유럽 우주 생명 물리학 프로그램

European Programme for Life and Physical Sciences in Space

ELIPS - 유럽 우주 생명 및 물리 과학 프로그램 및 국제 우주[1] 정거장을 이용한 응용 프로그램은 2001년에 시작되었으며, 향후 5년간 활동을 포함하도록 의도되었다.유럽우주국(ESA)의 이 초중력 프로그램은 선택적인 프로그램으로, 현재 17개 ESA 회원국이 참여하고 있다.ELIPS 프로그램은 국제우주정거장 및 사운딩 로켓과 같은 기타 무인 임무 플랫폼에 대한 기초 및 응용 생명 및 물리 과학 연구를 준비하고 수행합니다.ELIPS는 유럽의 초기 미소 중력 프로그램인 EMIR 1&2와 콜럼버스, MFC를 위한 미소 중력 시설의 계속이다.

엘립스

ELIPS(European LIfe and Physical Science in Space)는 우주에서의 과학과 응용을 위한 유럽우주국(ESA)의 연구 프로그램이다.대부분의 실험은 국제우주정거장에서 이루어지지만, 낙하탑, 포물선 비행, 음향 로켓, 로봇 궤도 캡슐과 같은 짧은 시간 또는 긴 시간 동안 무중력 상태를 제공할 수 있는 다른 미션 플랫폼도 이용된다.미래의 인간 우주 탐사에 대비하기 위해 다양한 지상 기반 조사가 수행되며, 특히 침상 휴식 연구, 격리 연구("아날로그") 및 이온 빔 시설에서 방사선의 생물학적 영향에 대한 조사가 수행된다.

주요 연구 분야는 유체물리학, 재료과학, 기초물리학, 생리학, 생물학과 외부생물학이다.1년 동안 약 30개의 ELIPS 지원 실험이 ISS에서 수행되며, 모든 플랫폼에서 총 100개의 조사가 이루어집니다.전체적으로 약 1500명의 과학자들이 ELIPS 프로그램에 참여하고 있다.모든 실험에 대한 간단한 설명과 결과는 Erasmus Experiment Archive(EEA)에 보관되어 있습니다.

ELIPS는 ESA 내의 옵션 프로그램으로, ESA 평의회에서 장관급으로 15개 참가국의 신청을 받아 3~4년마다 실시합니다.현재 ELIPS 4는 2013~2016년 기간을 커버하고 있습니다.ELIPS 4 기간에는 210개의 예산이 부여되었다.-MEuro.참가국은 오스트리아, 벨기에, 체코, 덴마크, 프랑스, 독일, 그리스, 아일랜드, 이탈리아, 노르웨이, 네덜란드, 스페인, 스웨덴, 스위스, 영국, 루마니아, 캐나다 등이다.차기 각료회의는 2016년에 개최될 예정이다.

역사

ELIPS 프로그램은 2001년에 정의되었으며 향후 5년간의 활동을 포함하도록 의도되었다.ELIPS 프로그램은 국제우주정거장 및 사운딩 로켓과 같은 무인 임무 플랫폼에 대한 기초 및 응용 생명 및 물리 과학 연구를 준비하고 수행합니다.ELIPS는 초기 유럽 미소 중력 프로그램인 EMIR 1&2와 콜럼버스, MFC를 위한 미소 중력 시설의 계속이다.

