糖尿病患者に朗報です！この宇宙での実験には多くの利点があります...

この記事の専門家：ヤン・チャオ、中国科学院大学化学博士

この記事の査読者: 李雪洋、中国科学院大連化学物理研究所ポストドクター研究員

今日の午後、中国の宇宙ステーションの「天宮教室」は地上と地球の対話方式を継続し、第2回目の宇宙教育活動を開始した。

それぞれの宇宙実験は興味深く、実用的な情報も満載です。

私たちの愛らしいビング・ドゥエン・ドゥエンも、この重要な法則を皆さんに説明するために宇宙に行って、教材になることを「強いられた」のです!

それでも覚えられないなら、宇宙ビジネスに携わるビング先生に申し訳ないです！

Bing Dwen Dwen が追い出された後、どんな奇妙なことが起こりましたか?

宇宙放物線実験では、王亜平先生が人気のビン・ドゥエン・ドゥエンを教材として使用しました。彼女は軽く押すだけで、ビング・ドゥエン・ドゥエンに簡単に数回のバック宙をさせました。もし彼女が地面に落ちたビン・ドゥエン・ドゥエンを放していたら、それはとっくに地面に落ちていただろう。

それから王先生はビン・ドゥエン・ドゥエンをそっと一方向に投げました。再び、Bing Dwen Dwen は地面に倒れたときのように「下に」落ちることはなく、投げた方向にほぼ一定の速度で前進しました。何故ですか？

これは、慣性の法則とも呼ばれるニュートンの第一法則によって説明する必要があります。皆さんは中学校の物理の教科書に載っていた定義をまだ覚えていると思います！すべての物体は、外部からの力が作用していないときは静止しているか、等速直線運動を続けています。

ビン・ドゥエン・ドゥエンを一方向に投げると、地球の重力と他の天体の重力によって等速円運動の向心力が生まれます。この向心力により、ビング・ドゥエン・ドゥエンと宇宙ステーションは地球の周りを回転します。しかし、宇宙ステーションの内部から見ると、宇宙ステーションを基準系とすると、Bing Dwen Dwen は基本的に加速しません。 Bing Dwen Dwen は前方慣性を持っているため、等速直線運動を近似できます。手を離す過程で Bing Dwen Dwen に力が加わらない場合は、Bing Dwen Dwen は静止したままになります。

なぜ王亜平先生は授業の中で常に「近似的な」等速直線運動を厳密に強調するのでしょうか?これは、天宮は宇宙にあるにもかかわらず、宇宙ステーションは依然として他の力の影響を受けるためです。

たとえば、ビン・ドゥエン・ドゥンが前進するとき、宇宙ステーション内の空気はドゥン・ドゥンに非常に小さな後方抵抗を加えます。これは空気抵抗です。宇宙ステーションが十分に「長い」場合、Bing Dwen Dun の速度は前進中に徐々に低下し (長時間続く場合があります)、最終的には宇宙ステーションとともに比較的静止した状態になります。

宇宙から見ると月はより大きく、より明るく見えるのでしょうか?

宇宙で私たちが地球にいるときよりも月が近かったら、月は大きく見えるでしょうか？

いいえ、月は地球から38万キロ離れていますが、中国の宇宙ステーションは地球からわずか400キロしか離れていません。この距離は38万キロメートルに比べればごくわずかです。したがって、宇宙ステーションから見ても地球から見ても月の大きさは同じです。

しかし、大気や雲の干渉がなければ、宇宙ステーションから見える月はより鮮明で明るくなります。

地球から見た月（出典：著者撮影）

無重力環境は人間にどのような利益をもたらすのでしょうか?

無重力環境では、物質はより均一に混合される。

王亜平教授が行った水と油の混合実験と同様に、地球上では水と油は均一に混ざることはなく、重力の作用により密度の違いにより層に分離します。

無重力環境では、混合物を均一に混ぜることができ、地上では不可能な特殊な合金を作ることができます。

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無重力状態では結晶はより均一に成長する

「宇宙でのタンパク質結晶成長」実験は、世界の有人宇宙活動における重要な科学研究プロジェクトです。

地上では重力の影響により、純粋で大きなタンパク質結晶を生成することは極めて困難です。しかし、宇宙の無重力状態では、タンパク質結晶は地球上よりも純粋で大きくなります。

国際宇宙ステーションでは、インスリンの結晶化など、タンパク質結晶の成長を促進する実験も行われています。宇宙で生成されるインスリン結晶は高品質であり、インスリンモノマーとは異なる六量体インスリン結晶を形成できます。モノマーインスリンと比較して、ヘキサマーは注射後に徐々に溶解してモノマーを血液中に送達することができます。これにより、より遅い送達速度を持つ新しいインスリンの開発が可能になり、糖尿病患者の治療の改善に非常に重要になります。

地球上で生成されたインスリンと宇宙で生成されたインスリン（出典：doi.org/10.1016/0022-0248(96)00325-9）

微小重力冶金により新しい特性を持つ金属が生まれる

人類は何千年もの間金属を精錬してきましたが、航空宇宙技術の発達により、宇宙での金属精錬が徐々に始まりました。

宇宙冶金学は、宇宙冶金学とも呼ばれ、宇宙船の特定の超高真空および無重力の宇宙環境で金属を製錬する技術です。重力によって引き起こされるさまざまな干渉を排除することで、新しい特性を持つ金属を得ることができます。

1969年、ソビエト連邦はソユーズ6号宇宙船で宇宙の微小重力条件下での溶接と合金の溶解および凝固の実験を完了し、人類の宇宙冶金の歴史を築きました。宇宙空間の微小重力環境では、表面張力と拡散が主な制御要因になります。微小重力下では、密度の違いによって重力が落ち着いたり浮力が上昇したりすることはないため、液体内の泡は浮力によって上昇しません。たとえば、発泡金属材料は、その低密度と強力な衝撃吸収能力により、広く注目を集めています。

宇宙の夢、中国の夢、

世界は注目し、尊敬しています。

星空は明るく、神州は輝いています。

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