作的“太空肿瘤”项目“将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。”2016年3月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,围绕中国空间站空间科学试验与应用等方面,与世界各国开展合作,“太空肿瘤”为首批入选的来自17个国家、23个实体的9个项目之一。

根据2019年6月公开披露的信息,中国空间站规划部署了密封舱内的16台科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的光学舱,支持在轨实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理等11个学科方向的数百项科学研究与应用项目。16台科学实验柜将分别安装在核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ。核心舱科学实验柜即将完成初样阶段研制,实验舱Ⅰ科学实验柜正开展初样研制工作,实验舱Ⅱ科学实验柜已全部完成关键技术攻关。

具体到拉罗斯领先的这个实验项目,届时,在空间站上,一组类器官将同时受到宇宙辐射和失重的影响,另一组类器官将放置在离心机中,使其承受与地球上相似的重力,这意味着它们仅受到宇宙射线的照射;第三组将被放置于免受宇宙射线影响的容器中,使其仅处于失重状态。最终,对实验结果加以比对,从而寻找拉罗斯所说的癌症突变中的“噪音”。

这是被送上太空的滤泡甲状腺细胞。这些癌细胞将在国际空间站的微重力环境中进行研究

六、太空治愈癌症的大国竞赛

事实上,翻看国际空间站上的实验项目记录,与癌症相关的非常多,很多人都期待,利用太空完全不同的环境,寻找理解和治疗癌症的新路径。比如2018年美国国家实验室和波音共同宣布的“太空技术”奖,该奖的三个国际空间站实验项目都致力于癌症研究。


Kernal Biologics,Inc.的一项研究将筛选用于白血病免疫疗法的同选择信使RNA,以此研发的药物,据称除了可以破坏癌细胞之外,还可能能够区分癌细胞和健康细胞;MicroQuin的两个项目,一个研究参与肿瘤形成和癌症存活的蛋白质,另一个开发和研究人类乳腺和前列腺癌的复杂3D模型。

梅奥诊所的最新太空研究与中国空间站的试验有一定关联性,它的目的在于培养可用于人类治疗的临床级干细胞,从而增强人类了解化学疗法对癌症的打击力,并可能为开发针对根除癌症的疗法奠定基础。

另外,许多蛋白质结晶研究也正将其地面研究工作带到空间实验室,以寻求更大、更均匀的晶体,从而更好地生产新药来控制癌症生长、改善药物发现癌细胞和递送方法。相对于太空结晶,地面实验室中的蛋白质结晶通常会比较小且不均匀,这使得难以对其分子结构进行解释

总之,当前太空中展开癌症相关研究,正如火如荼地展开。记得2014年美国宇航局曾在一篇文章中写道:“当我们展望未来的十年轨道空间站时,我们可以通过昨天、今天和明天的历程,看到空间站在癌症研究中的作用。空间站是为研究人员提供长期微重力环境的关键,这一环境可以推动研究形成突破,为世界带来好处。这场比赛终将结束,但通过一路接力,每个人都在尽自己的一份力量,在他人的努力基础上,为更好,甚至没有癌症的明天而努力。”

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒

太空治愈癌症的大国竞赛

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒,原文标题:《中国空间站拒绝美国科学家?揭秘太空治愈癌症的大国竞赛》,题图来自:视觉中国

核心提要

1. 中国空间站2022年将发射升空建成,此前传闻中国拒绝美国的项目申请并非事实,实际上由于很多项目是多国研究机构联合申请,本质上并不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

2. “太空肿瘤研究”是空间站首批研究计划之一,将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。埃隆·马斯克的“太空探索公司”的“龙”飞船也接受了悉尼科技大学研究员约书亚·周通过减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散的样本研究。

3. 默沙东公司的PD1药物是目前国际空间站实验室取得的最大成功。FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌等数十种肿瘤治疗,是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

4. 2017年中国的“天舟”货运飞船就已介入太空零重力对癌细胞作用的研究。2022年中国与联合国合作的太空癌症实验将更进一步,基于三维的癌细胞,研究癌细胞中由于重力作用产生的未知的“噪音”。

一、中国空间站美国科研项目被否决事件真相

中国空间站到2022年,才能发射升空建成。但围绕中国空间站的研究项目,则不断曝出“爆炸性”的消息。

日前一则来自于自媒体的消息炒得沸沸扬扬,原文说:“中国空间站消息:中国已经收到了27个国家的申请,中方在评核后,已批准了18个国家进驻天宫空间站的资格。值得一提的是美帝也申请了,不过已被直接拒绝了。”这则语意含糊的消息,由于国内多家媒体的跟进,使得这一传言越演越烈。

其实,这并不是什么新闻,此事发生在1年多前,联合国外层空间事务处(UNOOSA)和中国载人航天局(CMSA),于2019年6月12日在维也纳和平利用外层空间委员会第六十二届会议期间,联合宣布了中国载人空间站全球试验项目申请的遴选结果。整个项目申请始于2018年5月,此后共收到了42份申请,相关机构来自27个国家和地区,最终入选项目涉及比利时、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、肯尼亚、荷兰、挪威、墨西哥、波兰、秘鲁、俄罗斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士。由于很多项目是多国研究机构联合申请,所以本质上不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

这可能就是中国空间站“拒绝”了美国科学家的申请传闻的来源。《自然》杂志专门就相关问题进行了查询。UNOOSA(联合国外层空间事务处)的一位发言人告诉《 自然》杂志 ,自2011年以来,未经美国国会批准,禁止NASA研究人员与中国航空方面合作。事实上,中国空间站并没有排斥美国科学家的项目申请。一个最大的可能就是,这些项目对于中国空间站来说,并不重要。特别重要的项目,也并不会得到美国国会的批准。

这就是中国拒绝美国项目传闻的来龙去脉。

虽然这则新闻没有什么实质的意义,但却曝出了中国空间站雄心勃勃的科学试验计划,包括一个探索DNA如何在太空中变异的项目。以及引人瞩目的“太空肿瘤研究”计划

二、马斯克“龙飞船”与中国空间站的“太空肿瘤”研究

这个非同寻常的“太空肿瘤”癌症研究项目已经获得中国官方批准,将在不久后启动的中国太空站上进行。

据独家获悉的消息称,计划于2022年由中国建成的新国际空间站,首批九个国际合作实验项目里,有一个与癌症有关的,由挪威科技大学、法国国际航天大学以及荷兰和比利时研究机构共同提出的“太空肿瘤研究项目。

全称为《太空肿瘤:来自个体内健康和肿瘤组织的3D类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究》项目,该项目将研究微重力和宇宙辐射在肿瘤生长和发育中的作用。

据了解,在中国空间站这些已通过项目所涉及的科学领域包括天文学、太空医学、太空生命科学、生物技术、微重力流体物理学、微重力燃烧和太空技术。其中,与生物科技相关的占据一大部分,这主要是因为天空失重环境和宇宙射线已被普遍认为能够为生命科学探索创造一个独特空间,会直接影响从细胞合成药物研发的方方面面。

联合国外层空间事务办事处主任西蒙内塔表示:“正如该项目所展示的那样,太空正在不断为人类前进开辟新领域,旨在寻找减少肿瘤的新方法,这是我们这个时代的主要杀手之一。”它被认为将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。

无独有偶,今年6月上旬,埃隆·马斯克的“太空探索公司”披露了一项“龙”飞船升空,恢复自主向国际空间站运送人员、物资和实验后的神秘任务。一项与癌症有关的研究将在国际空间空间站实施,颇为引人注目:它是澳大利亚科学家提出的——太空失重状态可以杀死大量癌细胞

肿瘤医学家们认为,如果一切如模型推演的那样,零重力可杀死肿瘤。那么,人类的症症治疗,将进入一个全新的时代。

“太空肿瘤”项目是联合国外层空间事务局和中国载人航天局选择在即将发射的中国空间站上进行的九项研究计划之一

三、霍金生前假设被华裔科学家实现:实验表明,零重力条件下80%以上癌细胞被杀死

首上太空测试品为卵巢癌样本

悉尼科技大学生物医学工程研究员约书亚·周(Joshua Chou)从2014年起便开始研究微重力如何影响人体中的癌细胞。据周自己介绍,他的研究灵感来自与已故的物理学家史蒂芬·霍金的一次交谈,霍金谈到,宇宙中没有什么能抗拒重力,后来,当周的一个朋友被诊断出患有癌症时,他想起霍金所说的话,并开始琢磨:“如果我们让癌细胞脱离重力作用,将会发生什么呢?”

从理论上说,重力和癌症,看似不相关,分属物理和化学领域,但其实存在着密切联系。癌症作为一种疾病,简而言之,就是一种坏细胞开始不受控制地分裂并扩散到身体某些部位并占据那里,癌细胞最初聚集在一起,在体内形成实体瘤,等到这种实体瘤生长到一定程度,就会发出信号,通知坏细胞侵入健康组织,例如肺、脑、肝和胰腺等。

当前癌症研究最大的困惑在于,没人确切地知道癌细胞发展到什么时候会发出信号。但是,癌症生长和扩散过程似乎表明,存在一种手段,使细胞能够相互感知并一起吸引而形成肿瘤,据生物医学研究人员已经掌握的知识,这种手段只有通过机械力,并且这些力在引力很大的环境中起作用。这就是减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散成为一种可能。

周自己正好在太空医学研究方面有一些经验。在哈佛大学工作期间,他曾参与了一个项目,开发一种治疗骨质疏松症的药物,相关部分研究就是在国际空间站(ISS)上展开。正如周所说:“这次的经历使我第一次看到,太空环境可以影响我们对细胞生物学和疾病的理解,于是我想说,为什么我们不能将相同策略应用于研究其他细胞和疾病呢?”