첫 번째 ESA 미소 중력 프로그램에서 EMIR 1&2 및 MFC 프로그램까지

1980년경에는 미소 중력 연구 개발을 위한 일관된 유럽 전략의 부재가 명백한 실질적인 장애물이 되었다.자금의 조정 부족은 첫 번째 스페이스랩 미션 이후 비행을 위한 실행 가능한 해결책이 아니었다.해결책은 ESA가 대표단에 제안한 미소 중력 연구 프로그램이 되었다.1982년 1월, 이 프로그램의 1단계는 실현되었고, 생물학, 유체 물리학 및 추가 프로그램으로서 ESA 조정 하에 최초의 사운딩 로켓의 비행 등 비용이 많이 들고 필요한 3개의 다중 사용자 시설에 자금을 지원하기로 되어 있었다.1985년 2월 대표단은 지금부터 유럽 미소 중력 연구 프로그램 1 또는 EMIR-1로 불리는 미소 중력 프로그램의 단계 2를 승인했다.첫 번째 자금조달 기간은 4년으로 1988년과 1991년에 두 번의 연장이 이루어졌으며, 이는 본질적으로 1999년까지 전반적인 자금조달 패키지를 제공했다.따라서 EMIR-1은 사실상 15년의 기간을 커버했습니다.

EMIR-2는 국제우주정거장의 이용을 개시할 때까지 연구활동을 커버하는 것을 목표로 하고 있으며, 2001년에 개시될 것으로 예측되고 있다.그것은 1995년에 부분적으로만 승인되었고, 이는 향후 수년간 활동 수준을 감소시켰다.ISS의 활용이 지연됨에 따라, 자금을 확충해야 했고, 이는 1990년대 중반보다 실험 실행률이 현저히 낮아졌다.

ISS에 대한 ESA의 주요 공헌인 12.8미터의 콜럼버스 모듈은 비용상의 이유로 점차 절반 - 6.4미터로 감소하였다.또한 NASA와의 물물교환 협정에 따라 콜럼버스 자원의 51%가 ESA를 위해 유지되었고, 나머지는 이용 협정에 따라 NASA가 사용할 수 있게 되었다.이러한 조치의 효과는 ESA가 콜럼버스, 콜럼버스 또는 MFC에 4개의 미소 중력 전용 시설을 배치할 수 있다는 것이었다.MFC 프로그램은 1995년 9월 콜럼버스 프로그램과 함께 승인되었으며, 콜럼버스 연구 시설인 Biolab, Fluid Science Laboratory(FLS), Material Science Laboratory(MSL)를 1차 [2]실험과 함께 제공하였다.

이러한 발전에 수반해, 러시아가 건설한 우주 정거장 MIR는 국제 파트너에 의해서 점차적으로 이용되어, 향후의 국제 우주 정거장, ISS의 건설과 활용에 있어서의 경험의 기초가 되었다.

ELIPS 프로그램의 목표

ELIPS 프로그램은 ISS의 개발과 이용에 대한 유럽의 투자가 광범위한 과학적 결과를 가져올 수 있도록 보장하는 필수 프로그램이다.ELIPS 프로그램은 글로벌 협력을 촉진하고, 국제 연구 요청 및 안전 점검의 유지 및 강화를 도모한다.ELIPS는 또한 시설 개발 및 자원 활용 측면에서 유럽의 조정을 촉진한다.처음에, 총 229개의 실험 제안이 독립적인 동료들에 의해 추천되었고 ESA의 인간 우주 비행 실험 데이터베이스에 있었다.이들 제안서에는 1000개 이상의 유럽 과학자와 125개 가까운 비우주 연구 개발 기업이 이름을 올렸다.

국제우주정거장 시대가 시작될 때까지 유럽의 실험 활동은 유럽우주국(ESA)이나 독립적인 국가 우주 프로그램을 가진 유럽 국가들로부터 시작되었다.실험은 NASA 우주왕복선에 탑승하여 특정 우주 연구소와 우주 합체 임무를 수행하거나 나중에 - 1990년대 초부터 - 러시아 우주선에 탑재된 탑재물로 비행되었다.후자의 주요 시설은 러시아의 우주 정거장 미르가 되었고, 그것은 15년 동안 지구 궤도를 돌았다. 하지만 러시아의 무인 포톤(초기에는 비온(위성) 위성 프로그램)도 ESA에 의해 이용되었다.이러한 공동 활동은 특정 사명을 수행하는 조건, 파트너의 권리와 의무 등을 규정한 다수의 양해각서 및 계약에 따라 규제되었다.

