Nul
International Space Station
Afbeelding: NASA
Dit artikel werd oorspronkelijk gepubliceerd als een TechRepublic cover story.
Vroeg op de zondagmorgen, 19 februari 2017, een bende van ongeveer een dozijn toeschouwers-waaronder twee middelbare scholieren, twee academische adviseurs, en een team van ingenieurs–verzameld in de onlangs gerenoveerde lanceerplatform 39A op het Kennedy Space Center in Cape Canaveral, FLORIDA, gretig schrap voor een raket te lanceren.
Download dit artikel als PDF (gratis registratie vereist).De raket ze stonden te kijken–SpaceX ‘ s Falcon 9–was het dragen van een speciale lading van de Ruimte Tango, een startup die helpt bedrijven en onderzoekers ontwerp en stuur experimenten naar het International Space Station (ISS). Falcon 9 zou bevrijden van de groep lading naar de TangoLab-1-faciliteit op het ISS. Het was Ruimte Tango ‘ s eerste officiële poging tot het gebruik van het ISS om experimenten uit te voeren voor onderzoekers en opdrachtgevers, als onderdeel van haar bedrijfsvoering.
“Wanneer het deed,” Jennifer Carter vertelde me, “we voelden de drie sonic booms.” Carter, de assistent-directeur van Morehead State University ‘ s Craft Academie voor Excellentie in Wetenschap, was een adviseur van de twee studenten die bij de lancering, Danielle Gibson en Zal Casto, het hele jaar. En, Michael E. Fultz, een professor biologie in Morehead, was een mentor voor de leerlingen. De groep werkte met Ruimte Tango tot het ontwikkelen van een methode voor het verzenden van hun cultuur biologie experiment naar het iss.
Waarom hebben ze sturen het naar de ruimte? Ze wilden zien wat er zou gebeuren als de zwaartekracht werd verwijderd uit de vergelijking, en wat het zou kunnen betekenen voor de biologie en gezondheidszorg.
Hier komt exomedicine
In 2006, in een klein kantoor in Lexington, KY, diverse wetenschappers en onderzoekers van Morehead Universiteit, de Universiteit van Kentucky, de Universiteit van Louisville, Murray State University, Western Kentucky University, en een handvol van de community colleges, begon met het ontwerpen en bouwen van kleine, kubusvormige ruimte satellieten te sturen in de ruimte. Zij waren leden van de non-profit Kentucky Ruimte, LLC, en hun satellieten, die ze begon de lancering in 2011, waren ongeveer de grootte van een tissue box.
Het was het begin van een onderneming in een nieuwe manier om te profiteren van de krachten van de kosmische ruimte, in het bijzonder gericht op innovatie in de geneeskunde.
Hoor Hoop Reese uitleggen waarom ze schreef het verhaal over de Ruimte Tango.De experimenten begonnen in 2010, nadat de NASA zei dat het zou afbouwen van de space shuttle programma, dat gebeurde in het volgende jaar. Privé-bedrijven en groepen, zoals Kentucky Ruimte wordt gekeken naar hoe zij kunnen sturen payloads in de ruimte. En met de ontwikkeling van goedkopere technologieën, het doel werd haalbaar is.
In 2010, Kentucky Ruimte voldaan met Barry Blumberg, die had won de Nobelprijs voor de ontdekking van het hepatitis B-virus, en bijgedragen aan de ontwikkeling van een vaccin om het te bestrijden.
“Ik wist dat één van de twee dingen zouden gebeuren,” zei Kris Kimel, voorzitter van Kentucky Ruimte en mede-oprichter van de Ruimte Tango. “De vergadering was gaan echt goed of echt slecht,” zei hij. “Uiteindelijk gaat echt goed, en hij werd een groot voorstander en supporter.”
Het was toen dat de groep bedacht de term “exomedicine,” voor de studie van hoe microzwaartekracht omgevingen van invloed zijn op de biologie.
