چرا آزمایش ها در شرایط بی وزنی بهتر است؟

آزمایش ها در شرایط بی وزنی به درک بهتر عملکرد داخلی سیستم های فیزیولوژیکی و بیولوژیکی کمک می کند؛ در نتیجه این آزمایش ها موجب پیشرفت در فناوری زیستی، توسعه دارویی، کشاورزی و علوم مواد می شود. همچنین خصوصیات منحصر به فرد فضاهای دارای بی وزنی امکان تولید برخی مواد خاص مثل کابل های فیبری با کارآیی بیشتر را هم ایجاد می کند.

سیستم ها و عملیاتی که تحت تاثیر بی وزنی مطالعه می شوند شامل کشش سطحی و تماس مایعات با سطوح، جریان های چند فازی و انتقال گرما، آتش و سوختن، انجماد و تغییر در اندام های زنده است.

در ادامه شما می توانید با برخی از فواید بی وزنی در علوم زیستی و فیزیک آشنا شوید.

فواید بی وزنی در علوم زیستی

زیست شناسی گیاهی

حس گرانش، برای بقای گیاهان روی زمین بسیار حیاتی است و گیاهان از طریق این حس جهت رشدشان را مشخص می کنند. در بی وزنی فرآیند انطباق با محیط گیاهان در نبود گرانش مطالعه می شود و از نتایج آن برای بهبود محصولات زراعی، افزایش تولید سوخت زیستی و تولید انواع جدید گیاهان مقاوم تر استفاده می شود.

نانو سیال و بیوتکنولوژی

بی وزنی آثار قابل توجهی در مکانیک سیالات دارد، بخصوص برای مطالعه دستگاه های زیست پزشکی که با مایعات سر و کار دارند و معمولاً برای انتقال داروها از آنها استفاده می شود و در مقیاس نانو امکان نشر مایعات درون آنها وجود دارد، بی وزنی کمک بسیار زیادی برای بهبود این نوع سیستم ها می کند.

مدل سازی بیماری های انسان

بی وزنی موجب اختلال در سیستم ایمنی و تحلیل عروق قلبی، استخوان ها و ماهیچه ها می شود که شبیه به پاسخ بدن به فرآیند پیری و بیماری های مزمن است؛ بنابراین در شرایط بی وزنی می شود با مدل های تسریع شده پیری، عملکرد داروها و آزمایش ها را تجزیه و تحلیل کرد.

کشت سه بُعدی سلول

برخلاف حالت عادی که سلول ها را در ظرف های پتری و به صورت صاف کشت می دهند، سلول ها در محیط بی وزنی ساختارهای سه بعدی پیچیده ای تشکیل می دهند. به دلیل شباهت این ساختارها با بافت های بدن، نمونه های موثرتری برای مطالعه رفتار سلول ها، داروهای ترمیمی و آزمایش داروهای بیماری هایی مثل سرطان و پوکی استخوان هستند.

تجزیه و تحلیل پروتئین ها و مولکول های بزرگ

ساختار پروتئین ها و مولکول های بزرگ عملکرد آنها را مشخص می کند، بنابراین تبلور، یک روش مطالعاتی بسیار مهم برای مولکول های بزرگ است. بسیاری از مولکول ها در بی وزنی، ساختاری منظم تر ایجاد می کنند و این مسئله به دانشمندان کمک می کند تا مولکول های پروتئین و هورمون هایی را که برای سلامتی مهم هستند بهتر مطالعه کنند. همچنین این روش به شرکت های دارویی برای بهبود اثربخشی داروهای خود نیز کمک می کند.

فواید بی وزنی در علم فیزیک

علم مواد

در مکانیک سیالات طرز انجماد آلیاژهای فلزی و نیمه فلزی بر خصوصیات نهایی آنها تاثیر می گذارد. انجماد این مواد در بی وزنی امکان تولید مواد جدید و بهبود فرآیند ساخت محصولاتی مثل مصالح ساختمانی و الکترونیکی را فراهم می سازد. همچنین مطالعه ساختار داخلی مواد در یک میدان مغناطیسی به بهبود طراحی سازه ها و مقاومت بهتر در برابر زلزله کمک می کند.

فیزیک مایعات

بی وزنی بیشتر به مطالعات ذرات کوچکی مانند مولکول ها کمک می کند. اگر بتوان مولکول های مایعات را در نبود حالت شناوری آنها مورد مطالعه قرار داد، در نتیجه می توان اطلاعات بیشتری در مورد قوانین اساسی حاکم بر ساز و کار آنها بدست آورد. به عنوان مثال مطالعات مایعات خاص در پاسخ به یک میدان مغناطیسی ممکن است به بهبود طراحی محصولاتی مانند سیستم ترمز، فنربندی صندلی و تجهیزات فرود هواپیما کمک کند.

دینامیک سیالات

شناوری مایعات به گرانش بستگی دارد و در نبود گرانش می توان علل اصلی حرکت مایعات و برخی ویژگی های آن مانند چگونگی انتشار و مقاومت در مقابل جاری شدن (ویسکوزیته) را مورد مطالعه قرار داد. این اطلاعات ممکن است به بهبود فرمولاسیون داروها و بهبود فناوری نانوسیال در دستگاه های پزشکی و ایجاد محلول های جدید برای ذخیره آب و انرژی کمک کند.

پدیده های سطحی

برخی فعل و انفعالات بین یک مایع و یک جامد به راحتی در بی وزنی بررسی می شود. نتایج حاصل از مطالعه مرزها بین مایع و جامد برای درک رشد باکتری ها در صنایع غذایی و جلوگیری از آلوده شدن غذاها بسیار موثر است. نبود گرانش ممکن است ایجاد مواد و آلیاژهای پیشرفته را نیز ممکن سازد.

احتراق

بی وزنی بر جنبه های مهم احتراق و سوختن مثل مشتعل شدن شعله و خاموش شدن آن تاثیر می گذارد. این اطلاعات می تواند به توسعه روش هایی برای افزایش علم راجع به فرآیندهای احتراق مثل نیروهای پیشرانه آن، بهبود ایمنی برابر آتش و آثار زیست محیطی ناشی از آتش سوزی کمک کند.

ساخت مدار

کاهش حرکات مایعات در بی وزنی موجب تولید مواد تجاری مانند فیبرهای نوری می شود. در نبود جاذبه، نقص های شبکه های کریستالی کاهش پیدا می کند و توانایی انتقال فیبرها را بهبود می بخشد که کاربردهای مختلفی در صنایع گوناگون دارد.

منابع

مقاله علمی و آموزشی «چرا آزمایش ها در شرایط بی وزنی بهتر است؟»، نتیجه ی تحقیق و پژوهش، گردآوری، ترجمه و نگارش هیئت تحریریه علمی پورتال یو سی (شما می توانید) می باشد. در این راستا مقاله ستاره دادگر در مجله دانستنیها، به عنوان منبع اصلی مورد استفاده قرار گرفته است.