2001년경 ISS 시대가 시작되면서 ESA 활용 과학 프로그램과 인프라 측면은 관련성이 있지만 의사결정에 따른 두 개의 독립 프로그램으로 분리되었다.ELIPS는 과학 프로그램이 되었고, ISS 이용 프로그램은 ISS를 사용하는 모든 시스템 및 운영 측면을 다룹니다.개발 프로그램 예산에 따라 주요 요소는 ISS에 대한 주요 기여로 ESA에 의해 구축되었다.따라서 Automated Transfer Vehicle(ATV), 콜럼버스 실험실 및 추가 물물교환 요소 Node 2와 큐폴라 요소가 주요 공헌이었다.

국제우주정거장에 대한 ESA의 주된 공헌은 유럽 실험실 모듈 콜럼버스이다.2008년 2월 11일 STS-122 임무 중 ISS에 부착되었으며, 두 명의 유럽 우주비행사가 참여했다.레오폴드 아이하츠와 한스 슐레겔.이 이정표를 통해, ESA는 ISS의 완전한 이용권을 얻었으며, 이는 ISS의 비 러시아인 부분의 8.3%에 해당한다.

ELIPS 프로그램을 정의하는 연구 계획

ESA는 생명과학 및 물리과학의 연구 프로그램을 EC의 연구 프로그램과 일치시키기 위해 약 2000년을 선택했다.EC 프레임워크 프로그램은 ESA의 미래 연구 접근방식, 특히 연구팀의 국제화에 관한 주요 모델이었지만, 일부 지점에서의 선정 과정과 선정 기준은 EC와 크게 달랐다.그 결과 ESA가 가지고 있는 목적과 수단과 EC의 일반적인 목적 사이의 공통 분모는 다음 표제에서 찾을 수 있다.건강 증진 산업 개발 및 환경 보호.

이러한 영역에서 ESA의 역량은 ISS 탑승 시 구현된 지상 기반 기준 실험과 활동에 대한 결합 구현으로 정의되었다.

건강 개선 측면은 ISS 활동과 관련된 인간 생리학 및 생물학 연구의 일부로 다루어진다.

산업개발은 대학 연구자, 산업연구자, ESA의 팀 구성 형태로 10년 이상 ESA가 운영하는 마이크로 중력 응용촉진 프로젝트(MAPs)의 토대에서 화두로 제시되고 있다.

환경관리는 ISS가 좋은 플랫폼을 제공하는 지구관측과 상당한 관련이 있다.

유럽 연구 계획

ELIPS 프로그램이 정의되기 전까지 유인 우주 프로그램 하에서 유럽 우주 연구국에 의해 구현될 유럽 연구 계획은 정의되지 않았다.연구계획은 다음과 같은 여러 가지 기준을 바탕으로 작성되었으며, 그 중 하나는 전반적인 주요 주제이다.따라서 ELIPS 프로그램을 시작으로 제안은 원칙적으로 전략적으로 정의된 다음 주요 [3]범주 중 하나에 속해야 한다.

  • 자연을 탐험하다
  • 건강의 향상
  • 혁신적인 테크놀로지와 프로세스
  • 환경을 배려하다

이러한 전략적 제목 아래에서는 ESA의 연구 초점과 관련하여 6개의 주요 연구 영역이 자연스럽게 나타나며, 이러한 분야에서는 14개의 소위 초석이 식별된다.

  • 기초 물리학

- 특히 복잡한 플라스마 및 먼지 입자 물리학 조사 입자의 3차원 거동을 이해하는 데 중점을 두는 것 기본 분자 현상을 재현하는 플라즈마 및 집적 진공 또는 대기 환경에서 무중력 상태가 요구되는 공정.