“We denken dat de term op het gebied van onderzoek, ontwikkeling en commercialisatie van medische oplossingen in de omgeving van microzwaartekracht in de ruimte–voor toepassingen op Aarde,” zei Kimel.
Als Kentucky Ruimte begonnen met de bouw van technologie voor het ISS, ze begon te begrijpen meer over een microzwaartekracht omgeving, waar mensen en objecten worden weergegeven gewichtloos, hoewel er een kleine hoeveelheid van de zwaartekracht nog aan het werk–en hoe het invloed op wat ze de ruimte in gestuurd.
In 2014, Kimel en Twyman Clements–die begon als stagiair bij Kentucky Ruimte–opgericht Ruimte Tango, de voor-winst spin-off van Kentucky Ruimte, gebaseerd op een ruimte-as-a-service model.
Wat is TangoLab?
Clements en een team van elektrische, mechanische -, computer-en biomedische ingenieurs aan de slag gegaan met het ontwerpen van TangoLab-1, een geautomatiseerde lab dat ze naar de ruimte gelanceerd en worden gekoppeld aan het ISS in augustus 2016. “Het is een laboratorium,” zei Clements, “maar zonder [normaal] de zwaartekracht. Het is een toestand van druk, bij normale kamertemperatuur. Je hebt de elektriciteit, koeling loops, en alles wat een gewone laboratorium heeft.”
Vervolgens Ruimte Tango ontwikkeld TangoLab-2, die heeft een verbeterde koeling systeem, en geïnstalleerd op het ISS in augustus 2017.
“Het ging van dit zeer raar cartooneske-op zoek postbus dit strakke machine,” Clements zei.
“Onze grote ding is, over het inschakelen van het onderzoek”, aldus Clements. “We willen om het te gebruiken als een platform voor de industrie, zowel in termen van medische en exomedicine type werk en werken in termen van materiaal.”
Het lab is eenvoudig om astronauten te stellen. “Als ze de stekker in deze grote kaarten die eruit ziet als u het RAM-geheugen in een computer, en schuif deze in, en dat is het,” zei Clements. “Ze sluit de deur, en ze zet hem op.” Van daar, Ruimte Tango kunt bedienen vanaf de grond.
Download dit artikel als PDF (gratis registratie vereist).
Wat het onderzoek van experimenten in de ruimte zou kunnen onthullen
“Zwaartekracht is een fysische parameter, zoals temperatuur en druk en al deze andere dingen,” aldus Clements. “En we benutten. Dat heeft natuurlijk een enorm belang voor hoe dingen functioneren.”
Kimel en Clements wilde er zeker van zijn dat wat werd gebouwd, werd compatibel voor biologische experimenten. “Dat opende de deur voor ons, dat we waren heel verbaasd,” Kimel zei. Het merendeel van het werk dat is gedaan in de ruimte was gericht op de astronaut gezondheid, zei hij. Op de top van dat, zei Kimel, was het vooral episodische en subsidie-gedreven.
“We realiseerden ons dat, goh, wij zijn echt niet heel veel weten over hoe biologische en fysische systemen werken buiten de zwaartekracht,” zei Kimel. “Er zijn vier belangrijke krachten in de natuur: De zwakke kracht, de sterke kracht, elektromagnetisme en zwaartekracht,” zei hij. “Als je de zwaartekracht uit de vergelijking, wat je vindt, is dat in principe al je aannames over hoe biomedical systems, organismen, de genen, et cetera, werken, ga uit het raam.”
