giovedì 22 ottobre 2015

Come lavorano strumenti dei Rover e dell'Orbiter su Marte

Distribuzione della strumentazione scientifica sul rover Curiosity

Guardando rocce e terreni da lontano, ChemCam sparerà un laser e analizzerà la composizione elementare di materiali vaporizzati dalle zone inferiori a 1 millimetro sulla superficie delle rocce marziane e suoli. Uno spettrografo a bordo fornirà dettagli senza precedenti su minerali e microstrutture nelle rocce misurando la composizione del plasma risultante -. Un gas estremamente caldo fatto di ioni ed elettroni liberi di fluttuare ChemCam anche utilizzando il laser per eliminare la polvere dalle  rocce  di Marte e una telecamera per acquisire immagini estremamente dettagliate. La fotocamera è in grado di risolvere funzioni 5 a 10 volte più piccoli di quelli visibili con telecamere sui due rover Mars Exploration della NASA che hanno iniziato ad esplorare il pianeta rosso nel gennaio 2004. Nel caso in cui il rover Mars Science Laboratory non riesca a raggiungere una roccia o sperone di interessi, ChemCam avrà la capacità di analizzare da lontano.





                                                                               Laser-Induced Telerilevamento
                                                                 Lo strumento Laser-Induced telerilevamento per la Chimica e
                                                      le Micro-Imaging identificherà elementi atomici nelle rocce marziane. 
                                                         Image credit: NASA / JPL-

Dai 7 metri  di distanza, gli strumenti della ChemCam saranno in grado di: identificare rapidamente il tipo di roccia in fase di studio (per esempio, se è vulcanica o sedimentaria);  
determinare la composizione dei suoli e ciottoli
Perforazione su una roccia di Marte
;
di misurare l'abbondanza di tutti gli elementi chimici, compresi gli oligoelementi e quelli che potrebbero essere pericolosi per l'uomo;
riconoscere ghiaccio e minerali con le molecole d'acqua nelle loro strutture cristalline; misurare la profondità e la composizione di agenti atmosferici scorze sulle rocce; e,fornire assistenza visiva durante la perforazione di nuclei di roccia.


Lo strumento ChemCam ha due parti: un pacchetto albero e una unità di corpo. Sul montante vi è un telescopio per focalizzare il laser e la telecamera, un laser per vaporizzare superfici, e un telecomando micro-imager. Il pacchetto albero può essere inclinato o ruotato come necessario per una visione ottimale della roccia. La luce dal telescopio viaggerà lungo un collegamento a fibra ottica ad una unità corpo all'interno del rover. L'unità corpo porta tre spettrografi per dividere la luce al plasma nelle sue lunghezze d'onda costituenti per l'analisi chimica. L'unità corpo ha anche un proprio alimentatore e un'interfaccia elettronica al sistema informatico centrale del rover. A sviluppare gli strumenti ChemCam per la NASA sono stati il Laboratory di Los Alamos National (LANL) e il Centre d'Etude Spatiale des Rayonnements (CESR), con contributi di JPL, Ocean Optics Inc., e il Commissariato per l'energia atomica (CEA).

L'High Resolution Imaging Science Experiment (HiRISE) telecamera a bordo della NASA Mars Reconnaissance Orbiter prende spesso le immagini di dune di sabbia di Marte per studiare i terreni mobili. Queste immagini forniscono informazioni su erosione e movimento di materiale di superficie, sul vento e le previsioni di modelli, anche su i grani del terreno e granulometrie. Tuttavia, guardando oltre le dune, queste immagini rivelano anche la natura del substrato sottostante.
All'interno gli spazi tra le dune, è stata rivelata. una superficie resistente
e altamente fratturata. Il terreno fratturato è resistente all'erosione dal vento, e suggerisce che il materiale è roccia, ora frantumata da una storia di sollecitazioni di flessione o variazioni di temperatura, come il raffreddamento, per esempio.
In alternativa, la superficie
può essere uno strato sedimentario che un tempo era bagnato e ristretto e fratturato come si asciugava, come giganteschi crepe di fango. In entrambi i casi, le relative piccole e indistinte fratture hanno intrappolato al buio duna di sabbia marcia in testa. Ora le fratture sono diventati ben distinte, e permettono di esaminare l'orientamento e la spaziatura delle fratture per conoscere meglio i processi che li formano.
Questo punto di vista è un prodotto immagine da HiRISE osservazione ESP_042223_1890, preso 30 Luglio 2015, alle 02:33 ora locale di Marte, 8.719 gradi di latitudine nord, 67.347 gradi di longitudine est.