- 냉원자 및 양자유체에 대한 연구, 특히 중요한 의미를 부여합니다. 우주에서의 차가운 원자 시계의 개발과 활용을 달성할 수 있습니다. 지구에서는 정확도 수준에 도달할 수 없습니다.

  • 유체 및 연소 물리학

- 다음과 같은 유체 및 다상 시스템의 구조와 역학 연구 임계 유체, 바이너리 및 삼원계 및 입상 물질, 비결정성) 지구 중력장의 거시적 규모로.단수의 흥미는 또한 중심 기하학에서의 유체 흐름과 다원소의 진화이다. 거품이나 유화제 같은 시스템.

- 가스, 액체 또는 고체 연료로 연소 실험을 수행하여 부력에 의해 지구에 중첩되는 현상을 정량적으로 조사하다 대류

  • 재료 과학

- 액체 금속의 열물리학적 성질을 측정하기 위해 달성 가능한 조건에서만 용기 없는 샘플 처리 가능성 무중력 상태에서

- 중력에 의한 영향을 제거하여 우주에서의 실험을 통해 신소재와 공정을 얻을 수 있습니다.이것. 에 대한 이해를 포함합니다. 금속, 무기 및 유기 물질, 생물학적 고분자의 결정 성장과 응고 메커니즘.

  • 생리학

- 통합생리학 영역에서 저중력 등 극한조건이 전신에 미치는 영향 연구 예를 들어 심혈관 호흡 및 감지기 계통의 규제.

- 중력 감소 조건을 사용하여 부하가 근육 및 뼈 생리학 기능 요소에 미치는 영향을 학습합니다. 근육위축과 골량전환이 있어요

- 중력이 자세, 운동, 인지 제어에 미치는 영향을 신경과학 분야에서 이해한다.

  • 우주/외생물학과 행성 탐사

- 생명의 기원, 진화, 분포 분야에서 극한 조건에서의 생물 생존 가능성 연구 지구, 우주 및 (시뮬레이션된) 행성 환경입니다.

- 인간 행성 탐사에 대비하여 방사선량의 영향을 정량화하고 그 영향을 조사한다. 인간에 대한 고립감 같은 거 말이야또한 식별을 위한 과학적 지식 기반을 개발하고 사내 자원의 활용.또한 장기간에 걸친 행성 임무에 대한 생명 유지 장치도 연구하십시오.

  • 생물학

- 세포발달생물학 영역에서 중력환경의 변화가 발달에 미치는 영향을 조사한다. 세포와 생식을 포함한 전체 유기체의 신호 전달에 특히 중점을 두고 있다. 유전자의 발현과 신경 발달.

- 중력 작용에 관여하는 유전자, 단백질 등 식물 생리학 기계 감각 요소 분야 연구

- 생체공학 분야에서는 세포 효력을 조절하는 매개체의 무중력 상태 및 세포 내 플럭스 상태에서의 연구 세포-세포 간 상호작용뿐만 아니라 분화도 가능합니다.

선택 과정

ELIPS 프로그램은 필요한 하드웨어를 개발하고 실험에 비행 기회를 제공하는 등 선택의 모든 측면을 다룬다.ESA는 자문 위원회와 유럽 과학 재단(ESF)의 독립 전문가에 의해 ELIPS 프로그램에 따른 과학 우선 순위를 정의하는 데 있어 지도되고 있다.이러한 논의의 결과로 ESF는 ELIPS 프로그램 제안과 기초 연구 계획을 권고했다.개별 실험이나 프로젝트의 선정 과정은 ESA가 과학계에 제안서를 제출하기 위한 전용 요청으로 시작된다.이것은 기회의 발표(AO)라고 불립니다.ISS의 마지막 주요 AO는 2009년으로 생명과학 실험의 AO는 NASA, JAXA 및 CSA와 국제적으로 조정되어 ILSRA-09(국제생명과학연구발표)로 명명되었다.이와 동시에 ESA는 ISS의 물리과학 및 음향 로켓의 물리/생명과학 실험을 위해 AO-2009를 발표했다.드롭 타워 및 포물선 비행과 같이 일부 덜 복잡한 플랫폼의 경우, ELIPS는 언제든지 제안을 받을 수 있습니다.연구 제안은 독립 전문가(동료 검토)에 의해 과학적으로 평가되며, 바람직하게 발견될 경우 초기 타당성 평가를 수행한다.ELIPS 프로젝트 연구 풀의 공식 선정을 위해 전체 합격자는 ESA의 인간 우주 비행, 초중력 및 탐사를 위한 프로그램 위원회로 보내진다.