Kimel en Clements geïnteresseerd waren in exomedicine toepassingen op Aarde. Hoe kon microzwaartekracht onderzoek leiden tot ontdekkingen en betere behandelingen? Ze voorzag de drie aandachtsgebieden:
- Gedrag in de ruimte: Als je moleculen of cellen of weefsels of drug stoffen in de ruimte, “krijg de resultaten die u nooit zou verwachten om te zien of nooit meer zou zien op de Aarde,” Kimel zei. “Dat geeft je nieuwe inzichten in hoe deze systemen werken, wat kan leiden tot nieuwe vormen van interventies.” Een gen-expressie in de ruimte, bijvoorbeeld, kunnen afwijken van wat u zou zien op Aarde. Door het te testen in de ruimte, kunt u zien of er mogelijkheden zijn voor een gen-expressie, en een mogelijke manier om de reactie op Aarde. Biologische producten en interventies: Kimel ziet een groot potentieel in de bio-producten gemaakt in de ruimte voor gebruik op Aarde. De behandeling van de voorwaarden in de ruimte: Dit kan zijn een “beetje meer uit,” Kimel toegelaten. Maar, “misschien bepaalde voorwaarden, of mensen, zijn meer effectief behandeld voor dingen in een lagere baan dan ze zouden zijn op Aarde, alleen maar omdat de systemische veranderingen in het lichaam zodanig dat het misschien zou je je een andere reactie, of medicijnen die niet werken op Aarde hebben de neiging om te werken in de ruimte als gevolg van deze wijzigingen in microzwaartekracht.”
Voorbeelden van exomedicine
Voor de maand februari 2017 starten, Ruimte Tango samengewerkt met onderzoekers in Morehead, het International Space School Educational Trust (ISSET), en de Tufts University. Hier is wat de studenten en onderzoekers gericht om te leren.
Het gedrag van de gladde spiercellen in de ruimte zou kunnen leiden tot behandelingen voor hart-en vaatziekten
De Morehead project richt zich specifiek op het eerste type van experiment–het onderzoeken van gedrag in de ruimte. De groep was geïnteresseerd in de gladde spier cellen-een van de drie soorten van menselijke spiercellen–die lijn slagaders en aders.
“Gladde spieren is de enige soort spier waar we niet weten hoe het contracten op een cellulair niveau,” Carter vertelde me, “dus wat we doen is het versturen van gladde spiercellen in de ruimte in het ISS en geeft hen een acclimatisatie periode om te wennen aan de omgeving. Dat op zichzelf geeft ons omdat we zien hoe glad spierweefsel reageert in de ruimte, zonder zwaartekracht als de organiserende factor op cellulaire processen en organisatie.” Dan, zei ze, de cellen worden “uitbesteed” met een stimulerende, bevroren, en teruggestuurd naar de Aarde voor analyse.
“Door te sturen naar het ISS biedt een nieuw platform,” Carter zei. “[In microzwaartekracht] je bent het elimineren van een factor die wel of geen invloed kunnen uitoefenen op resultaten uit het verleden, en u bent waardoor nieuwe informatie aan het licht komen.” Door te werken met Ruimte Tango, de studenten in staat zou zijn om te kijken naar een live video feed van de cel contractie en in de buurt van real-time data.
Waarom doet gladde spieren gedrag uit? “Uw gladde spier speelt een zeer grote rol in het bepalen van uw bloeddruk en van invloed op aandoeningen als hypertensie,” Gibson me verteld. “Echter, de behandeling nu gaat met vallen en opstaan, zodat ze niet precies weten hoe deze bloeddruk behandelingen van invloed zijn op de gladde spiercontractie en hoe dat te veranderen.” Maar door beproevingen als deze, zei ze, men zou kunnen leren van de gladde spieren gedrag, met het doel om uiteindelijk uit te zoeken manieren om die te manipuleren.
In een staat als Kentucky, waar hart-en vaatziekten was verantwoordelijk voor een derde van alle mortaliteit in 2005, volgens de Kentucky Hart-en Vaatziekten en Beroerte Preventie Programma, het is een probleem dat moet niet lichtvaardig worden genomen.
Wat fruitvliegjes in de ruimte die ons leren over de ziekte van Parkinson op Aarde
Op de ISSET, een BRITSE organisatie die werkt met studenten van verschillende universiteiten, Julie Keeble helpt studenten in een programma genaamd Discovery Missie. Studenten werken samen met voormalig astronauten en NASA-ingenieurs aan het ontwikkelen van een experiment kunnen ze sturen naar het ISS, en het team met het beste project daadwerkelijk wordt voor het verzenden van het experiment in de ruimte.
