Den internationella rymdstationen (ISS) är inte bara den största och mest sofistikerade forskningsanläggning som någonsin byggts, det är utan tvekan den viktigaste forskningsanläggningen vi har. Med sina banbrytande faciliteter och mikrogravitationsmiljö, ISS kan genomföra lukrativa experiment som leder till framsteg inom astrobiologi, astronomi, medicin, biologi, rymdväder och meteorologi, och materialvetenskap.

Tyvärr, kostnaden för att transportera experiment till och från ISS är ganska dyra och något som bara en handfull rymdorganisationer kan göra för närvarande. För att ta itu med detta, Japanese Aerospace Exploration Agency (JAXA) och Tiger Corporation samarbetade 2018 för att skapa en ny typ av behållare som skulle minska kostnaderna för att returnera prover till jorden. Med framgången med deras ursprungliga design, JAXA och Tiger funderar på att skapa en återanvändbar version som möjliggör regelbundna provreturer från ISS.

Grundades 1923, Tiger är ett internationellt företag baserat i Osaka, Japan, som specialiserar sig på vakuumisolering och relaterade teknologier. Denna teknik, som företaget har använt i årtionden för att skapa isolerade vattenflaskor, har även applikationer för rymdutforskning. På senare år har JAXA började undersöka tekniken för att skapa förvaringsbehållare som kunde hålla experimentella prover svala under deras återkomst till jorden.

I september 2018, JAXA lanserade uppdraget Kounotori 7 (HTV-7), den sjunde flygningen av H-II Transfer Vehicle (HTV). Under transport av förnödenheter till ISS, JAXA bestämde sig för att använda denna flygning för att validera en ny metod för att transportera prover av proteinkristaller (som var en del av ett tillväxtexperiment som genomfördes i Japans Kibo Laboratory Module) tillbaka från ISS.

Denna bestod av en speciell provbehållare (NPL-A100) som utvecklats tillsammans av JAXA och Tiger som placerades inuti HTV Small Re-entry Capsule (HSRC). Eftersom återinträdeskapseln var för liten för att förlita sig på ett elektriskt kylsystem, JAXA och Tiger behövde en provbehållare som förlitade sig på "passiv isolering"-metoder för att hålla dess innehåll vid stabila temperaturer.

I slutet, de använde samma teknik som Tiger förlitar sig på för att skapa termoflaskor av rostfritt stål för att utveckla en dubbelväggig, vakuumisolerat kärl som vägde cirka 9,7 kg (21,4 lb). Som Keiji Nakai, som är chef för produktutvecklingsgruppen (3:e sektionen) på Tiger förklarade för Universum idag via e-post, behållaren var tvungen att uppfylla några mycket strikta krav:

"Den dubbelväggiga, Vakuumbehållaren för detta uppdrag var tvungen att hålla temperaturen inuti behållaren vid 4 grader Celsius ± 2 grader Celsius (39,2 °F ± 3,6 °F) under loppet av fyra eller fler dagar och skydda behållaren från den enorma 40G-påverkan när den landade i havet när han återvände till jorden."

Ett antal kylförpackningar ingick också i kapseln för att säkerställa att behållarens temperatur förblev stabil. Uppdraget var en framgång och representerade en stor milstolpe för JAXA, som tidigare inte hade möjlighet att självständigt återvinna material från ISS. Liksom många rymdorganisationer som deltar i ISS, JAXA hade varit beroende av Roscosmos och NASA för att tillhandahålla transporttjänster.

Nästa steg i JAXA-Tiger-samarbetet innebär skapandet av en mindre, lättare, och mer hållbar behållare som kan hålla proverna stabila vid lägre temperaturer och längre. Men det strängaste kravet är att det måste vara tillräckligt hållbart för att kunna användas mer än en gång. Sa representanterna på Tiger, dessa och andra specifikationer har gått in i designen av andra generationens NPS-A100-behållare:

"Vi har minskat vikten på behållaren från 9,7 kg (21,4 lb) till nästan 3 kg (6,6 lb) samtidigt som vi gjort den mer kompakt. Med tillägget av isförpackningar, den kommer att hålla temperaturer inom 20 grader Celsius ± 2 grader Celsius (68 °F ± 3,6 °F) i minst tolv dagar, från det att återinträdeskapseln lämnar ISS tills den landar tillbaka på jorden. Vi har också gjort behållaren mer hållbar så att den håller minst tre år eller sex uppdrag."

NPS-A100 kommer sannolikt att transporteras till ISS som en del av CRS-22s kommersiella återförsörjningsuppdrag som är planerad till början av juni och kommer att involvera en SpaceX Crew Dragon som transporterar förnödenheter och experiment till ISS. Ännu en gång, Behållartekniken kommer att användas för att returnera proteinkristaller som är en del av pågående biomedicinsk forskning som äger rum i Kibo-laboratoriet inuti ISS:s japanska experimentmodul (JEM).

Denna forskning leder till framsteg inom medicinområdet och utvecklingen av nya botemedel och mediciner. Utöver provbehållare, Tekniken som är ett resultat av detta samarbete har också många kommersiella och industriella tillämpningar. Dessa inkluderar transportlösningar för medicinska prover och reagenser som kräver förvaring under strikta temperaturförhållanden.

Det kan också leda till nya tillämpningar för värmehantering i el- och hybridbilar. Men den kanske mest intressanta tillämpningen är utvecklingen av nästa generations byggmaterial som kan ge höga nivåer av isolering i extrema miljöer – som Antarktis (där forskningsstationer behöver spara värme) och till och med på månen och Mars.

"De potentiella tillämpningarna av vår vakuumisoleringsteknik är obegränsade, " säger Tiger på sin hemsida. "Denna teknik kommer att stödja banbrytande områden i alla branscher, hjälpa dem att leda oss mot en dynamik, spännande framtid."

Uppdatering:Det har sedan dess bekräftats att den nya vakuumbehållaren kommer att skjutas upp ombord på en Crew Dragon rymdfarkost den 3 juni till ISS, som en del av CRS-22 laståterförsörjningsuppdrag. Tiger Corporation planerar också att lansera en ny produktlinje för den amerikanska marknaden, som preliminärt planeras till september.