실행

ELIPS 풀에 선정된 프로젝트에 대한 실험은 실용적이면 바로 구현되며, 이는 실험의 복잡성과 비용에 크게 좌우됩니다.ISS에 대한 실험의 경우, 선택에서 실현까지 일반적으로 2년, 경우에 따라서는 최대 10년이 걸린다.실험 하드웨어는 일반적으로 ELIPS 프로그램에 의해 제공되지만, 참여 연구진은 국가 원천에서 자체적으로 자금을 찾아야 한다.ESA는 (ISS에 있는 경우) 우주로의 모든 운송, 운영 비용 및 승무원 자원에 대한 추가 책임을 집니다.점점 더 규모가 크거나 복잡한 실험에서는 특히 크고 복잡한 실험에 대해 다른 ISS 파트너(NASA, JAXA, CSA 또는 Roscosmos)와의 협력이 요구되기도 한다.

수행된 실험의 원시 및 보정된 데이터는 분석을 위해 과학자에게 제공되지만, 원시 및 보정된 데이터는 공식적으로 ESA의 소유물로 유지되는 반면 처리된 데이터는 과학자의 소유물이 된다.

ISS 설비

ESA는 ISS에서 예상되는 연구 영역을 지원하기 위해 여러 개의 실험실 시설을 건설했다.주요 제품은 바이오랩, FSL(Fluid Science Laboratory), 재료과학연구소(MSL), 유럽생리학모듈(EPM), 유럽드로어랙(EDR)이다.미항공우주국(NASA)과의 물물교환 계약 하에 미량중력과학 글로브박스(MSG)와 음수 80도 ISS용 냉동고(MELFI)가 제공되었다.ISS 외부의 노출 과학에 대해 ESA는 유럽 기술 노출 설비 및 (EuTEF)를 제공했습니다.2008년 2월에 콜럼버스와 함께 SOLAR이 18개월 후에 반환되었습니다.

이 시설은 다중 사용자 시설로 구축되었으며, 이러한 이유로 개별 실험을 위한 상당한 적응성과 유연성을 제공합니다.

일반적으로 물리과학 및 생물학 시설은 과학적 목적에 따라 맞춤형 실험 모듈을 제공합니다.생리를 위해 일련의 기구들이 수용된다.

재료 과학 연구의 경우 일반적으로 재료 샘플의 용융과 고화를 가능하게 하는 용해로가 필요한 반면, 유체 과학 연구는 유체 샘플에 미리 정해진 자극과 다양한 자극이 주어질 때 유체의 현장 모니터링을 위해 정교한 이미징 기술이 필요합니다.

생물학 샘플은 일반적으로 조사 또는 처리 전, 조사 중, 처리 후 온도 제어 환경을 필요로 하며, 예를 들어 식물 재료는 일반적으로 광질과 가스 조성 측면에서 제어된 대기를 필요로 한다.또한, 이러한 반자동 환경에서의 생물 연구에는 폐기물 관리 및 제어 시스템이 필요합니다.