中国空间站核心模块的面板视图

于是,周和他的团队先花了1年半时间来做准备,2018年在实验室中测试了微重力对癌细胞的影响。为此,他的一名研究生制作了一种设备,这一设备本质上是一个纸巾盒大小的容器,内部装有一个小型离心机。不同的癌细胞被安置在离心机里的一系列小隔离舱中,然后将它们旋转,直到它们经历微重力的状态。

“我们不可能开发出治疗癌症的灵丹妙药,因为每个人的癌症都不一样,人们的反应也不同。但是我真正想知道的是:这些癌症有什么共同点吗?这就是为什么我将它们放在微重力装置中。”

结果,在处于零重力状态下仅一天后,研究人员发现80%以上的癌细胞死亡。

“我们从身体的不同部位中提取了四种不同类型的癌细胞,包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻咽癌,并将它们置于微重力条件下。我们发现,在24小时内,这些癌细胞中有80%至90%实际上死了,”周在一篇发表于《科学》杂志的研究文章中说,他发现,微重力会使癌细胞感到迷惘并无法繁殖。

周最初的研究结果轰动一时。今年5月,研究团队将癌细胞样本,从澳大利亚送往美国,依照程序,在龙飞船发射前24小时,再将所有癌细胞样本放入一个标准部件中,然后由火箭送到国际太空站,这些标本将在太空站停留28天后,最终被送回地球。

周解释说,通过那个专门设计的部件,设备抵达太空后会自动记录其中癌细胞样本在太空环境下的转变,整个实验周期为4周,因为这次只是要获得有关癌细胞抵达太空后出现的初期反应。

被龙飞船送信太空的是卵巢癌样本。周解释说:“对我来说,乳癌是一种常见的癌症,但现存的乳癌患者生存率较高,同时,可以使用的治疗方法也有很多。但是对于卵巢癌来说,却并没有太受人注意 ,同时,在个人层面上,因为我自己认识和关心的人患有这一疾病,所以,对我自己来说,这也是一个我个人关注的问题。”

这是一种在国际空间站广泛使用的一种类器官的细胞生长室

四、免疫药物PD1的关键研发,源于国际空间站的癌症试验室

那么,如果这次所谓的太空微重力状态下的测试成功,是否意味着将来人类就可以利用建造非重力环境来治疗癌症病人呢?事实并非如此。周表示,这一研究的最终目的,是了解如何截断癌细胞与周围环境以及癌细胞之间的相互交流,然后让研究人员可以开发一些针对这些癌细胞,让它们误以为自己活在太空状态下的药物,从而通过阻截它们继续繁殖来治疗病人。换句话说,理想情况下,这些疗法不会构成治愈方法,但可以补充现有的抗癌医疗方案,与药物和化学疗法结合起来,新治疗方法将有可能有效地减缓癌症在人体中的传播,从而使传统治疗方法更有效,成本也更低。

周的团队已与美国著名的梅奥诊所(Mayo Clinic) 和哈佛大学达成合作协议,并会在未来两年内,对不同种类癌症展开研究,并再度实施太空实验,他们下一次的太空实验预计会在2020年底前。他说:“我和我的团队很幸运能够有机会展开这项研究,因为这种研究非常罕见,我们将利用我们在太空实验中的发现向各国研究界证明,太空生物学和医学时代已经来临。”

事实上,国际空间站(ISS)国家实验室估为一个独特的研究平台。自诞生起,就吸引了各国那些喜欢创新的研究人员。这些研究机构希望利用微重力来解决地球上的复杂问题,例如癌症。在ISS国家实验室,至少有数十个项目专注于与癌症相关的研究。

这些癌症研究项目包括:培养临床级干细胞以用于治疗应用。蛋白改善药物的发现和传递,以及测试效果更好或副作用更少的新疗法。

这些项目中,最被寄予厚望的则是与癌症相关的新药研发项目。众多的大型制药公司,都在国际空间站寻求改进“3D细胞培养方法”,以进行更高精度的药物测试,降低当前药物发现工作的失败率。而这些目前都已取得了初步成功。

在免疫药物中大出风头的默沙东公司的PD1药物,中国民间俗称的“K药”,最初就源于在国际空间站实验室的纯化与结晶试验,开发出了这款治疗性单克隆抗体Keytruda®。这是目前国际空间站实验室取得的最大的成功。

这款名为Pembrolizumab的PD1免疫药物,FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌、头颈癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等数十种肿瘤治疗。是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

默沙东的研究人员正在利用空间站独特的微重力环境,探讨使PD1这种需要数小时的输注化疗,变为几分钟的皮下注射的快捷方式

国际空间站的研究人员正从孵化器中,取出装有癌细胞的设备。这里面是癌细胞在微重力下的关键数据

新药研发的失败率(即达到临床前或临床试验阶段时)大于50%。这对于消费者和制药公司而言都是沉重的负担。经济模型表明,在进行临床试验之前,仅将失败预测率提高10%即可节省每种药物的开发成本1亿美元。

在一项由波音公司资助的研究中,Oncolinx Pharmaceuticals,LLC制药公司正在使用国际空间站在“3D细胞培养物”中测试新型抗癌药:抗体-药物偶联物(ADC)这是一种新型免疫激活癌症药物,据称它将使用纳米颗粒精准送达癌细胞,如果研制成功,将是一款可以避免所有化疗相关副作用的有前景的药物。

默沙东公司关于K药的纯化与结晶试验的地面对照样品(左)和航天样品(右)的UV成像,清楚地显示了微重力下生长的晶体的尺寸和分布更加均匀

五、2017年,中国即用天舟飞船发射了德国的甲状腺肿瘤研究

太空中的零重力对癌细胞作用的研究,中国则早在2017年已开始介入。

德国科学家此前已经发现,重力环境对癌细胞有影响。德国中部马格德堡大学的重力生物学和转化再生医学教授达尼埃拉·格里姆(Daniela Grimm)2017年领导了一项测试太空中甲状腺癌细胞行为的实验,由中国的“天舟”货运飞船搭载升空。而2022年中国将与联合国合作、由挪威科学家设计的太空癌症实验,将比澳大利亚的华裔科学家更进一步,因为实验将基于被称为类器官的三维的癌细胞。

挪威科学技术大学医学与健康科学学院的研究主管特莉西亚·拉罗斯(Tricia Larose)说:“我们的计划是,将来自同一人的健康组织和癌症组织的3D干细胞类器官发送到太空。我们将研究突变,并研究失重和宇宙射线对细胞DNA的影响”。

所谓类器官,是从成年人类干细胞生长而来的,成年人类干细胞是一种可以无限分裂并产生不同类型细胞的细胞。研究人员已经完善了生长类器官的结构,因此它们实际上具有模仿不同器官微小结构的能力。此前,人类在太空中展开的癌症研究使用的是更简单的2D细胞,3D干细胞更接近其自然形状,并且具有模仿它们所创建的器官的特征,无疑将为研究人员提供更好的信息。

拉罗斯的假设是,先前对2D细胞的研究表明,失重会对与肿瘤发展有关的基因表达产生影响,因此如果不受重力影响,癌症类器官的生长将减慢或停止。

与此同时,癌细胞中的突变可能会在细胞DNA中留下一种突变特征,这在此前从未被研究过,甚至这个概念就未曾被提出过。她的理论是,由于重力作用,癌细胞中存在一些未知的“噪音”,健康细胞和癌症细胞都受重力影响,因此研究人员应该能够在所有细胞的突变特种中检测到这一点。

“当我们观察癌细胞的突变特征时,会有很多‘噪音’。噪音是我们根本不了解的东西。” 拉罗斯说,“实验过程的一部分是确定造成这种噪音的新原因。”

挪威宇航局人类太空飞行和探索负责人玛丽安·文耶·坦蒂略(Marianne Vinje Tantillo)说,拉罗斯的提议解决了一些关键问题。“如果我们能够确定多少未知的‘噪音’是由于重力引起的,那么识别剩余的未知因素也将更加容易”,“也许我们可以因此更进一步地了解癌症,并找到新的方法来对抗这种疾病”。

中国载人航天工程新闻发言人林西强表示,这次入选中外合作的“太空肿瘤”项目“将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。”2016年3月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,围绕中国空间站空间科学试验与应用等方面,与世界各国开展合作,“太空肿瘤”为首批入选的来自17个国家、23个实体的9个项目之一。

根据2019年6月公开披露的信息,中国空间站规划部署了密封舱内的16台科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的光学舱,支持在轨实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理等11个学科方向的数百项科学研究与应用项目。16台科学实验柜将分别安装在核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ。核心舱科学实验柜即将完成初样阶段研制,实验舱Ⅰ科学实验柜正开展初样研制工作,实验舱Ⅱ科学实验柜已全部完成关键技术攻关。

具体到拉罗斯领先的这个实验项目,届时,在空间站上,一组类器官将同时受到宇宙辐射和失重的影响,另一组类器官将放置在离心机中,使其承受与地球上相似的重力,这意味着它们仅受到宇宙射线的照射;第三组将被放置于免受宇宙射线影响的容器中,使其仅处于失重状态。最终,对实验结果加以比对,从而寻找拉罗斯所说的癌症突变中的“噪音”。

这是被送上太空的滤泡甲状腺细胞。这些癌细胞将在国际空间站的微重力环境中进行研究

六、太空治愈癌症的大国竞赛

事实上,翻看国际空间站上的实验项目记录,与癌症相关的非常多,很多人都期待,利用太空完全不同的环境,寻找理解和治疗癌症的新路径。比如2018年美国国家实验室和波音共同宣布的“太空技术”奖,该奖的三个国际空间站实验项目都致力于癌症研究。


Kernal Biologics,Inc.的一项研究将筛选用于白血病免疫疗法的同选择信使RNA,以此研发的药物,据称除了可以破坏癌细胞之外,还可能能够区分癌细胞和健康细胞;MicroQuin的两个项目,一个研究参与肿瘤形成和癌症存活的蛋白质,另一个开发和研究人类乳腺和前列腺癌的复杂3D模型。

梅奥诊所的最新太空研究与中国空间站的试验有一定关联性,它的目的在于培养可用于人类治疗的临床级干细胞,从而增强人类了解化学疗法对癌症的打击力,并可能为开发针对根除癌症的疗法奠定基础。

另外,许多蛋白质结晶研究也正将其地面研究工作带到空间实验室,以寻求更大、更均匀的晶体,从而更好地生产新药来控制癌症生长、改善药物发现癌细胞和递送方法。相对于太空结晶,地面实验室中的蛋白质结晶通常会比较小且不均匀,这使得难以对其分子结构进行解释

总之,当前太空中展开癌症相关研究,正如火如荼地展开。记得2014年美国宇航局曾在一篇文章中写道:“当我们展望未来的十年轨道空间站时,我们可以通过昨天、今天和明天的历程,看到空间站在癌症研究中的作用。空间站是为研究人员提供长期微重力环境的关键,这一环境可以推动研究形成突破,为世界带来好处。这场比赛终将结束,但通过一路接力,每个人都在尽自己的一份力量,在他人的努力基础上,为更好,甚至没有癌症的明天而努力。”

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒

太空治愈癌症的大国竞赛

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒,原文标题:《中国空间站拒绝美国科学家?揭秘太空治愈癌症的大国竞赛》,题图来自:视觉中国

核心提要

1. 中国空间站2022年将发射升空建成,此前传闻中国拒绝美国的项目申请并非事实,实际上由于很多项目是多国研究机构联合申请,本质上并不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

2. “太空肿瘤研究”是空间站首批研究计划之一,将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。埃隆·马斯克的“太空探索公司”的“龙”飞船也接受了悉尼科技大学研究员约书亚·周通过减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散的样本研究。

3. 默沙东公司的PD1药物是目前国际空间站实验室取得的最大成功。FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌等数十种肿瘤治疗,是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

4. 2017年中国的“天舟”货运飞船就已介入太空零重力对癌细胞作用的研究。2022年中国与联合国合作的太空癌症实验将更进一步,基于三维的癌细胞,研究癌细胞中由于重力作用产生的未知的“噪音”。

