Under två decennier som den internationella rymdstationen kretsar runt jorden har den blivit ett banbrytande kosmiskt laboratorium, med astronauter som forskar om allt från svarta hål till sjukdomar och till och med trädgårdsarbete i mikrogravitation.

ISS, som kretsar omkring 250 miles över jorden, är stor som en fotbollsplan inuti och uppdelad som en bikupa i utrymmen där besättningen kan utföra experiment med vägledning av forskare på marken.

Ofta, astronauterna är också marsvinen.

Fler än 3, 000 vetenskapliga tester har utförts vid ISS sedan dess bemannade uppdrag började 2000.

"Ur ett vetenskapligt perspektiv, det har gjorts några stora upptäckter, sa Robert Pearlman, rymdhistoriker och medförfattare till "Space Stations:The Art, Vetenskap, och verkligheten att arbeta i rymden".

Det senaste uppdraget – kallat "Alpha" efter Alpha Centauri, det stjärnsystem som ligger närmast vårt eget — kommer inte att vara något undantag.

"Mini-hjärnor"

På torsdag, Amerikanska astronauterna Shane Kimbrough och Megan McArthur, Akihiko Hoshide från Japan Aerospace Exploration Agency och Thomas Pesquet från Europeiska rymdorganisationen kommer att spränga mot ISS ombord på SpaceX-uppdraget Crew-2.

De är sannolikt upptagna.

Vid sidan av arbetet med att underhålla själva rymdstationen, ett hundratal experiment finns i dagboken för deras sex månader långa uppdrag.

Dessa inkluderar en akustisk teknik som använder ultraljudsvågor för att flytta och manipulera föremål eller vätskor utan att röra dem.

Frankrikes Pesquet har sagt att hans favorit planerade forskning är en studie som undersöker effekterna av tyngdlöshet på hjärnans organoider - minihjärnor skapade med stamcellsteknik.

Forskare hoppas att denna forskning så småningom kan hjälpa rymdorganisationer att förbereda sig för avlägsna rymduppdrag som kommer att utsätta besättningar för rymdens påfrestningar under långa tidsperioder, och till och med hjälpa till att bekämpa hjärnsjukdomar på jorden.

"Det låter verkligen som science fiction för mig, " skämtade Pesquet, en flygingenjör.

Det pågår forskning om vad som kallas "vävnadschips" - små modeller av mänskliga organ som är uppbyggda av olika typer av celler och används för att studera saker som åldrande i immunsystemet, njurfunktion och muskelförlust.

"Vi förstår inte helt varför, men i mikrogravitation, cell-till-cell-kommunikation fungerar annorlunda än den gör i en cellodlingsflaska på jorden, sa Liz Warren, senior programdirektör vid ISS US National Laboratory, att lägga till celler samlas också på olika sätt.

"Dessa funktioner tillåter celler att bete sig mer som de gör när de är inne i kroppen. Alltså, mikrogravitation verkar ge en unik möjlighet för vävnadsteknik."

En annan viktig del av uppdraget är att uppgradera stationens solenergisystem genom att installera nya kompakta paneler som rullar upp som en enorm yogamatta.

Crew-2:s lanseringsdag sammanfaller med Earth Day, och när besättningen kommer tillbaka kommer de också att ha bidragit till miljöforskningen genom att ta 1,5 miljoner bilder av fenomen som artificiell belysning på natten, algblomning, och upplösningen av Antarktis ishyllor.

Experimentell evolution

Experimenten är utformade för långsiktighet, bortom enskilda uppdrag, sa Sebastien Barde från Frankrikes Cadmos, som organiserar mikrogravitationsexperiment i rymden.

Studiet av tyngdlöshet – eller mikrogravitation – har gått från "banbrytande till något standardiserat", med allt mer exakta mätmetoder, sa Barde.

"Tjugo år sedan, det fanns ingen ultraljudsapparat ombord, " han lade till.

Claudie Haignere, den första franska kvinnan att flyga i rymden, besökte ISS 2001 och minns den som ganska "dåligt utrustad".

Nu säger hon att det har "exceptionella laboratorier".

Astronauterna stannar också längre - sex månader, jämfört med två veckor för de första bemannade flygningarna – vilket ger forskarna mer tid att mäta effekterna av mikrogravitation på dem.

"Tillräckligt med stjärnor"

Rymdfärd förändrar människokroppen.

Det försvagar muskler och ben och påverkar hjärtat och blodkärlen. Vissa av effekterna liknar en snabbare utveckling av åldrande och sjukdomar på jorden.

Samtidigt som de är marsvin för denna forskning, ISS-besättningen har också samlat in data om svarta hål, pulsarer och kosmiska partiklar för att hjälpa till att utöka vår förståelse av universum.

Med förmågan att odla kompletterande mat ses som ett viktigt steg för att hjälpa människor att våga sig djupare in i rymden, de har till och med gjort lite experimentellt trädgårdsarbete.

2015, astronauter provade sin första rymdodlade sallad och de har sedan dess provat att odla rädisor.

Pearlman sa att upptäckterna sträcker sig från de som är relaterade till människors hälsa - som en behandling för salmonella - till experimentell ingenjörskonst.

"En mycket lovande teknik just nu som bara är på väg att hända är 3D-utskrift av kroppsdelar, " han sa.

Vissa har uttryckt oro över kostnaderna för ISS, medan NASA själv försöker koppla ur när dess uppmärksamhet flyttas till djupare rymden.

Men Barde sa att rymdstationen, planerad att gå i pension 2028, är den enda plattformen för vissa forskare att fortsätta sin forskning, oavsett om det är inom medicin eller materialvetenskap som behöver en miljö utan gravitation.

Han avfärdade tanken att vi har lärt oss allt vi behöver veta:"Det är som att undra om du verkligen behöver förstora ett teleskop, för du har sett "tillräckligt med" stjärnor!"

© 2021 AFP