탑승 승무원을 시험 대상으로 하는 인체 생리학 분야의 연구는 특정한 측정 및 자극 장비를 필요로 한다.EPM 설비에는 이러한 다중 사용자 모듈이 다수 포함되어 있으며 특정 용도 및 설정을 위해 추가 Experiment Specific Equipment가 구축되어 있습니다.마지막으로 NASA는 ESA와의 협력 하에 콜럼버스에 인간연구시설 1&2(HRF-1&2)를 설치했다.ESA는 또한 HRF-2와 NASA의 Destiny 연구실에 심장호흡기구를 배치했다.

기관들 간의 한 가지 일반적인 합의는 충분한 백업 옵션을 이용할 수 있는 동시에 장비의 중복을 피하는 것이다.두 가지 주장, 즉 1) 공간 사용을 위한 장비가 정의 및 제조에 매우 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸린다는 것과 2) 시간과 물리적 자원이 항상 ISS 탑승에 상당한 한계를 나타낼 것이라는 것을 이해했다는 것이 이러한 합의를 이끌어냈다.

ELIPS는 우주 기반 프로젝트와 지구 기반 프로젝트 모두에 자금을 제공합니다.

2001년의 최초 ELIPS 프로그램 제안에 따라, 이미 존재하는 과학 활동의 합리화가 제안되었다.목적은 이러한 다양하지만 본질적으로는 관련된 활동들 사이의 시너지 효과를 강화하는 것이었고, 좋은 우주 실험은 반드시 철저한 지상 기반 실험과 함께 선행되어야 하며, 안전 점검 과정은 실험만 하는 것보다 잘 준비되고 충분한 자금이 있는 실험 점수를 더 높게 받을 것이라는 주장이 제기되었다.통합되지 않은 가설을 근거로 들 수 있습니다.따라서 ELIPS 프로그램에 따라 전체적인 실체를 형성하고 자금조달을 위해 검토하도록 제안된 활동은 다음과 같다.

  • 유럽 드롭 타워에서의 단기 무중력 실험(자연 무중력 최대 4.7초, 최대 9초 이상 투석)
  • 비행기 포물선 비행에서의 단기 무중력 실험(20초 정도의 무중력 기간).이러한 비행은 보통 하루에 30개까지 반복 포물선을 적용한다.
  • 스웨덴 키루나에 있는 ESRANGE의 소위 사운드 로켓 캠페인에서 단기 무중력 실험(6~10분, 로켓 종류에 따라 다름)
  • 원심분리기, 가속기 및 방사선 시설과 같은 독특한 성격의 유럽 지상 기반 시설에 대한 접근
  • 화성으로의 완전한 우주 임무를 시뮬레이션하고 남극의 콩코디아 기지를 사용하는 Mars500 실험과 같은 지상 유사물에서의 분리 연구.

또한 초기에 EMIR 프로그램에 따라 자금을 지원받았던 산업, 대학 및 ESA 간의 민간-공공 팀 구성인 Microgravity Application Projects(MAP)의 지원을 계속할 것을 제안했다.ESA가 자금 지원을 위해 제안하고 선정하는 과학 그룹들의 회의 활동을 일반적으로 지원하는 주제 팀 활동 및 주제 팀 활동.

오늘의 ELIPS 프로그램

2010년 마지막 생명 및 물리 과학 연구 발표 결과는 인간 우주 비행, 미소 중력 및 탐사 프로그램 위원회(PB-HME)에 의해 공식적으로 승인되었다.선정 결과는 2010년 9월 인간 우주 비행 과학 뉴스레터 8페이지부터 보고되었다.2011년 6월 현재 "연구 풀"에는 총 258개의 실험이 있으며, 이 중 163개는 우주에서의 실험용이고 나머지는 지상 준비 실험용이다.

레퍼런스

  1. ^ ESA/PB-MG(2001)16, rev.3
  2. ^ [중력이 없는 세계 - 건강과 산업 과정을 위한 우주에서의 연구 by G.시버트 외유럽우주국 2001, ISBN92-9092-604-X.
  3. ^ ESA/PB-MG(2001)24

외부 링크