一、中国空间站美国科研项目被否决事件真相

中国空间站到2022年,才能发射升空建成。但围绕中国空间站的研究项目,则不断曝出“爆炸性”的消息。

日前一则来自于自媒体的消息炒得沸沸扬扬,原文说:“中国空间站消息:中国已经收到了27个国家的申请,中方在评核后,已批准了18个国家进驻天宫空间站的资格。值得一提的是美帝也申请了,不过已被直接拒绝了。”这则语意含糊的消息,由于国内多家媒体的跟进,使得这一传言越演越烈。

其实,这并不是什么新闻,此事发生在1年多前,联合国外层空间事务处(UNOOSA)和中国载人航天局(CMSA),于2019年6月12日在维也纳和平利用外层空间委员会第六十二届会议期间,联合宣布了中国载人空间站全球试验项目申请的遴选结果。整个项目申请始于2018年5月,此后共收到了42份申请,相关机构来自27个国家和地区,最终入选项目涉及比利时、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、肯尼亚、荷兰、挪威、墨西哥、波兰、秘鲁、俄罗斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士。由于很多项目是多国研究机构联合申请,所以本质上不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

这可能就是中国空间站“拒绝”了美国科学家的申请传闻的来源。《自然》杂志专门就相关问题进行了查询。UNOOSA(联合国外层空间事务处)的一位发言人告诉《 自然》杂志 ,自2011年以来,未经美国国会批准,禁止NASA研究人员与中国航空方面合作。事实上,中国空间站并没有排斥美国科学家的项目申请。一个最大的可能就是,这些项目对于中国空间站来说,并不重要。特别重要的项目,也并不会得到美国国会的批准。

这就是中国拒绝美国项目传闻的来龙去脉。

虽然这则新闻没有什么实质的意义,但却曝出了中国空间站雄心勃勃的科学试验计划,包括一个探索DNA如何在太空中变异的项目。以及引人瞩目的“太空肿瘤研究”计划

二、马斯克“龙飞船”与中国空间站的“太空肿瘤”研究

这个非同寻常的“太空肿瘤”癌症研究项目已经获得中国官方批准,将在不久后启动的中国太空站上进行。

据独家获悉的消息称,计划于2022年由中国建成的新国际空间站,首批九个国际合作实验项目里,有一个与癌症有关的,由挪威科技大学、法国国际航天大学以及荷兰和比利时研究机构共同提出的“太空肿瘤研究项目。

全称为《太空肿瘤:来自个体内健康和肿瘤组织的3D类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究》项目,该项目将研究微重力和宇宙辐射在肿瘤生长和发育中的作用。

据了解,在中国空间站这些已通过项目所涉及的科学领域包括天文学、太空医学、太空生命科学、生物技术、微重力流体物理学、微重力燃烧和太空技术。其中,与生物科技相关的占据一大部分,这主要是因为天空失重环境和宇宙射线已被普遍认为能够为生命科学探索创造一个独特空间,会直接影响从细胞合成药物研发的方方面面。

联合国外层空间事务办事处主任西蒙内塔表示:“正如该项目所展示的那样,太空正在不断为人类前进开辟新领域,旨在寻找减少肿瘤的新方法,这是我们这个时代的主要杀手之一。”它被认为将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。

无独有偶,今年6月上旬,埃隆·马斯克的“太空探索公司”披露了一项“龙”飞船升空,恢复自主向国际空间站运送人员、物资和实验后的神秘任务。一项与癌症有关的研究将在国际空间空间站实施,颇为引人注目:它是澳大利亚科学家提出的——太空失重状态可以杀死大量癌细胞

肿瘤医学家们认为,如果一切如模型推演的那样,零重力可杀死肿瘤。那么,人类的症症治疗,将进入一个全新的时代。

“太空肿瘤”项目是联合国外层空间事务局和中国载人航天局选择在即将发射的中国空间站上进行的九项研究计划之一

三、霍金生前假设被华裔科学家实现:实验表明,零重力条件下80%以上癌细胞被杀死

首上太空测试品为卵巢癌样本

悉尼科技大学生物医学工程研究员约书亚·周(Joshua Chou)从2014年起便开始研究微重力如何影响人体中的癌细胞。据周自己介绍,他的研究灵感来自与已故的物理学家史蒂芬·霍金的一次交谈,霍金谈到,宇宙中没有什么能抗拒重力,后来,当周的一个朋友被诊断出患有癌症时,他想起霍金所说的话,并开始琢磨:“如果我们让癌细胞脱离重力作用,将会发生什么呢?”

从理论上说,重力和癌症,看似不相关,分属物理和化学领域,但其实存在着密切联系。癌症作为一种疾病,简而言之,就是一种坏细胞开始不受控制地分裂并扩散到身体某些部位并占据那里,癌细胞最初聚集在一起,在体内形成实体瘤,等到这种实体瘤生长到一定程度,就会发出信号,通知坏细胞侵入健康组织,例如肺、脑、肝和胰腺等。

当前癌症研究最大的困惑在于,没人确切地知道癌细胞发展到什么时候会发出信号。但是,癌症生长和扩散过程似乎表明,存在一种手段,使细胞能够相互感知并一起吸引而形成肿瘤,据生物医学研究人员已经掌握的知识,这种手段只有通过机械力,并且这些力在引力很大的环境中起作用。这就是减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散成为一种可能。

周自己正好在太空医学研究方面有一些经验。在哈佛大学工作期间,他曾参与了一个项目,开发一种治疗骨质疏松症的药物,相关部分研究就是在国际空间站(ISS)上展开。正如周所说:“这次的经历使我第一次看到,太空环境可以影响我们对细胞生物学和疾病的理解,于是我想说,为什么我们不能将相同策略应用于研究其他细胞和疾病呢?”

中国空间站核心模块的面板视图

于是,周和他的团队先花了1年半时间来做准备,2018年在实验室中测试了微重力对癌细胞的影响。为此,他的一名研究生制作了一种设备,这一设备本质上是一个纸巾盒大小的容器,内部装有一个小型离心机。不同的癌细胞被安置在离心机里的一系列小隔离舱中,然后将它们旋转,直到它们经历微重力的状态。

“我们不可能开发出治疗癌症的灵丹妙药,因为每个人的癌症都不一样,人们的反应也不同。但是我真正想知道的是:这些癌症有什么共同点吗?这就是为什么我将它们放在微重力装置中。”

结果,在处于零重力状态下仅一天后,研究人员发现80%以上的癌细胞死亡。

“我们从身体的不同部位中提取了四种不同类型的癌细胞,包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻咽癌,并将它们置于微重力条件下。我们发现,在24小时内,这些癌细胞中有80%至90%实际上死了,”周在一篇发表于《科学》杂志的研究文章中说,他发现,微重力会使癌细胞感到迷惘并无法繁殖。

周最初的研究结果轰动一时。今年5月,研究团队将癌细胞样本,从澳大利亚送往美国,依照程序,在龙飞船发射前24小时,再将所有癌细胞样本放入一个标准部件中,然后由火箭送到国际太空站,这些标本将在太空站停留28天后,最终被送回地球。

周解释说,通过那个专门设计的部件,设备抵达太空后会自动记录其中癌细胞样本在太空环境下的转变,整个实验周期为4周,因为这次只是要获得有关癌细胞抵达太空后出现的初期反应。

被龙飞船送信太空的是卵巢癌样本。周解释说:“对我来说,乳癌是一种常见的癌症,但现存的乳癌患者生存率较高,同时,可以使用的治疗方法也有很多。但是对于卵巢癌来说,却并没有太受人注意 ,同时,在个人层面上,因为我自己认识和关心的人患有这一疾病,所以,对我自己来说,这也是一个我个人关注的问题。”

这是一种在国际空间站广泛使用的一种类器官的细胞生长室

四、免疫药物PD1的关键研发,源于国际空间站的癌症试验室

那么,如果这次所谓的太空微重力状态下的测试成功,是否意味着将来人类就可以利用建造非重力环境来治疗癌症病人呢?事实并非如此。周表示,这一研究的最终目的,是了解如何截断癌细胞与周围环境以及癌细胞之间的相互交流,然后让研究人员可以开发一些针对这些癌细胞,让它们误以为自己活在太空状态下的药物,从而通过阻截它们继续繁殖来治疗病人。换句话说,理想情况下,这些疗法不会构成治愈方法,但可以补充现有的抗癌医疗方案,与药物和化学疗法结合起来,新治疗方法将有可能有效地减缓癌症在人体中的传播,从而使传统治疗方法更有效,成本也更低。

周的团队已与美国著名的梅奥诊所(Mayo Clinic) 和哈佛大学达成合作协议,并会在未来两年内,对不同种类癌症展开研究,并再度实施太空实验,他们下一次的太空实验预计会在2020年底前。他说:“我和我的团队很幸运能够有机会展开这项研究,因为这种研究非常罕见,我们将利用我们在太空实验中的发现向各国研究界证明,太空生物学和医学时代已经来临。”

事实上,国际空间站(ISS)国家实验室估为一个独特的研究平台。自诞生起,就吸引了各国那些喜欢创新的研究人员。这些研究机构希望利用微重力来解决地球上的复杂问题,例如癌症。在ISS国家实验室,至少有数十个项目专注于与癌症相关的研究。

这些癌症研究项目包括:培养临床级干细胞以用于治疗应用。蛋白改善药物的发现和传递,以及测试效果更好或副作用更少的新疗法。

这些项目中,最被寄予厚望的则是与癌症相关的新药研发项目。众多的大型制药公司,都在国际空间站寻求改进“3D细胞培养方法”,以进行更高精度的药物测试,降低当前药物发现工作的失败率。而这些目前都已取得了初步成功。

在免疫药物中大出风头的默沙东公司的PD1药物,中国民间俗称的“K药”,最初就源于在国际空间站实验室的纯化与结晶试验,开发出了这款治疗性单克隆抗体Keytruda®。这是目前国际空间站实验室取得的最大的成功。

这款名为Pembrolizumab的PD1免疫药物,FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌、头颈癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等数十种肿瘤治疗。是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

默沙东的研究人员正在利用空间站独特的微重力环境,探讨使PD1这种需要数小时的输注化疗,变为几分钟的皮下注射的快捷方式

国际空间站的研究人员正从孵化器中,取出装有癌细胞的设备。这里面是癌细胞在微重力下的关键数据

新药研发的失败率(即达到临床前或临床试验阶段时)大于50%。这对于消费者和制药公司而言都是沉重的负担。经济模型表明,在进行临床试验之前,仅将失败预测率提高10%即可节省每种药物的开发成本1亿美元。

在一项由波音公司资助的研究中,Oncolinx Pharmaceuticals,LLC制药公司正在使用国际空间站在“3D细胞培养物”中测试新型抗癌药:抗体-药物偶联物(ADC)这是一种新型免疫激活癌症药物,据称它将使用纳米颗粒精准送达癌细胞,如果研制成功,将是一款可以避免所有化疗相关副作用的有前景的药物。

