国際宇宙ステーション（ISS）20年間の画期的科学成果を祝う

過去20年間、ISS搭乗の宇宙飛行士たちは、地球上では不可能な方法で科学研究を行ってきました。地上約250マイル（約400km）を周回するISSは、長期微小重力研究が可能な唯一の実験室です。

この20年間、ISSは数々の発見、科学的革新、ユニークな機会、歴史的ブレークスルーを支えてきました。この研究は宇宙探査を前進させるだけでなく、地球上の生活にも恩恵をもたらしています。

ISSでの20年間の有人滞在中に達成された主要な科学的ブレークスルーを以下に示します。

基礎疾患研究

アルツハイマー病、パーキンソン病、がん、喘息、心疾患——これらのいずれかがあなたの人生に影響を与えたなら、ISS研究もあなたに影響を与えています。微小重力研究がこれら疾患研究に新たな知見をもたらしました。地球の重力干渉なしで、アルツハイマー研究者は神経変性疾患を引き起こすタンパク質クラスターを研究しました。がん研究者は体内血液供給を助ける内皮細胞の成長を研究——腫瘍形成に必要な血液供給です。ISSで培養された細胞は地球上より良く育ち、新しいがん治療のテストに役立ちます。欧州宇宙機関の研究は気道炎症を定量化する診断ツール開発に貢献——宇宙飛行診断だけでなく、喘息など地球上の類似疾患診断にも応用可能です。

安定して燃える「冷炎」の発見

炎消火実験（FLEX）で燃料滴を燃焼させた際、予期せぬ現象が起きました。ヘプタン燃料滴が消えたように見えたが、実際には可視炎なしで燃え続けていました。火は2回消えた——一度は可視炎ありで、一度は可視炎なしで。ヘプタン燃料の大型滴が二重の燃焼・消火モードを持つことが初めて観測されました。第2段階は「冷炎化学熱放出」によって維持されていました。火と聞けば熱を連想しますが、ISSで生成された特殊な炎はもっと「涼しい」のです。

燃焼研究から重力を取り除くことで、炎の基本原理探求が可能になりました。冷炎は地球上でも生成されていましたが、すぐに揺らいで消えていました。ISSでは冷炎が数分間燃え続け、科学者により良い研究機会を与えました。通常の炎はスス、二酸化炭素、水を生成しますが、冷炎は一酸化炭素とホルムアルデヒドを生成します。これら化学的に異なる炎の振る舞いをより理解することで、より効率的で低公害な車両開発や、大規模火災抑制テスト、次世代有人探査機の消火剤選定に方向性を与える可能性があります。

新しい水浄化システム

ISSでの廃水効率的リサイクルは、補給ミッションによる水供給の必要性を減らします。より深宇宙へ進むにつれ補給は不可能になるため、これらシステムは必須です。JEM水再生システム（JWRS）は尿から飲料水を生成します。過去の有人宇宙船では尿と廃水は回収・貯蔵されるか、船外へ放出されていました。しかし長期宇宙ミッションでは水供給が制限要因になり得ます。

また、世界中の多くの人々が清潔な水にアクセスできていません。リスク地域は、ISS向けに開発された高度濾過・浄化システム技術を通じて清潔な水を得られるようになります。ISSの水再生システムは水を浄化・濾過し、宇宙飛行士が宇宙で使用する水の93%を回収・リサイクルしています。

薬剤開発

ISSで実施されたタンパク質結晶成長実験は、がんから歯周病まで多数の疾患治療に知見を与えました。人間のタンパク質を結晶化して研究することで、人体と潜在的治療法についてより深く理解できます。最も有望な成果の一つは、デュシェンヌ型筋ジストロフィー（DMD）に関連するタンパク質研究から得られました。DMDは治療法のない遺伝性疾患ですが、この研究に基づく治療法が臨床試験段階にあります。別の実験PCG-5では、治療用抗体キイトルーダ®をより均一な結晶形で成長させ、注射投与可能にする（従来は点滴投与）ことを目指しました。

筋萎縮と骨量減少への対抗

宇宙研究は、宇宙飛行士の骨・筋肉減少とその緩和策についての知識に大きく貢献しました。得られた知見は、骨粗鬆症など地球上の疾患に苦しむ人々にも適用可能です。微小重力が骨と筋肉に与える影響は、ユニークな研究機会を提供します。科学者たちは運動ルーチンと食事療法を開発し、宇宙飛行士が滞在中に経験するはずだった骨・筋肉減少を大幅に軽減しました。

月や火星の部分重力環境での将来探査に向け、微小重力が骨・筋肉に与える影響の緩和策を理解することは重要です。地球上では、骨・筋肉萎縮は正常な老化、座りがちな生活習慣、疾患によって起こります。微小重力でのこれら減少を研究することで、より良く理解し、地球上の人々への治療法創出につながる可能性があります。

微小重力での人体変化の理解

火星を目指す際、我々が直面する課題を知る必要があります。ISSでの長期滞在で、微小重力下での人体の予期せぬ変化が明らかになりました。例えば一部の宇宙飛行士が予期せず視力変化を生じ、これは現在「宇宙飛行関連神経眼症候群（SANS）」として知られています。この問題発見後、ISS研究がSANS理解のプラットフォームとなっています。

NASAのツインスタディでは、宇宙で1年間過ごしたスコット・ケリー宇宙飛行士と、地球に留まった双子のマーク・ケリー氏を比較しました。長期宇宙飛行が人体に及ぼす多様な影響について知見が得られました。スコット氏の遺伝子発現が変化し、宇宙滞在中もワクチンに適切に反応することが判明しました。

微小重力での食物栽培

補助食物を栽培する能力は、人類が地球からより遠くへ探査する助けになります。ISSでは多くの植物栽培技術が探求され、これらミッションへの準備が進められています。2015年8月10日、宇宙飛行士たちが初の宇宙栽培サラダを試食し、現在ではラディッシュも栽培されています。8種類の葉物野菜がベジ施設で栽培され、最適技術が絞り込まれています。

水やり、照明、植物栽培の新ソリューションをテストし、微小重力での食用作物栽培を実現する必要があります。ISSはこれらテスト実施と、植物が最も効果的に育つ条件の検証プラットフォームとして機能してきました。

微小重力での3Dプリント

ISSで初の3Dプリントが2014年に実施されました。Made in Space社製プリンターが数十個の部品を出力し、研究者たちが地上製造品と分析・比較しました。分析の結果、微小重力がプロセスに有意な影響を与えないことが判明し、3Dプリンターが宇宙でも正常に機能することが実証されました。後続実験ではリサイクルプラスチックを用いた造形も行われました。バイオファブリケーション施設では、超微細バイオインク層を用いて、微小重力下での人体臓器・組織プリントへの小さな一歩を踏み出しました。

ISSでのプリンターテストは、将来の宇宙ミッションが地球からの独立性を高める道を開きます。必要な物品を地球から送って旅程全体を運ぶ代わりに、3Dプリントで現地調達可能になります。リサイクル材料利用は、長期ミッションで限られた収納スペースを圧迫する廃棄物を有効活用できます。

自然災害への対応

乗組員の手持ちカメラ映像を核として、ISSは米国内外の災害対応活動を支援する軌道データ収集の積極的参加者となりました。宇宙飛行士は嵐や火災などの災害を進行過程で撮影し、雲量、洪水、地表変化を記録します。ISS搭載の雷イメージングセンサーは雷の分布と変動を検出し、悪天候予報精度向上に貢献します。これらデータにより、地上では得られない視点から、災害へのより情報に基づいた対応が可能になります。

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