Met Ruimte Tango, “de automatisering is fantastisch, en de sensoren die ze hebben zijn briljant,” Keeble me verteld. “We kunnen het verwerven van grote hoeveelheden gegevens, dus moesten we bepaalde experimenten die echt goed werkte in een Ruimte Tango kubus-achtige instelling.”
Voor het uitvoeren van experimenten in microzwaartekracht heeft de potentie om een reeks van doorbraken.
Afbeelding: Ruimte Tango
Keeble, die heeft een farmacologie achtergrond, is geïnteresseerd in de kristallisatie van eiwitten in de ruimte. “Eiwitten kristalliseren veel beter op de Space Station en dan naar beneden op de Aarde,” zei ze. “De farmaceutische industrie is heel betrokken met dit principe, want als je het kristalliseren van een eiwit zeer effectief, het is veel eenvoudiger om de drie dimensionale structuur.” Zodra dat gebeurt, zei ze, je kunt proberen om een behandeling te ontwikkelen om deze te activeren.
De studenten op ISSET kwam met een idee voor een microzwaartekracht experiment met fruitvliegjes. Om meer te leren over bewegingsstoornissen, gebruikt ze een gemuteerde vorm van fruitvliegjes, of Drosophila–degenen met misvormde vleugels. Het idee was om te proberen na te bootsen symptomen van de ziekte van Parkinson.
Voor het verkennen van deze verschijnselen, de studenten waren in staat om te controleren van het gedrag van een soortgelijke fruitvlieg op Aarde. “De schoonheid van de Ruimte Tango setup is dat je meer of minder hebt continue monitoring,” Keeble zei.
“Je hebt duizenden van laboratoria op Aarde, die werken in de richting van medische oplossingen,” Keeble zei. “Dan heb je [twee labs] daar in de ruimte die’ s werken op dit spul. Er zijn zoveel mogelijkheden om te komen met oplossingen voor medische problemen naar beneden op de Aarde. Het is gewoon het vinden van de juiste experimenten en het verkrijgen van toegang tot het ruimtestation om het te doen.”
Hoe platwormen regeneratie in de ruimte heeft lessen voor de behandeling van kanker op Aarde
Aan de Tufts University in Medford, MASSACHUSETTS, bioloog Michael Levin nam een grote interesse in de Ruimte Tango ‘ s setup en was een van de eerste om te werken met Clements en Kimel ontwikkelen van experimenten voor de ruimte.
“We vonden het gewoon een unieke kans,” Levin zei. “Het is heel moeilijk om dingen op. Dus zeiden we: ‘Ja, absoluut,’ en ontwierp een experiment, en ze hielpen ons krijgen tot de ruimte, waar het verbleef ongeveer vijf weken uit te voeren, en kwam daarna weer naar beneden.”
Levin is geïnteresseerd, in het bijzonder, in de regeneratieve geneeskunde en om te studeren, hij maakt gebruik van de platwormen, die een buitengewone capaciteit om zichzelf te genezen.
De groep experimenteerde met het snijden van platwormen in stukken–hoofd -, midden-stukken, en de staarten–om te zien hoe ze zou regenereren in de ruimte. Het resultaat was, dat alle de tails groeide hoofden, en al de hoofden groeide staarten. En een worm uit van 15 groeide de twee hoofden van de midden-fragment, een resultaat dat Levin is buitengewoon zeldzaam in de normale regeneratie van de gebeurtenissen.
Volgens Levin, de resultaten van dit soort experimenten kunnen leiden tot behandelingen voor kanker en manieren om te groeien nieuwe ledematen, reparatie ruggenmerg en de juiste ontwikkelingsproblemen in embryo ‘ s. “Als we begrepen wat er aan de hand met deze wormen, dan zouden we de antwoorden op veel van de vragen die we hebben over de geneeskunde en de biologie, en Levin zei. “Deze dingen zijn geweldig.”