默沙东公司关于K药的纯化与结晶试验的地面对照样品(左)和航天样品(右)的UV成像,清楚地显示了微重力下生长的晶体的尺寸和分布更加均匀

五、2017年,中国即用天舟飞船发射了德国的甲状腺肿瘤研究

太空中的零重力对癌细胞作用的研究,中国则早在2017年已开始介入。

德国科学家此前已经发现,重力环境对癌细胞有影响。德国中部马格德堡大学的重力生物学和转化再生医学教授达尼埃拉·格里姆(Daniela Grimm)2017年领导了一项测试太空中甲状腺癌细胞行为的实验,由中国的“天舟”货运飞船搭载升空。而2022年中国将与联合国合作、由挪威科学家设计的太空癌症实验,将比澳大利亚的华裔科学家更进一步,因为实验将基于被称为类器官的三维的癌细胞。

挪威科学技术大学医学与健康科学学院的研究主管特莉西亚·拉罗斯(Tricia Larose)说:“我们的计划是,将来自同一人的健康组织和癌症组织的3D干细胞类器官发送到太空。我们将研究突变,并研究失重和宇宙射线对细胞DNA的影响”。

所谓类器官,是从成年人类干细胞生长而来的,成年人类干细胞是一种可以无限分裂并产生不同类型细胞的细胞。研究人员已经完善了生长类器官的结构,因此它们实际上具有模仿不同器官微小结构的能力。此前,人类在太空中展开的癌症研究使用的是更简单的2D细胞,3D干细胞更接近其自然形状,并且具有模仿它们所创建的器官的特征,无疑将为研究人员提供更好的信息。

拉罗斯的假设是,先前对2D细胞的研究表明,失重会对与肿瘤发展有关的基因表达产生影响,因此如果不受重力影响,癌症类器官的生长将减慢或停止。

与此同时,癌细胞中的突变可能会在细胞DNA中留下一种突变特征,这在此前从未被研究过,甚至这个概念就未曾被提出过。她的理论是,由于重力作用,癌细胞中存在一些未知的“噪音”,健康细胞和癌症细胞都受重力影响,因此研究人员应该能够在所有细胞的突变特种中检测到这一点。

“当我们观察癌细胞的突变特征时,会有很多‘噪音’。噪音是我们根本不了解的东西。” 拉罗斯说,“实验过程的一部分是确定造成这种噪音的新原因。”

挪威宇航局人类太空飞行和探索负责人玛丽安·文耶·坦蒂略(Marianne Vinje Tantillo)说,拉罗斯的提议解决了一些关键问题。“如果我们能够确定多少未知的‘噪音’是由于重力引起的,那么识别剩余的未知因素也将更加容易”,“也许我们可以因此更进一步地了解癌症,并找到新的方法来对抗这种疾病”。

中国载人航天工程新闻发言人林西强表示,这次入选中外合作的“太空肿瘤”项目“将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。”2016年3月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,围绕中国空间站空间科学试验与应用等方面,与世界各国开展合作,“太空肿瘤”为首批入选的来自17个国家、23个实体的9个项目之一。

根据2019年6月公开披露的信息,中国空间站规划部署了密封舱内的16台科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的光学舱,支持在轨实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理等11个学科方向的数百项科学研究与应用项目。16台科学实验柜将分别安装在核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ。核心舱科学实验柜即将完成初样阶段研制,实验舱Ⅰ科学实验柜正开展初样研制工作,实验舱Ⅱ科学实验柜已全部完成关键技术攻关。

具体到拉罗斯领先的这个实验项目,届时,在空间站上,一组类器官将同时受到宇宙辐射和失重的影响,另一组类器官将放置在离心机中,使其承受与地球上相似的重力,这意味着它们仅受到宇宙射线的照射;第三组将被放置于免受宇宙射线影响的容器中,使其仅处于失重状态。最终,对实验结果加以比对,从而寻找拉罗斯所说的癌症突变中的“噪音”。

这是被送上太空的滤泡甲状腺细胞。这些癌细胞将在国际空间站的微重力环境中进行研究

六、太空治愈癌症的大国竞赛

事实上,翻看国际空间站上的实验项目记录,与癌症相关的非常多,很多人都期待,利用太空完全不同的环境,寻找理解和治疗癌症的新路径。比如2018年美国国家实验室和波音共同宣布的“太空技术”奖,该奖的三个国际空间站实验项目都致力于癌症研究。


Kernal Biologics,Inc.的一项研究将筛选用于白血病免疫疗法的同选择信使RNA,以此研发的药物,据称除了可以破坏癌细胞之外,还可能能够区分癌细胞和健康细胞;MicroQuin的两个项目,一个研究参与肿瘤形成和癌症存活的蛋白质,另一个开发和研究人类乳腺和前列腺癌的复杂3D模型。

梅奥诊所的最新太空研究与中国空间站的试验有一定关联性,它的目的在于培养可用于人类治疗的临床级干细胞,从而增强人类了解化学疗法对癌症的打击力,并可能为开发针对根除癌症的疗法奠定基础。

另外,许多蛋白质结晶研究也正将其地面研究工作带到空间实验室,以寻求更大、更均匀的晶体,从而更好地生产新药来控制癌症生长、改善药物发现癌细胞和递送方法。相对于太空结晶,地面实验室中的蛋白质结晶通常会比较小且不均匀,这使得难以对其分子结构进行解释

总之,当前太空中展开癌症相关研究,正如火如荼地展开。记得2014年美国宇航局曾在一篇文章中写道:“当我们展望未来的十年轨道空间站时,我们可以通过昨天、今天和明天的历程,看到空间站在癌症研究中的作用。空间站是为研究人员提供长期微重力环境的关键,这一环境可以推动研究形成突破,为世界带来好处。这场比赛终将结束,但通过一路接力,每个人都在尽自己的一份力量,在他人的努力基础上,为更好,甚至没有癌症的明天而努力。”

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒

太空治愈癌症的大国竞赛

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒,原文标题:《中国空间站拒绝美国科学家?揭秘太空治愈癌症的大国竞赛》,题图来自:视觉中国

核心提要

1. 中国空间站2022年将发射升空建成,此前传闻中国拒绝美国的项目申请并非事实,实际上由于很多项目是多国研究机构联合申请,本质上并不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

2. “太空肿瘤研究”是空间站首批研究计划之一,将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。埃隆·马斯克的“太空探索公司”的“龙”飞船也接受了悉尼科技大学研究员约书亚·周通过减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散的样本研究。

3. 默沙东公司的PD1药物是目前国际空间站实验室取得的最大成功。FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌等数十种肿瘤治疗,是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

4. 2017年中国的“天舟”货运飞船就已介入太空零重力对癌细胞作用的研究。2022年中国与联合国合作的太空癌症实验将更进一步,基于三维的癌细胞,研究癌细胞中由于重力作用产生的未知的“噪音”。

一、中国空间站美国科研项目被否决事件真相

中国空间站到2022年,才能发射升空建成。但围绕中国空间站的研究项目,则不断曝出“爆炸性”的消息。

日前一则来自于自媒体的消息炒得沸沸扬扬,原文说:“中国空间站消息:中国已经收到了27个国家的申请,中方在评核后,已批准了18个国家进驻天宫空间站的资格。值得一提的是美帝也申请了,不过已被直接拒绝了。”这则语意含糊的消息,由于国内多家媒体的跟进,使得这一传言越演越烈。

其实,这并不是什么新闻,此事发生在1年多前,联合国外层空间事务处(UNOOSA)和中国载人航天局(CMSA),于2019年6月12日在维也纳和平利用外层空间委员会第六十二届会议期间,联合宣布了中国载人空间站全球试验项目申请的遴选结果。整个项目申请始于2018年5月,此后共收到了42份申请,相关机构来自27个国家和地区,最终入选项目涉及比利时、中国、法国、德国、印度、意大利、日本、肯尼亚、荷兰、挪威、墨西哥、波兰、秘鲁、俄罗斯、沙特阿拉伯、西班牙和瑞士。由于很多项目是多国研究机构联合申请,所以本质上不存在哪个国家获准进驻“天宫”与否的问题。

这可能就是中国空间站“拒绝”了美国科学家的申请传闻的来源。《自然》杂志专门就相关问题进行了查询。UNOOSA(联合国外层空间事务处)的一位发言人告诉《 自然》杂志 ,自2011年以来,未经美国国会批准,禁止NASA研究人员与中国航空方面合作。事实上,中国空间站并没有排斥美国科学家的项目申请。一个最大的可能就是,这些项目对于中国空间站来说,并不重要。特别重要的项目,也并不会得到美国国会的批准。

这就是中国拒绝美国项目传闻的来龙去脉。

虽然这则新闻没有什么实质的意义,但却曝出了中国空间站雄心勃勃的科学试验计划,包括一个探索DNA如何在太空中变异的项目。以及引人瞩目的“太空肿瘤研究”计划

二、马斯克“龙飞船”与中国空间站的“太空肿瘤”研究

这个非同寻常的“太空肿瘤”癌症研究项目已经获得中国官方批准,将在不久后启动的中国太空站上进行。

据独家获悉的消息称,计划于2022年由中国建成的新国际空间站,首批九个国际合作实验项目里,有一个与癌症有关的,由挪威科技大学、法国国际航天大学以及荷兰和比利时研究机构共同提出的“太空肿瘤研究项目。

全称为《太空肿瘤:来自个体内健康和肿瘤组织的3D类器官培养物由于空间条件导致的早期突变特征研究》项目,该项目将研究微重力和宇宙辐射在肿瘤生长和发育中的作用。

据了解,在中国空间站这些已通过项目所涉及的科学领域包括天文学、太空医学、太空生命科学、生物技术、微重力流体物理学、微重力燃烧和太空技术。其中,与生物科技相关的占据一大部分,这主要是因为天空失重环境和宇宙射线已被普遍认为能够为生命科学探索创造一个独特空间,会直接影响从细胞合成药物研发的方方面面。

联合国外层空间事务办事处主任西蒙内塔表示:“正如该项目所展示的那样,太空正在不断为人类前进开辟新领域,旨在寻找减少肿瘤的新方法,这是我们这个时代的主要杀手之一。”它被认为将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。

无独有偶,今年6月上旬,埃隆·马斯克的“太空探索公司”披露了一项“龙”飞船升空,恢复自主向国际空间站运送人员、物资和实验后的神秘任务。一项与癌症有关的研究将在国际空间空间站实施,颇为引人注目:它是澳大利亚科学家提出的——太空失重状态可以杀死大量癌细胞

肿瘤医学家们认为,如果一切如模型推演的那样,零重力可杀死肿瘤。那么,人类的症症治疗,将进入一个全新的时代。

“太空肿瘤”项目是联合国外层空间事务局和中国载人航天局选择在即将发射的中国空间站上进行的九项研究计划之一

三、霍金生前假设被华裔科学家实现:实验表明,零重力条件下80%以上癌细胞被杀死

首上太空测试品为卵巢癌样本

悉尼科技大学生物医学工程研究员约书亚·周(Joshua Chou)从2014年起便开始研究微重力如何影响人体中的癌细胞。据周自己介绍,他的研究灵感来自与已故的物理学家史蒂芬·霍金的一次交谈,霍金谈到,宇宙中没有什么能抗拒重力,后来,当周的一个朋友被诊断出患有癌症时,他想起霍金所说的话,并开始琢磨:“如果我们让癌细胞脱离重力作用,将会发生什么呢?”

