Som ett spädbarn som anpassar sig till den nya världen, ESA-astronauten Thomas Pesquet lär sig om hur man rör sig i rymdens viktlösa miljö. Hans vagga är dock en bekant plats - detta är Thomas andra uppdrag till den internationella rymdstationen, kretslabbet där han slog rekord för vetenskap under sina första sex månader i omloppsbana.

På samma sätt glömmer man aldrig hur man cyklar, Thomas kognitiva minne och muskelminne hjälper honom att anpassa sig mycket snabbare den här gången. Och han arbetar redan med några av de 232 experiment som han kommer att stödja under sitt Alpha-uppdrag.

Skicklig vetenskap

Som spädbarn på jorden, vi lär oss att anpassa vårt grepp efter ett föremåls vikt och gravitationskraft. I mikrogravitation, föremål har ingen vikt och innerörat talar inte längre om vilken väg som är upp eller ner. I två välbekanta rymdexperiment, Thomas har sträckt sig efter virtuella objekt. Resultaten kommer att hjälpa forskare att förstå vikten av gravitation jämfört med andra sinnen.

GRIP-experimentet studerar hur lång tid det tar för nervsystemet att anpassa sig till frånvaron av gravitation. Efter att ha satt upp experimentet i Europas Columbus-laboratorium, Thomas avslutade sin första vetenskapssession med att hålla ett föremål utrustat med sensorer mellan höger tumme och pekfinger.

Han flyttade sin arm mellan två mål med öppna och slutna ögon, och gjorde en serie kranar både sittande och i liggande ställningar. Utan gravitationssignalerna för att berätta för Thomas vilken riktning som var "upp, "hur kommer hans hjärna och kropp att justera greppkraften?

Huruvida gravitationen är den främsta drivkraften för rörelse är också fokus för GRASP-experimentet. I sittande ställning och även fritt flytande, Thomas bar ett virtual reality-headset när han utförde en rad uppgifter. Forskare är nyfikna på att förstå hur nervsystemet integrerar information från olika sinnen, som syn och beröring.

Muskel upp

Astronauter tränar två timmar om dagen för att kompensera för förlusten av ben- och muskelmassa från att leva i viktlöshet. För att hjälpa Thomas att bryta monotonin med daglig träning i NASA:s Destiny-laboratorium, experimentet Immersive Exercise använder virtuell verklighet.

Du kanske har tittat på videor av riktiga landskap i ditt eget gym medan du sprang på löpbandet. Idén har nu kommit till rymden, med ett headset som visar jordlandskap filmade i 360°. Att hålla sig vältränad och skarp kommer att vara avgörande på längre uppdrag till månen och Mars.

Thomas och hans besättningskamrat NASA-astronaut Megan McArthur utförde sin första session av Myotones-experimentet som utformats för att övervaka tonen, styvhet och elasticitet i deras muskler. En icke-invasiv, bärbar enhet ger en kort tryckpuls på Thomas rygg, axlar, armar och ben – områden som är kända för att vara påverkade av atrofi under längre perioder av inaktivitet. Den europeiska astronauten kommer också att ta ultraljud och blodprover.

De är två av de 12 astronauterna som deltar i detta experiment som skulle kunna förbättra livet för många människor som drabbats av ansträngda muskler med nya strategier för rehabiliteringsbehandlingar såväl som för personer som har varit inaktiva under långa perioder.

Tiden flyger

Det känns som igår när ESA-astronauten Alexander Gerst startade Time-experimentet under sitt uppdrag till rymdstationen 2018. Denna europeiska forskning som undersöker hur uppfattningen av tid verkar förändras för astronauter som lever i rymden, har nu avslutats.

NASA:s Victor Glover och JAXA:s Soichi Noguchi var de sista försökspersonerna som fick sina reaktionstider registrerade. De använde virtuell verklighet för att mäta hur länge ett visuellt mål dök upp på en skärm och mäta huruvida deras uppfattning om tid går snabbare när de lever i mikrogravitation.

Thomas tar sig tid att ta med lite bonusvetenskap för forskarna av detta experiment under sitt uppdrag. Han kommer att genomföra sin första session denna vecka.

Thomas vistelse i rymden sammanfaller med 10-årsdagen av rymdstationens största vetenskapliga instrument. Det har gått ett decennium sedan Alpha Magnetic Spectrometer (AMS-02) började leta efter mörk materia och antimateria, och mäta kosmiska strålar. Dessa är högenergipartiklar som färdas genom rymden med nära ljusets hastighet.

ESA-astronauten Luca Parmitano deltog i fyra rymdpromenader för att reparera detektorns kylsystem för kosmisk strålning – en komplex uppgift som säkerställde att jakten på kosmiska partiklar fortsätter att samla in data och ge mer banbrytande vetenskap, 10 år och mer än 175 miljarder kosmiska strålar senare.

Känn värmen

Medan astronauterna sov, Material Science Laboratory (MSL) höll värmen på för CETSOL-experimentet. Europas rymdugn värmde upp metaller med temperaturer så höga som 880°C för att studera mikrostrukturer under stelningen av metallegeringar.

De flesta metaller som används idag är blandningar av olika metaller, känd som legeringar. Dessa legeringar kombinerar egenskaper för att göra nya material och finns överallt från din smartphone till flygplan.

Forskare vill bättre förstå smält-stelningsprocesserna i legeringar, och de tog organiska föreningar till rymdstationen som analoger för experiment. Experimentet med transparenta legeringar, klar förra veckan, observerade deras bildning opåverkad av konvektion.

Resultaten av dessa experiment kommer att hjälpa till att optimera industriella gjutprocesser.