“Het blijkt dat sommige van de veranderingen die deze wormen onderging worden in de ruimte zijn veranderingen op de lange termijn, en dus gaan we verder analyseren–waarschijnlijk voor jaren,” zei hij.
“Het idee dat we echt kunnen doen van een experiment in de ruimte, ik had nooit gedacht dat haalbaar is,” Levin zei.
Download dit artikel als PDF (gratis registratie vereist).
Onderzoek in de ruimte als een zakelijke kans
Natuurlijk, het doen van experimenten in de ruimte is niets nieuws. Het heeft een lange geschiedenis, die begint in 1957, toen de Russen gestart met een hond in de ruimte op de Spoetnik 2. En voor decennia de biologische studies zijn uitgevoerd op alles van planten om mieren te celculturen materiaal van wetenschappelijke experimenten. Nu, echter, lijkt anders.
Niet alleen de vooruitgang in de technologie een revolutie wat mogelijk is te bereiken in deze experimenten, in het gebied van sensoren, monitoring, camera ‘ s en rekenkracht, “het andere ding dat is nu anders is, is dat we beter weten vragen te stellen,” Levin zei. “We hebben dus een betere en betere technologie, beter instrumentatie, meer kennis van wat het is en hoe het analyseren van deze dingen.”
En een belangrijke factor in het succes van de Ruimte Tango ‘ s lab is dat in het verleden zijn de meeste missies zijn “een en gedaan,” Levin zei: “in de betekenis dat je iets omhoog, breng het met u wanneer u weer beneden kom.” Maar met het ISS, er is het potentieel voor de lange-termijn experimenten.
Wanneer de Ruimte Tango begon te werken op het ISS, Clements: “het was gewoon gek hoe ingewikkeld het was voor de onderzoekers, of een bedrijf, om iets te doen. De ruimte-industrie is een van de weinige sectoren die zet de complexiteit neer op de klant,” zei hij. “Het was heel moeilijk voor mensen om iets te doen.” Clements zag een noodzaak, aangezien de markt niet wordt onderhouden–en een kans te bieden een unieke kans.
“Als je deze verkopen als een ‘space kans,’ mensen direct mentale barrières over hoe moeilijk het is, of ze willen praten over ‘zullen we landen op de maan?'” Clements zei. “Maar als je praat over het als een soort van de fysica ding over het benutten van microzwaartekracht, en wat doet die? Hoe verandert dat uw proces? Dan wordt het gemakkelijker sales pitch. “We zijn zeker dat er nieuwe parameters, en dat is wat TangoLab-1 gebouwd.”
De exomedicine experimenten zijn uitgevoerd in de US National Laboratory op het ISS.
Afbeelding: Ruimte Tango
Ruimte Tango was al gevlogen half dozijn exomedicine-gerelateerde missies, maar ze zijn uitgevoerd in kleine laboratoria die omhoog zou gaan en terug te keren, of ze iemand anders lab–niet hun eigen, stationaire lab op het ISS. In TangoLab-1, dat is blijvend, ze kunnen rennen en met 21 verschillende soorten experimenten op een bepaald punt in de tijd.
Om dit te doen, Ruimte Tango gevestigd in een Space Act Agreement met de NASA in juni 2017, waardoor het functioneren van het platform op het ISS. Het was niet makkelijk te krijgen, en op slechts een paar bedrijven hebben momenteel.
Clements en Kimel zijn niet de enigen die de enorme potentiële zakelijke kansen die aan het experimenteren in de ruimte kan bieden aan particuliere bedrijven. Howie Diamant, een venture capitalist is gevestigd in San Francisco, is het werken met Ruimte Tango sinds 2015. “Ik bewonderde hun drukte,” zei hij. “Het was niet alleen maar een idee op een whiteboard–ze waren eigenlijk uitvoeren tegen.”
Diamond ziet ruimte als een enorme kans voor bedrijven.