从理论上说,重力和癌症,看似不相关,分属物理和化学领域,但其实存在着密切联系。癌症作为一种疾病,简而言之,就是一种坏细胞开始不受控制地分裂并扩散到身体某些部位并占据那里,癌细胞最初聚集在一起,在体内形成实体瘤,等到这种实体瘤生长到一定程度,就会发出信号,通知坏细胞侵入健康组织,例如肺、脑、肝和胰腺等。

当前癌症研究最大的困惑在于,没人确切地知道癌细胞发展到什么时候会发出信号。但是,癌症生长和扩散过程似乎表明,存在一种手段,使细胞能够相互感知并一起吸引而形成肿瘤,据生物医学研究人员已经掌握的知识,这种手段只有通过机械力,并且这些力在引力很大的环境中起作用。这就是减少重力阻碍癌细胞分裂和扩散成为一种可能。

周自己正好在太空医学研究方面有一些经验。在哈佛大学工作期间,他曾参与了一个项目,开发一种治疗骨质疏松症的药物,相关部分研究就是在国际空间站(ISS)上展开。正如周所说:“这次的经历使我第一次看到,太空环境可以影响我们对细胞生物学和疾病的理解,于是我想说,为什么我们不能将相同策略应用于研究其他细胞和疾病呢?”

中国空间站核心模块的面板视图

于是,周和他的团队先花了1年半时间来做准备,2018年在实验室中测试了微重力对癌细胞的影响。为此,他的一名研究生制作了一种设备,这一设备本质上是一个纸巾盒大小的容器,内部装有一个小型离心机。不同的癌细胞被安置在离心机里的一系列小隔离舱中,然后将它们旋转,直到它们经历微重力的状态。

“我们不可能开发出治疗癌症的灵丹妙药,因为每个人的癌症都不一样,人们的反应也不同。但是我真正想知道的是:这些癌症有什么共同点吗?这就是为什么我将它们放在微重力装置中。”

结果,在处于零重力状态下仅一天后,研究人员发现80%以上的癌细胞死亡。

“我们从身体的不同部位中提取了四种不同类型的癌细胞,包括乳腺癌、卵巢癌、肺癌和鼻咽癌,并将它们置于微重力条件下。我们发现,在24小时内,这些癌细胞中有80%至90%实际上死了,”周在一篇发表于《科学》杂志的研究文章中说,他发现,微重力会使癌细胞感到迷惘并无法繁殖。

周最初的研究结果轰动一时。今年5月,研究团队将癌细胞样本,从澳大利亚送往美国,依照程序,在龙飞船发射前24小时,再将所有癌细胞样本放入一个标准部件中,然后由火箭送到国际太空站,这些标本将在太空站停留28天后,最终被送回地球。

周解释说,通过那个专门设计的部件,设备抵达太空后会自动记录其中癌细胞样本在太空环境下的转变,整个实验周期为4周,因为这次只是要获得有关癌细胞抵达太空后出现的初期反应。

被龙飞船送信太空的是卵巢癌样本。周解释说:“对我来说,乳癌是一种常见的癌症,但现存的乳癌患者生存率较高,同时,可以使用的治疗方法也有很多。但是对于卵巢癌来说,却并没有太受人注意 ,同时,在个人层面上,因为我自己认识和关心的人患有这一疾病,所以,对我自己来说,这也是一个我个人关注的问题。”

这是一种在国际空间站广泛使用的一种类器官的细胞生长室

四、免疫药物PD1的关键研发,源于国际空间站的癌症试验室

那么,如果这次所谓的太空微重力状态下的测试成功,是否意味着将来人类就可以利用建造非重力环境来治疗癌症病人呢?事实并非如此。周表示,这一研究的最终目的,是了解如何截断癌细胞与周围环境以及癌细胞之间的相互交流,然后让研究人员可以开发一些针对这些癌细胞,让它们误以为自己活在太空状态下的药物,从而通过阻截它们继续繁殖来治疗病人。换句话说,理想情况下,这些疗法不会构成治愈方法,但可以补充现有的抗癌医疗方案,与药物和化学疗法结合起来,新治疗方法将有可能有效地减缓癌症在人体中的传播,从而使传统治疗方法更有效,成本也更低。

周的团队已与美国著名的梅奥诊所(Mayo Clinic) 和哈佛大学达成合作协议,并会在未来两年内,对不同种类癌症展开研究,并再度实施太空实验,他们下一次的太空实验预计会在2020年底前。他说:“我和我的团队很幸运能够有机会展开这项研究,因为这种研究非常罕见,我们将利用我们在太空实验中的发现向各国研究界证明,太空生物学和医学时代已经来临。”

事实上,国际空间站(ISS)国家实验室估为一个独特的研究平台。自诞生起,就吸引了各国那些喜欢创新的研究人员。这些研究机构希望利用微重力来解决地球上的复杂问题,例如癌症。在ISS国家实验室,至少有数十个项目专注于与癌症相关的研究。

这些癌症研究项目包括:培养临床级干细胞以用于治疗应用。蛋白改善药物的发现和传递,以及测试效果更好或副作用更少的新疗法。

这些项目中,最被寄予厚望的则是与癌症相关的新药研发项目。众多的大型制药公司,都在国际空间站寻求改进“3D细胞培养方法”,以进行更高精度的药物测试,降低当前药物发现工作的失败率。而这些目前都已取得了初步成功。

在免疫药物中大出风头的默沙东公司的PD1药物,中国民间俗称的“K药”,最初就源于在国际空间站实验室的纯化与结晶试验,开发出了这款治疗性单克隆抗体Keytruda®。这是目前国际空间站实验室取得的最大的成功。

这款名为Pembrolizumab的PD1免疫药物,FDA目前已批准该药用于治疗黑色素瘤、肺癌、头颈癌、霍奇金淋巴瘤和胃癌等数十种肿瘤治疗。是目前全球国内外使用最多的免疫药物。

默沙东的研究人员正在利用空间站独特的微重力环境,探讨使PD1这种需要数小时的输注化疗,变为几分钟的皮下注射的快捷方式

国际空间站的研究人员正从孵化器中,取出装有癌细胞的设备。这里面是癌细胞在微重力下的关键数据

新药研发的失败率(即达到临床前或临床试验阶段时)大于50%。这对于消费者和制药公司而言都是沉重的负担。经济模型表明,在进行临床试验之前,仅将失败预测率提高10%即可节省每种药物的开发成本1亿美元。

在一项由波音公司资助的研究中,Oncolinx Pharmaceuticals,LLC制药公司正在使用国际空间站在“3D细胞培养物”中测试新型抗癌药:抗体-药物偶联物(ADC)这是一种新型免疫激活癌症药物,据称它将使用纳米颗粒精准送达癌细胞,如果研制成功,将是一款可以避免所有化疗相关副作用的有前景的药物。

默沙东公司关于K药的纯化与结晶试验的地面对照样品(左)和航天样品(右)的UV成像,清楚地显示了微重力下生长的晶体的尺寸和分布更加均匀

五、2017年,中国即用天舟飞船发射了德国的甲状腺肿瘤研究

太空中的零重力对癌细胞作用的研究,中国则早在2017年已开始介入。

德国科学家此前已经发现,重力环境对癌细胞有影响。德国中部马格德堡大学的重力生物学和转化再生医学教授达尼埃拉·格里姆(Daniela Grimm)2017年领导了一项测试太空中甲状腺癌细胞行为的实验,由中国的“天舟”货运飞船搭载升空。而2022年中国将与联合国合作、由挪威科学家设计的太空癌症实验,将比澳大利亚的华裔科学家更进一步,因为实验将基于被称为类器官的三维的癌细胞。

挪威科学技术大学医学与健康科学学院的研究主管特莉西亚·拉罗斯(Tricia Larose)说:“我们的计划是,将来自同一人的健康组织和癌症组织的3D干细胞类器官发送到太空。我们将研究突变,并研究失重和宇宙射线对细胞DNA的影响”。

所谓类器官,是从成年人类干细胞生长而来的,成年人类干细胞是一种可以无限分裂并产生不同类型细胞的细胞。研究人员已经完善了生长类器官的结构,因此它们实际上具有模仿不同器官微小结构的能力。此前,人类在太空中展开的癌症研究使用的是更简单的2D细胞,3D干细胞更接近其自然形状,并且具有模仿它们所创建的器官的特征,无疑将为研究人员提供更好的信息。

拉罗斯的假设是,先前对2D细胞的研究表明,失重会对与肿瘤发展有关的基因表达产生影响,因此如果不受重力影响,癌症类器官的生长将减慢或停止。

与此同时,癌细胞中的突变可能会在细胞DNA中留下一种突变特征,这在此前从未被研究过,甚至这个概念就未曾被提出过。她的理论是,由于重力作用,癌细胞中存在一些未知的“噪音”,健康细胞和癌症细胞都受重力影响,因此研究人员应该能够在所有细胞的突变特种中检测到这一点。

“当我们观察癌细胞的突变特征时,会有很多‘噪音’。噪音是我们根本不了解的东西。” 拉罗斯说,“实验过程的一部分是确定造成这种噪音的新原因。”

挪威宇航局人类太空飞行和探索负责人玛丽安·文耶·坦蒂略(Marianne Vinje Tantillo)说,拉罗斯的提议解决了一些关键问题。“如果我们能够确定多少未知的‘噪音’是由于重力引起的,那么识别剩余的未知因素也将更加容易”,“也许我们可以因此更进一步地了解癌症,并找到新的方法来对抗这种疾病”。

中国载人航天工程新闻发言人林西强表示,这次入选中外合作的“太空肿瘤”项目“将对癌症病因的理解产生重大科学影响,并为癌症的预防和治疗提供新的视角。”2016年3月,中国载人航天工程办公室与联合国外空司签署《利用中国空间站开展国际合作谅解备忘录》,围绕中国空间站空间科学试验与应用等方面,与世界各国开展合作,“太空肿瘤”为首批入选的来自17个国家、23个实体的9个项目之一。

根据2019年6月公开披露的信息,中国空间站规划部署了密封舱内的16台科学实验柜、舱外暴露实验平台以及共轨飞行的光学舱,支持在轨实施空间天文、空间生命科学与生物技术、微重力基础物理等11个学科方向的数百项科学研究与应用项目。16台科学实验柜将分别安装在核心舱、实验舱Ⅰ和实验舱Ⅱ。核心舱科学实验柜即将完成初样阶段研制,实验舱Ⅰ科学实验柜正开展初样研制工作,实验舱Ⅱ科学实验柜已全部完成关键技术攻关。

