【海外科学英語記事解説 | NASA】新たに国際宇宙ステーションに持ち込まれる科学実験　―　New Experiments Headed to the Space Station

科学は疑問に思うことから始まる

科学は　“なぜだろう”　と疑問に思う気持ちから始まるものです。

Science typically begins with a question. It may be: “How will astronauts maintain a nutritious diet on long-duration missions?” Or “How can the way metals are made be improved by studying them in space?” These are just two of the questions researchers seek to answer with the upcoming launch of new research, technology demonstrations, and commercial products headed to our unique microgravity laboratory orbiting Earth.
NASA | Radishes, Advanced Imaging, and Liquid Metal Among New Experiments Headed to the Space Station より引用

地球ではよく知られた現象ではあるけれども、宇宙環境ではどうなるんだろう、という疑問から数々の実験が宇宙で行われてきました。

NASA は宇宙環境でより快適に生活するための方法をより深く理解するために、宇宙船での実験を続けています。

NASA uses the spaceflight environment to further our understanding of how to successfully live and work in space. These space experiments help us understand the effects of radiation, microgravity and other factors on life and physical systems. It is also an important aspect in understanding how to sustain life on the Moon and eventually Mars.
NASA | Radishes, Advanced Imaging, and Liquid Metal Among New Experiments Headed to the Space Station より引用

宇宙空間における実験によって、放射能、微小重力/無重力、あるいはその他の要因が生命や物理系に及ぼす影響に対する理解が深まってきています。
そして将来的に月や火星で生活するために何が必要なのか、についての理解を深めるという意味からも重要なことと位置付けられています。

新たに追加された実験の中身を見てみましょう。

追加された実験１：宇宙栽培実験に大根を追加

宇宙での長期滞在を可能にすべく、宇宙空間で食料を生産する方法の研究を続けています。
これまでにもレタスや葉物野菜などの栽培がおこなわれてきましたが、今回新たに大根が栽培実験に加わることになりました。

Introducing a new crop to the space station.
Researchers have conducted a number of studies on developing ways to produce food in space and help sustain crews on long-duration missions, including those to the Moon and Mars. Previous experiments have grown different types of lettuces and greens aboard the space station. The Assessment of Nutritional Value and Growth Parameters of Space-grown Plants (Plant Habitat-02) investigation adds radishes to the mix, germinating seeds to see how different light and soil conditions affect growth. This model plant is nutritious, grows quickly (roughly four weeks from sowing to harvest), and is genetically similar to Arabidopsis, a plant frequently studied in microgravity. Findings could help optimize growth of the plants in space as well as provide an assessment of their nutrition and taste. Astronauts will cultivate two crops of radishes with a goal of growing 20 plants each time.
NASA | Radishes, Advanced Imaging, and Liquid Metal Among New Experiments Headed to the Space Station より引用

光の種類や土壌の条件などを変えて、それらが発芽や生育にどのように影響するのかを研究するのだそうです。
大根は栄養価が高く、種をまいてから収穫まで4週間ほどと生育も早い、そしてこれまでに微小重力下での栽培実験を行ってきたシロイヌナズナに遺伝子的に近い、ということで今回の追加実験に選ばれたようです。

この栽培実験の結果は、宇宙空間における野菜栽培条件の最適化や、宇宙における食事の栄養価と味付けのバリエーションの改良に役立てられることになります。

germinate　は　発芽する・成長する　という意味です。

追加された実験２：最先端の映像技術の研究

ペトリ皿（シャーレ）内で培養実験をしている時などは特に、その成長過程を観察して記録することは微小重力下における生命科学の研究にとって必須の機能です。

Advancing imaging technology.
When conducting experiments in space that use organisms grown in Petri plates, collecting images of the progress is a vital capability for microgravity life science. The data from the Spectrum-001 investigation aims to improve that imaging capability and contribute to a better understanding of biological responses to the stresses of spaceflight. The capability to obtain more detailed observations using this technology could lead to more discoveries of cell and tissue functions, supporting innovations for biomedical and agricultural applications on Earth.
NASA | Radishes, Advanced Imaging, and Liquid Metal Among New Experiments Headed to the Space Station より引用

Spectrum-001　と名付けられた調査データの目的は、映像化機能の改良と、宇宙空間というストレスに対する生命体の反応におけるより深い理解に貢献する、というとこにあります。

この技術を使ってより詳細な観察が行えるようになることで、細胞や生体組織の機能のさらなる発見につながり、地球上における生命科学と農業への応用のイノベーションにも貢献しうると期待されています。

追加された実験３：宇宙空間における金属の研究

何と国際宇宙ステーションには、金属を溶かして実験する実験炉もあるのだそうです。

Studying metals in space.
The Solidification Using a Baffle in Sealed Ampoules (SUBSA) is a furnace that can heat samples up to 850°C (1562°F) for a variety of materials science experiments, and will provide researchers with a powerful tool to better understand and visualize the melting and solidification of semiconductor crystals. SUBSA is operated inside the Microgravity Science Glovebox (MSG), and 3 NASA-funded investigators have upcoming SUBSA experiments. Metal castings are made by pouring liquid metal into a mold and then cooling both the mold and liquid metal until the liquid becomes a solid part. When the metal becomes solid, a transition called solidification, the atoms arrange themselves into millions of crystals. This is a complex process that often involves changing shape from an elongated shaped crystal, called columnar, to a rounder shaped crystal, called equiaxed. This is called a columnar-to-equiaxed transition. The shape of these crystals impacts the strength and lifetime of cast parts. The goal of the Effect of Convection on the Columnar-to-Equiaxed Transition in Alloy Solidification (SUBSA-CETSOL) investigation is to improve the understanding of the columnar-to-equiaxed transition during solidification of metal alloys.
NASA | Radishes, Advanced Imaging, and Liquid Metal Among New Experiments Headed to the Space Station より引用

SUBSA　と名付けられた実験炉では 850 ℃（1562 ℉）の高温まで加熱可能であり、微小重力下において金属や半導体がどのように融解、結晶化するのか、の過程を観測できます。

金属の鋳造では、溶融した金属を型に流し込んで固まるまで冷やします。
金属が固まって結晶化する過程は凝固と呼ばれ、金属固体の内部で金属原子が自ら何百万もの小さな結晶に配置します。
これは柱状結晶-等軸結晶遷移と呼ばれる非常に複雑な過程で、これらの内部の結晶の形状が鋳造された金属の強度や寿命に影響するのです。

この合金の鋳造過程において柱状結晶-等軸結晶遷移をより深くすることがこの実験の目的です。