“Ik groeide op, je kijkt naar de ruimte als een bestemming,” Diamond me verteld. “Nu, u moet het zien als een bron-en je moet het zien als een levensvatbare bron. Je denkt: ‘Wow! Hoe kunnen we profiteren van deze bron aan het oplossen van grote problemen op Aarde?’
“Het lijkt wel science fiction-y,’ zei Diamond, “maar het is eigenlijk gebeurt. Het is een dynamische en vervalt de markt.
“Er is veel geld in deze sector,” Diamond zei. “Ik denk dat $15 miljard werd geïnvesteerd door de privé-sector, zoals in de gecommercialiseerd de verticale ruimte. $5 miljard specifiek kwam van VCs, de meerderheid afkomstig uit de afgelopen drie jaar.” Hij ziet het ook als een steeds sneller bewegende gebied dan andere hot-knop sectoren in tech, zoals virtual reality. “De commercialisering van de ruimte is veel verder en veel meer dynamisch en innovatief dan de virtuele werkelijkheid is,” zei hij, “en het is meer praktisch toegepast.”
“Deze industrie is afgeschermd van de concurrentie voor een lange tijd, al tientallen jaren,’ zei Diamond. “Er was nooit een boom in de ruimte, want het was gewoon zo moeilijk om er te komen. Het was net zo duur.” De daling in de kosten nu, zei hij, leidt tot veel concurrentie.
En meer concurrentie kan leiden tot meer doorbraken in exomedicine. “Met bedrijven als NanoRacks en Ruimte Tango toegankelijk te maken in de handel om dit te doen, het gaat om het openstellen van dit veld van exomedicine enorm als de tijd gaat verder,” Keeble zei.
Wat is de volgende stap de Ruimte voor de Tango?
In November 2017, Ruimte Tango ‘ s OA-8 missie gestart met een ruimtevaartuig Cygnus (van lucht-en ruimtevaart fabrikant Orbital ATK) in een baan en aangemeerd aan het ISS. Cygnus is in wezen een onbemand ruimtevaartuig dat draagt crew levert, vracht en experimenten. Cygnus werd de nieuwe plaats voor het hosten van een experiment uitgevoerd door de non-profit Hogere Banen die onderzoekt de gevolgen van de straling. De OA-8 missie leverde ook vier extra ladingen TangoLab-2.
Ruimte Tango ook vier ladingen aan de SpX-13-missie in December 2017, en een daarvan was een Anheuser-Busch experiment om meer te leren over de productie van gerst zaad van de blootstelling en de kiemkracht proces–met het doel van een dag als eerste bedrijf op het brouwen van bier op Mars. Ruimte Tango zal het verzenden van ladingen aan de SpX-14-missie in het begin van April 2018; het zal onder andere Anheuser-Busch experimenteren en verschillende andere experimenten. Het bedrijf is van plan om door te gaan missies in de nabije toekomst.
Meer dan ooit, Kimel ziet ruimte als een grote, onontgonnen grens in de geneeskunde in die de na te streven biomedische oplossingen. “We zijn geen grootse claims’, zei hij. “We zeggen niet dat we het gaan om kanker te genezen in twee weken. Wat we zeggen is dat het in principe onbekend. Het is een belangrijke eerste stap in de ontdekking.
“Wat als de volgende medische doorbraak niet op de planeet Aarde?”
Download dit artikel als PDF (gratis registratie vereist).
Zie ook:
Video: Hoe Kentucky-gebaseerd Ruimte Tango is het maken van een impact met microzwaartekracht (TechRepublic)Hoe Mark Shuttleworth werd de eerste Afrikaanse in de ruimte en start met een software-revolutie (TechRepublic)Overmatig cheesy en tactloos Falcon Heavy stunt vult de ruimte vacuüm (ZDNet)Grafeen tests reden voor een feest in de ruimte experimenten (ZDNet)#WeAreNotWaiting: Diabetici zijn het hacken van hun gezondheid, omdat de traditionele systemen gefaald hebben ze (TechRepublic)
Verwante Onderwerpen:
CXO
Digitale Transformatie
Tech Industrie
Smart Cities
Cloud
0