具体到拉罗斯领先的这个实验项目,届时,在空间站上,一组类器官将同时受到宇宙辐射和失重的影响,另一组类器官将放置在离心机中,使其承受与地球上相似的重力,这意味着它们仅受到宇宙射线的照射;第三组将被放置于免受宇宙射线影响的容器中,使其仅处于失重状态。最终,对实验结果加以比对,从而寻找拉罗斯所说的癌症突变中的“噪音”。

这是被送上太空的滤泡甲状腺细胞。这些癌细胞将在国际空间站的微重力环境中进行研究

六、太空治愈癌症的大国竞赛

事实上,翻看国际空间站上的实验项目记录,与癌症相关的非常多,很多人都期待,利用太空完全不同的环境,寻找理解和治疗癌症的新路径。比如2018年美国国家实验室和波音共同宣布的“太空技术”奖,该奖的三个国际空间站实验项目都致力于癌症研究。


Kernal Biologics,Inc.的一项研究将筛选用于白血病免疫疗法的同选择信使RNA,以此研发的药物,据称除了可以破坏癌细胞之外,还可能能够区分癌细胞和健康细胞;MicroQuin的两个项目,一个研究参与肿瘤形成和癌症存活的蛋白质,另一个开发和研究人类乳腺和前列腺癌的复杂3D模型。

梅奥诊所的最新太空研究与中国空间站的试验有一定关联性,它的目的在于培养可用于人类治疗的临床级干细胞,从而增强人类了解化学疗法对癌症的打击力,并可能为开发针对根除癌症的疗法奠定基础。

另外,许多蛋白质结晶研究也正将其地面研究工作带到空间实验室,以寻求更大、更均匀的晶体,从而更好地生产新药来控制癌症生长、改善药物发现癌细胞和递送方法。相对于太空结晶,地面实验室中的蛋白质结晶通常会比较小且不均匀,这使得难以对其分子结构进行解释

总之,当前太空中展开癌症相关研究,正如火如荼地展开。记得2014年美国宇航局曾在一篇文章中写道:“当我们展望未来的十年轨道空间站时,我们可以通过昨天、今天和明天的历程,看到空间站在癌症研究中的作用。空间站是为研究人员提供长期微重力环境的关键,这一环境可以推动研究形成突破,为世界带来好处。这场比赛终将结束,但通过一路接力,每个人都在尽自己的一份力量,在他人的努力基础上,为更好,甚至没有癌症的明天而努力。”

本文来自微信公众号:CC周刊(ID:cancer-weekly),作者:黄绒

诞生二十周年,国际空间站的那些难忘时刻(下)_详细解读_最新资讯_热点事件

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编者按:今年疫情让大家都被迫隔离,于是远程办公大行其道。但是跟这些人相比,我们绝大多数人的办公都不能叫远程办公。只有傲游太空,才叫真正的远程办公。国际空间站从有宇航员入驻至今已有二十年的历史了,《纽约时报》盘点了其中最令人印象深刻的难忘时刻。原文标题是:Working Remotely, on a Space Odyssey。篇幅关系,我们分两部分刊出,此为第一部分。

诞生二十周年的国际空间站的那些难忘时刻(上)

2012年3月

眼睛被压得看得不太清楚了

推动国际空间站计划的目标之一,是要了解当一切,包括宇航员体内的一切,都漂浮在空中时,在这样的环境下生活会对人的健康造成哪些长期影响。

有些影响人类早已知晓,比方说骨骼会变得更加脆弱。(这个问题被认为可以通过药物和日常锻炼来抵消。)

但是2012年时,科学家发现一些宇航员出现了视力上的变化,眼球变平了,或者视神经出现了肿胀。人类目前尚未完全弄清楚这个问题,更不用说解决了。最近的研究表明,颅骨内的流体压力并不比零重力环境下高多少,但是在地球上的时候,我们可以在躺下睡觉时让大脑得到休息。这也许是执行远距离的火星任务面临的主要问题。

— KENNETH CHANG

2012年5月25日

SpaceX首次在近地轨道执行了一次特别的运输任务

发射东西进入轨道这个行当主导玩家现在是SpaceX。不过,当初它拿下NASA为空间站开发无人货船的合同时,公司的猎鹰9号火箭还没发射过。

龙飞船的第一次太空旅行就遇到了麻烦,导航传感器出现故障,导致其抵达时间延迟了几个小时。

不过自从那次旅行之后,SpaceX现在已经可以执行往返于国际空间站的常规货物运输任务了,而NASA的投资让SpaceX的商业卫星发射业务做得红红火火。

— KENNETH CHANG

2013年5月

一场精彩的表演

尽管加拿大宇航员Chris Hadfield表演的 《太空怪谈》(Space Oddity ,David Bowie的名作)是国际空间站最具标志性的时刻之一,但Hadfield坚称自己不是一个喜欢“向后看”的人。他更愿意去预见人类接下来在太空要面临的挑战。

他说:“我们能在月球上定居看起来似乎是超现实的。但是在国际空间站演奏《太空怪谈》呢?对于一个出现在第一位宇航员还没飞上太空之前的加拿大小孩来说,那是真正的超现实。但是这个超现实就发生在我的现实生活当中。”

2013年5月发行的Hadfield版《太空怪谈》确实不错。连鲍伊本人都称赞这“可能是这首歌有史以来演绎得最深刻的一个版本”。

那段视频说明了国际空间站作为舞台和电影场景的潜力。NASA和汤姆·克鲁斯最近的对话表明,这位影星有可能会到国际空间站上拍电影,这反映出了该机构推动国际空间站开展更多的商业活动的努力。但是,克鲁斯如果想飞上去拍摄的话,会很不容易。

Hadfield说:“上面电力有限,环境极其受限,他没法把制作人员带上去。”

这位宇航员不得不在很少的业余时间里录制好人声和吉他的部分,最终的混音版取得了巨大成功。但他很谦虚地说着要归功于国际音乐家和贡献者的齐心协力。

加拿大太空计划专家Elizabeth Howell 说:“如果目光放远一点看的话,这段视频突出国际社会对国际空间站的贡献。”

她补充说:“Hadfield让我们感受到国际空间站之旅的微妙之处,突出了众多国家的贡献。在视频里面我们看到的地球是一个地球,而不是突出了某个地区的地球。”

国际合作伙伴的贡献不仅限于派遣人员进入轨道。加拿大的机械臂是组装该站的关键,日本的Kibo模块是必不可少的轨道科学实验室,而欧洲冲天炉则提供了无与伦比的地球视野。

Hadfield是第一位在太空行走的加拿大人,也是国际空间站第一位来自加拿大的指挥官,这恰恰体现了空间站影响最深远的遗产——突出体现了人类协作的力量。

他说:“这首歌不只是用一种声音和一把吉他来伸张正义。这是一首优美、宏大、有力的管弦乐曲。”

— BECKY FERREIRA

2013年7月16日

差点被淹死的太空漫步者

在国际空间站 20年的历史里,宇航员均未发生过重大事故或伤害。不过意大利宇航员Luca Parmitano在一次太空行走时发生的事情跟灾难只有一步之遥。

Parmitano这次太空行走的任务是要为俄罗斯的新实验室模块做准备。现在他大概已经在外面呆了大约45分钟,然后Parmitano报告说觉得自己的脖子和头部后部很湿。因为过滤器堵塞,水开始注入Parmitano的头盔。等到他设法返回空间站时,他的头盔里面已经有四分之一到三分之一加仑的水了,水浸泡了他的眼睛、耳朵、鼻子以及一部分嘴巴,而且他还遇到了呼吸困难。

视频显示的是其他宇航员努力帮他脱下宇航服。

他写道:“Karen帮我解开了头盔,并小心地举过我的头顶。Fyodor和Pavel马上递给我一条毛巾,我对他们表示感谢,虽然听不见他们在说什么——因为我的耳朵和鼻子都是水,几分钟后才消掉。”

宇航员在国际空间站已经进行过200多次太空行走(太空船外活动,或者用NASA的行话叫做EVA)。这令国际空间站建成之前的太空行走数量相形见拙。

2005年至2015年担任NASA空间站项目经理的Michael T. Suffredini说:“为了建造空间站我们进行了很多次EVA。但在此之前我们的太空行走次数很少。那是我们的最大担忧之一。”

— KENNETH CHANG

2016年3月2日

在太空上呆了将近一年

在国际空间站上呆了340天之后,NASA的Scott Kelly以及俄罗斯航天局的Mikhail Kornienko终于降落在哈萨克斯坦发射场。不过这个时长并没有创造在太空连续驻留的时间记录。俄罗斯宇航员Valery Polyakov曾在1994年至1995年间在和平号空间站上连续呆过437天。

但这一次,我们更加仔细地跟踪了两名宇航员的健康状况,以便确定生活在太空会造成的长期影响。Kelly在地球上也有一个很方便的对比对象:他的双胞胎兄弟Mark,一位退役的宇航员,现在正在竞选亚利桑那州参议员的席位。

通过对Kelly兄弟之间的基因进行比较,由于失重以及太空飞行的其他因素的作用,有些基因被开启了,而有些则被关闭了。Kelly在一次接受采访时说,自己并没有体会到任何因为长时间呆在太空造成的显著变化。但是科学家们仍然在仔细研究数据,希望能找到线索,以了解在前往火星或长时间驻留在月球上时可能会发生的情况。

— KENNETH CHANG

2016年5月

用布做出来的额外房间

如果你把太空看作是地球的后院的话,那可以把毕格罗可扩展活动模块(Bigelow Expandable Activity Module)想象成为生日聚会准备的充气城堡。

2016年,两名宇航员将这个新做出来的隔间连接上空间站,就在负责安装环境系统的“宁静号”节点舱外面。这个隔间用充胀的织物墙做成,有人把它看作是未来空间站建设的设计方案之一。帮助安装了空间站的第一个充气房间的Alexey Ovchinin说,当他漂进去并触摸到布墙时,他感到“有点担心”,因为这柔软的玩意儿是防止他坠入虚空的唯一一道屏障。

他说:“它还在那里,而且还能用。”尽管这个隔间只是用来放东西,而且一般是关闭的,以防引起泄漏。

但是他说,他能想象到将来类似的东西“可以用到月球站”,并强调了空间站作为试验台的作用,在这里,我们可以对能够帮助未来人类殖民外星球的技术进行验证。

— ANDREW E. KRAMER

2018年10月11日

千钧一发

一次本来是将新机组人员运输到空间站的例行旅行,结果成为了俄罗斯航天计划最近历史上最惊心动魄的时刻之一。

两名宇航员,俄罗斯人Alexey Ovchinin,以及美国人Nick Hague,正在从俄罗斯位于哈萨克斯坦的拜科努尔航天发射场发射升空。他们乘坐的是联盟号的一种变体,自1967年以来这个型号就一直是俄罗斯载人飞船的主力。从美国的航天飞机退役后的2011年,直到SpaceX发射了载人飞船的今年间,联盟号一直是宇航员飞赴国际空间站的唯一交通工具。

突然间,飞船上面的其中一个老式的模拟灯亮起了红色,表明火箭已经失效。太空舱内部的视频表明了航天器发生了剧烈震动。

在距离地面31英里的高空,紧急逃逸系统让飞船实现了跟爆炸的火箭的脱离。然后,Ovchinin用手动的方式让太空舱飞行了一会儿以调整姿势,紧接着太空舱就突然下坠,此刻他们承受的压力是正常重力的7倍。

他说:“这就像在你的胸口上压了一块是你体重七倍的水泥块。”

万幸的是,他和Hague都没有受伤,后来两人又重新骑上那匹把他们摔下的野马上——2019年,两人再度飞赴空间站。联盟号飞到空间站不下好几十次,这是唯一一次启用了紧急逃生系统的。

尽管这是俄罗斯人在运营空间站20年来最千钧一发的时刻,但这也显示出他们的方法的可靠性,其中包括只是对火箭和太空舱进行循序渐进的现代化升级。SpaceX那种21世纪的轨道飞行能力给宇航员留下了深刻的印象,但联盟号仍将继续以其得到了50多年验证的精湛设计和独创性运送机组人员飞赴太空。

— ANDREW E. KRAMER

2020年5月30日

Bob和Doug的绝妙旅程

Robert L. Behnken和Douglas G. Hurley,NASA的两名宇航员从佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空。自2011年上一次美国的航天飞机执行飞行任务以来,在美国用美国的火箭发射升空这还是第一次。

更为引人注目的是由埃隆·马斯克的SpaceX设计和操作的火箭和太空舱。Behnken和Hurley把太空舱命名为奋进号,以示对运载宇航员进入太空的前航天飞机的致敬。

次日,载人龙飞船太空舱停靠到了空间站。

位于加州霍桑市的SpaceX指挥中心负责人Anna Menon提醒两人,在离开飞船前“请把所有的食物和水瓶垃圾收拾好。”

8月,Hurley和Behnken重返地球,另外四名宇航员计划于本月的下一次载人龙飞船飞行时再进入轨道。

通过选择商业供应商商,NASA希望能节省资金并刺激新的太空商业的发展,因为SpaceX还可以把龙飞船的座位出售给非NASA客户。(NASA还选择了另一家私人公司波音作为供应商,但该公司的首次太空舱载客飞行已被推迟,很可能要拖到明年。)

在飞船成功实现海上降落后,SpaceX总裁Gwynne Shotwell说:“其实这只是一个开始。我们正在开始定期往返近地轨道、月球乃至于火星的太空之旅。”

— KENNETH CHANG

译者:boxi

诞生二十周年,国际空间站的那些难忘时刻(上)_详细解读_最新资讯_热点事件

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编者按:今年疫情让大家都被迫隔离,于是远程办公大行其道。但是跟这些人相比,我们绝大多数人的办公都不能叫远程办公。只有傲游太空,才叫真正的远程办公。国际空间站从有宇航员入驻至今已有二十年的历史了,《纽约时报》盘点了其中最令人印象深刻的难忘时刻。原文标题是:Working Remotely, on a Space Odyssey。篇幅关系,我们分两部分刊出,此为第一部分。

人类从来没有造过像太空前哨那样,在地球上空240英里绕着地球转的东西。这个太空前哨由一系列的隔舱组成,里面不仅堆满了尖端科技,而且还装满了过去二十年来住在里面的宇航员的各种故事。

当然,在过去20年左右的时间里,关于近地轨道还有其他的重要故事可以讲述。但是我们接下来要讲的故事,会聚焦摆脱引力的生活的可能性,以及人类在摘星揽月的时候会面临的风险。

尽管没有人能确定这个空间站的未来会怎样,但以下是其中的一些决定性的时刻。

2000年十一月2日

今天是入住日,不过是在轨道上

2000年10月31日,哈萨克斯坦,美国国家航空航天局(NASA)的William Shepherd 以及俄罗斯航天局的Yuri Gidzenko和Sergei Krikalev乘坐俄罗斯联盟号火箭发射升空。“那一天雾气很大,换NASA的话是不会发射升空的。”

2天之后,联盟号停靠在了空间站上。Shepherd 说:“我们第一天的主要工作是安装电缆,一台摄像机,各种照明灯以及其他一些组件,以便可以提供电视直播的下行链路。”他说,他们三个人飘来飘去,“忙得不可开交,折腾了3个小时想把东西安装到位,因为没有一个零件出现在我们期望的地方。”

最终一切都准备就绪,直播如期进行。

早期的时候,宇航员经常会从美国宇航局在休斯敦的任务控制中心接收到一组指令,然后莫斯科那边俄罗斯的控制人员会变更计划。不过,反过来也一样。

到最后,身为指挥官的Shepherd终于受不了了。他说,他告诉指挥中心的人:“不要这么做了。我们是国际空间站。不要休斯敦一个计划,莫斯科又一个计划。一个太空站只能有一个计划,否则的话我们什么也做不了。你们得统一行动。”

Shepherd说,那天是“我在太空上面最快乐的一天。”

— KENNETH CHANG

2001年4月28日

太空变成旅游胜地

直到2001年之前,进入轨道的人全都是政府雇用的专业宇航员。然后,美国商人Dennis Tito成为了全世界上第一个太空旅行者,他买了一张飞往国际空间站的俄罗斯联盟号的座票。Tito原先买的是往返俄罗斯和平号空间站的票,不过后来俄罗斯决定让和平号进行脱离轨道,重点发展国际空间站,他只好修改计划。Tito然后安排自己飞赴国际空间站的行程,据说这趟旅行花了他2000万美元。NASA对此是反对的,但他为期一周的太空之旅仍得以进行。

在接下来七年的时间里,先后有六位富豪拜访过空间站。Anousheh Ansari是其中唯一一位女性。Charles Simonyi飞过两次。

自2011年NASA的航天飞机退役以来,就没有太空游客进入过轨道。此后,NASA被迫为自己的宇航员购买联盟号火箭的坐票,而俄罗斯也是不断地提高要价,直到一个座位要付9000万美元,当时上船的是NASA的宇航员Kate Rubins。

从那以后,NASA改变了对太空游客的看法。私人公司Axiom Space将会在次年安排自己的太空旅游项目。

— KENNETH CHANG

2003年2月1日

撼动整个计划的一场损失

哥伦比亚号航天飞机从轨道返回地球的时候解体,机上的七名宇航员全部遇难。当时哥伦比亚并不是去空间站。相反,当时它执行的是一次自由飞行的科学任务。但是这场损失撼动了空间站计划。

Donald Pettit是当时空间站上的两名NASA宇航员之一,原定于当月由另一架航天飞机接载返程的,但他的停留期被迫延长至5月,改乘联盟号返回。

Pettit说:“我们没有时间像地面上的每个人一样去经历这种悲伤,尽管哥伦比亚号上面有我3个同学。他们7个人我都非常了解。”

其余的三架航天飞机停飞后,空间站的建设停摆了两年半。空间站的工作人员也从三人减少到了两个。唯一可用的运输选择是俄罗斯的航天器:用于运送宇航员的联盟号,以及用于货运的进步号。

— KENNETH CHANG

2007年10月19日

在男性主导的竞技场上创造了女性的众多第一

2007年, Peggy Whitson开启了自己的第二次空间站站之旅,并很快成为空间站的首位女指挥官。在当时,她是国际空间站仅有的三名女性之一。2012年,Sunita Williams再度担任空间站指挥官, Whitson随后又在2017年二度担任指挥官。两人是有史以来担任过空间站指挥官的仅有的两名女性。

这两位女性都很出色,但是为什么要花这么长时间才有一位女指挥官呢?为什么只有两位?

这部分符合统计情况:只有66名女性进入过太空,跟500名多名男性相比。当大约90%的太空旅行者都是男性时,当整个空间站都是男性时,自然也就不会有女指挥官的出现了。

同时出现在太空上的女性数量之最是4;创造这个记录的是2010年的发现号航天飞机,当时去往国际空间站的乘员共有13人,其中有9名男性,4名女性。那年也是有史以来第一次同时有两名女性在空间站工作——不过随后又过了10年才重演了这一壮举。

2019年, Anne McClain和Christina Koch本来已经被安排好要进行第一次全部由女性执行的太空行走任务——但后来NASA发现没有居然没有适合两位宇航员的太空服。对于很多女性宇航员来说,太空服往往太大了,使得她们没法参与到太空任务的方方面面。

这种限制反过来导致合适女性执行的任务数变少,进而导致可以上太空的女性数量变少,最后的结果就是女性指挥官的数量变少。尽管如此,McClain在那次行动中还是创造了一项第一:她成为第一位在不同的机组当中跟其他女性共事过的女性。

这里稍微解释一下。直到去年,除了2010年的一个例外以外,所有在国际空间站上工作过的女性要么就是跟其他男性在一起了。

几个月后,也就是2019年10月,完全由女性执行的太空漫步终于出现了。但是,尽管Jessica Meir以及Koch是空间站外面仅有的两个人,但在空间站内部,男性的数量仍然超过了她们。

NASA一直在努力实现宇航员阶层的性别平等。但是,就算美国的宇航员队伍实现了性别均衡,完全由女性组成的国际空间站乘员组仍然是一个遥不可及的梦想,因为我们的国际伙伴派往天上的几乎全都是男性。

现在,国际空间站也快要退役了。还会有第三位女性担任指挥官吗?

— MARY ROBINETTE KOWAL

2009年7月17日

空间站被13位宇航员挤满了

随着“奋进号”航天飞机的对接,共有 13名宇航员——包括7名航天飞机机组人员以及6名空间站工作人员——首次实现了在空间站的漫游。这是有史以来最多的一次。

空间站的空间是够的。但是,如果太多人呆在空间站的时间太长的话,会导致像洗涤器这样阻止空气的二氧化碳上升到有毒水平的系统不堪重负,这凸显出人类要想实现在轨道及以外的地方生存所必须克服的挑战。

不早不晚,当时正好空间站上两个坐便器其中的一个又坏了。指挥中心于是告诉宇航员在上面贴上“停止使用”的便条。不过宇航员设法修好了,第二天坐便器又恢复了正常工作。

— KENNETH CHANG

2010年2月

一个改变对我们家园的看法的新窗口

2010年2月25日, Terry Virts已经在穹顶舱里面。一个小时以前,NASA的宇航员和另外两名机组人员已经在空间站上安装了一个有七扇窗口的圆顶。

他在自己自传中写道,他打开了封盖,让飞船上的每个人第一时间就能看到“来自我们星球的无比美丽的光芒。突然之间,整个船舱都沐浴在粉红色的光芒之中。”

那是空间站第一次越过澳大利亚,整块大陆铁红色土壤把光线发射到了太空中。

当初构思国际空间站的时候,设计穹顶舱的目的是让宇航员能够观察到空间站的外部,以便操纵机械臂更容易些。但这也为宇航员提供了“一条把空间站的宇航员跟大地母亲连接到一起的脐带,”穹顶舱的建造商,欧洲公司Alenia Spazio的项目经理Doriana Buffa这样说道。

不用执行任务的时候,很多宇航员就会在穹顶舱里面随意地漂浮,欣赏着下方的美景像走马灯一样掠过。

2010年曾飞赴空间站的NASA宇航员Cady Coleman说:“在增加穹顶舱这个模块之前,我们观察地球的唯一办法是透过像入口一样的窗户,而且只有一面。地球上面那些你喜欢的美景就这么一闪而过,根本就没有拍照的时间。但是站在圆顶的中间,你就可以看着地球在底下来来去去,感觉就像是在自己的小宇宙飞船里面,透过你能想象的最好的窗口俯瞰我们的世界。 ”

晚上的地球尤其美丽,因为有北极光。在最初的几年里,那些美景只有宇航员能看,因为地球旋转的速度太快了,意味着拍出来的夜景照片会很模糊。但是,2012年,NASA宇航员Donald Pettit,通过操纵“挡光板跟踪器”,设法将我们这颗美丽的行星的第一张清晰的夜景照片从国际空间站传送了出去。

在太空的视角是没有国界的。NASA宇航员Ron Garan称,宇航员在观看着下方这颗脆弱的星球时会感觉到认知上的转变,他称之为“轨道视角”。甚至在宇航员返回地球后,这种视角依然影响着他们。

在帮助将穹顶舱安装上去十年后,Virts 说:“穹顶舱是宇航员跟我们的星球和宇宙建立联系的地方。你会意识到自己在“这里”,而地球在“那里”。这个深刻的认识会塑造你对几乎所有东西的看法。”

——MARY ROBINETTE KOWAL

2011年5月16日

建造完成

其实航天飞机的倒数第二次飞行标志着空间站建设的完成。

NASA空间站项目经理Michael T. Suffredini说:“对于我们所有人来说,那是一个非常重要的时刻。”

“因为它是我们看着从效果图,一步步走到可以给空间站拍一张全身照这一步的。”

— KENNETH CHANG

译者:boxi。

龙飞船里体验怎么样:宇航员盛赞它是坐过最棒的飞船_详细解读_最新资讯_热点事件

编者按:本文来自“腾讯科技”,审校 皎晗。36氪经授权转载。

11月20日消息,据国外媒体报道,在太空举行的第一次新闻发布会上,最近抵达国际空间站的宇航员们谈论了搭乘龙飞船的体验以及国际空间站的工作和生活。

日本宇航局宇航员野口聪一乘坐过美国航天飞机和俄罗斯联盟号宇宙飞船。现在,他又乘坐SpaceX的载人龙飞船进入太空,这使得他成为继约翰·扬(John Young)和沃利·希拉(Wally Schirra)之后,第三位先后搭乘三种不同运载工具进入轨道的宇航员。

周四,当野口聪一被问及这三种太空船相比之间的表现如何时,野口聪一毫不犹豫地回答:“我郑重声明,载人龙飞船是最棒的,”这位日本宇航员说,“很简单的答案”。

自周一晚间抵达国际空间站后,周四宇航员们在太空召开了首次新闻发布会。宇航员们说,他们周日晚上坐在火箭顶端的飞船中摆脱地球引力是一次激动人心的旅程。在地面时就能感觉到设备开始启动,火箭发出嗡嗡声,飞船有一定震动,然后就被9个引擎带着冲向天空。

“你可以感觉到它想要离开地面,”任务指挥官迈克·霍普金斯(Mike Hopkins)说。“毫无疑问,它已经准备好了,它刚刚起飞。这令人惊叹的。”

在此次任务之前,美国宇航局(NASA)于今年5月分对载人龙飞船进行了一次试飞,结束了自航天飞机于2011年退役以来,NASA长期以来不参与载人航天飞行的历史。这次测试任务成功把NASA的宇航员鲍勃·贝恩肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)送至国际空间站待了两个月。NASA接下来进行了Crew-1载人航天任务,使载人龙飞船成为第一个获得NASA人类太空飞行认证的私人公司航天器。

四名宇航员于周日晚间从美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空,27小时后抵达国际空间站。他们计划在这里呆上6个月的时间,进行科学实验,其中包括密歇根高中学生提出的一项研究太空飞行如何影响大脑功能的实验。

周一晚间载人龙飞船自动与以28000公里时速绕地球运行的国际空间站对接。宇航员们坐在飞船中监视整个对接过程,但并未进行干预。

宇航员维克多·格洛弗(Victor Glover)曾是一名海军战斗机飞行员,操纵40多架飞机上飞行了3000多小时,执行过24次战斗任务。在被问及飞船自动对接是否有困难时,他表示,“这根本不是问题。”

他说:“猎鹰9号火箭的表现非常出色,符合预期。”“载人龙飞船表现也很出色。”

NASA宇航员凯特·鲁宾斯(Kate Rubins)、俄罗斯宇航员谢尔盖·里兹科夫(Sergey Ryzhikov)和谢尔盖·库德-斯维奇科夫(Sergey Kud-Sverchkov)于上月抵达空间站。现在足球场大小的国际空间站中住了7个人。鲁宾斯说,还算舒适,但并不拥挤。

“这里忙忙碌碌,”她说。“这里充满了活力。不断有人从我们身边飘过。”

国际空间站上有7个人,但只有6个卧室。霍普金斯目前睡在载人龙飞船内,这使它成为有史以来最昂贵的太空卧室之一。

作为这次任务的指挥官,霍普金斯说,“我只是觉得这是我应该呆的地方。”我们团队特意讨论了此事。每个人都愿意睡在任何地方。你在太空中,所以你不会抱怨。总体来说,我觉得还行,飞船舱内很宽敞。”

不过他说,自己一直很小心,以确保在浮进浮出的时候不会碰坏任何设备。“这是能让我们回家的东西,所以我想确保在我睡觉的时候我不会给飞船带来任何干扰。”

按照长期以来的太空飞行传统,宇航员们都会带上一个“零重力指示器”,当其可以漂浮起来时宇航员就知道他们已经脱离了地球引力。搭乘这次航班的是一个尤达宝宝,之所以选择这个娃娃是为了在动荡不安的一年里带来更多活力。

“当你看到它的时候,”霍普金斯说起在太空中上下浮动的尤达宝宝,“你很难不笑出来。”

龙飞船里体验怎么样:宇航员盛赞它是坐过最棒的飞船_详细解读_最新资讯_热点事件

编者按:本文来自“腾讯科技”,审校 皎晗。36氪经授权转载。

11月20日消息,据国外媒体报道,在太空举行的第一次新闻发布会上,最近抵达国际空间站的宇航员们谈论了搭乘龙飞船的体验以及国际空间站的工作和生活。

日本宇航局宇航员野口聪一乘坐过美国航天飞机和俄罗斯联盟号宇宙飞船。现在,他又乘坐SpaceX的载人龙飞船进入太空,这使得他成为继约翰·扬(John Young)和沃利·希拉(Wally Schirra)之后,第三位先后搭乘三种不同运载工具进入轨道的宇航员。

周四,当野口聪一被问及这三种太空船相比之间的表现如何时,野口聪一毫不犹豫地回答:“我郑重声明,载人龙飞船是最棒的,”这位日本宇航员说,“很简单的答案”。

自周一晚间抵达国际空间站后,周四宇航员们在太空召开了首次新闻发布会。宇航员们说,他们周日晚上坐在火箭顶端的飞船中摆脱地球引力是一次激动人心的旅程。在地面时就能感觉到设备开始启动,火箭发出嗡嗡声,飞船有一定震动,然后就被9个引擎带着冲向天空。

“你可以感觉到它想要离开地面,”任务指挥官迈克·霍普金斯(Mike Hopkins)说。“毫无疑问,它已经准备好了,它刚刚起飞。这令人惊叹的。”

在此次任务之前,美国宇航局(NASA)于今年5月分对载人龙飞船进行了一次试飞,结束了自航天飞机于2011年退役以来,NASA长期以来不参与载人航天飞行的历史。这次测试任务成功把NASA的宇航员鲍勃·贝恩肯(Bob Behnken)和道格·赫尔利(Doug Hurley)送至国际空间站待了两个月。NASA接下来进行了Crew-1载人航天任务,使载人龙飞船成为第一个获得NASA人类太空飞行认证的私人公司航天器。

四名宇航员于周日晚间从美国佛罗里达州的肯尼迪航天中心升空,27小时后抵达国际空间站。他们计划在这里呆上6个月的时间,进行科学实验,其中包括密歇根高中学生提出的一项研究太空飞行如何影响大脑功能的实验。

周一晚间载人龙飞船自动与以28000公里时速绕地球运行的国际空间站对接。宇航员们坐在飞船中监视整个对接过程,但并未进行干预。

宇航员维克多·格洛弗(Victor Glover)曾是一名海军战斗机飞行员,操纵40多架飞机上飞行了3000多小时,执行过24次战斗任务。在被问及飞船自动对接是否有困难时,他表示,“这根本不是问题。”

他说:“猎鹰9号火箭的表现非常出色,符合预期。”“载人龙飞船表现也很出色。”

NASA宇航员凯特·鲁宾斯(Kate Rubins)、俄罗斯宇航员谢尔盖·里兹科夫(Sergey Ryzhikov)和谢尔盖·库德-斯维奇科夫(Sergey Kud-Sverchkov)于上月抵达空间站。现在足球场大小的国际空间站中住了7个人。鲁宾斯说,还算舒适,但并不拥挤。

“这里忙忙碌碌,”她说。“这里充满了活力。不断有人从我们身边飘过。”

国际空间站上有7个人,但只有6个卧室。霍普金斯目前睡在载人龙飞船内,这使它成为有史以来最昂贵的太空卧室之一。

作为这次任务的指挥官,霍普金斯说,“我只是觉得这是我应该呆的地方。”我们团队特意讨论了此事。每个人都愿意睡在任何地方。你在太空中,所以你不会抱怨。总体来说,我觉得还行,飞船舱内很宽敞。”

不过他说,自己一直很小心,以确保在浮进浮出的时候不会碰坏任何设备。“这是能让我们回家的东西,所以我想确保在我睡觉的时候我不会给飞船带来任何干扰。”

按照长期以来的太空飞行传统,宇航员们都会带上一个“零重力指示器”,当其可以漂浮起来时宇航员就知道他们已经脱离了地球引力。搭乘这次航班的是一个尤达宝宝,之所以选择这个娃娃是为了在动荡不安的一年里带来更多活力。

“当你看到它的时候,”霍普金斯说起在太空中上下浮动的尤达宝宝,“你很难不笑出来。”