HiRISE è uno dei sei strumenti sul Mars Reconnaissance Orbiter. L’ University of Arizona, Tucson, opera con HiRISE, costruito da Ball Aerospace & Technologies Corp.. Jet Propulsion Laboratory della NASA, una divisione del California Institute of Technology di Pasadena, gestisce la Mars Reconnaissance Orbiter Project for Science Mission Directorate della NASA. Lockheed Martin Space Systems, Denver, hanno costruito l'orbiter e collaborano con JPL per farlo funzionare.

Viaggio inedito e un po' stravagante nel campo delle particelle elementari

Gigantesco magnete del Fermilab inizia il suo viaggio nei “calanchi”  della fisica quantistica
Due anni fa, un enorme magnete ha fatto la sua strada da Brookhaven, New York a Fermilab, Illinois, via Florida e il Mississippi. E non è la cosa più strana che su di esso è avvenuta.
 Il magnete in arrivo, un po’ portentosamente  al Fermilab.
Il magnete in arrivo al FermiLab


Jon Butterworth fa parte del gruppo di fisica delle alte energie UCL che dispone di 40 accademici, di ricerca , personale tecnico e 30 dottorandi. E’ uno dei più grandi gruppi degli Stati Uniti con aree di ricerca che abbracciano: teoria / fenomenologia, rivelatore, software e acceleratore R & S e l'analisi dei dati provenienti da LHC (Large Hadron Collider), materia e esperimenti su neutrini oscuri.
La  ricerca è focalizzata in 6 aree della fisica:
·         per capire il meccanismo di rottura della simmetria elettro-debole attraverso il bosone di Higgs e di altre misure con ATLAS e di condurre gli aggiornamenti di ATLAS per massimizzare questa comprensione;
·         comprendere la natura del neutrino e la sua relazione alla materia definita come antimateria, asimmetria e fisica oltre il Modello Standard (SM) tramite misurazioni a MINOS +, NEMO-III,
Nemo III
Nova e
 
SuperNEMO e lo sviluppo di nuovi modelli fenomenologici;
·         Sonda QCD nel nuovo ambiente di alta molteplicità, grandi spinte e molteplici interazioni che LHC fornisce e utilizzare i progressi compiuti a beneficio della nostra rottura come evidenzia il programma sulla simmetria elettrodebole e lo sviluppo di migliori modelli di struttura protone e interazioni QCD;
·         comprendere la natura della materia oscura attraverso la sua rivelazione diretta utilizzando i rilevatori LUX e LZ ;
·         sonda per la fisica a scale di energia oltre il LHC attraverso: uno studio di altissima energia (UHE) interazioni dei neutrini con ANITA / ARA, una misura di precisione del momento magnetico del muone con lesperimento FNAL g-2  e una ricerca del leptone carico come violazione sapore con l’esperimento COMET e l'incorporazione di questi dati in via di sviluppo o vincolare modelli della fisica oltre il SM (modello standard);
·         sviluppi di rivelatori a piombo di nuova generazione e acceleratori, in particolare rivelatori Xe basso fondo, rilevatori di liquido-Ar e accelerazione wakefield plasma protoni-guida;
Gran parte del  lavoro tecnico è in via di sviluppo con la produzione di acceleratori di particelle di nuova generazione, rivelatori e sistemi di lettura / DAQ che trovano  applicazioni al di fuori della fisica delle particelle: stiamo sviluppando DAQ per l'europeo a raggi X Free Electron Laser a DESY, ottimizzazione dell’acceleratore e sistemi di rilevazione per la terapia di UCLH Hadron centro di cancro, rilevatori di plastica scintillatore a immagine di grandi volumi di carico (Cream Tea) per applicazioni di sicurezza e ad alta purezza e infine rilevatori basso di sfondo per le applicazioni ambientali.
Ci sono anche diverse iniziative di sensibilizzazione  e diversi membri del gruppo vengono visualizzati spesso in TV e radio e si pubblicano articoli sulla stampa nazionale.
Particelle infinitesimamente piccole, come gli elettroni  e i muoni che ci bombardano dallo spazio, sono piccoli magneti. Questo perché trasportano un momento angolare - spin - e hanno anche la carica elettrica.
I campi magnetici accadono ogni volta che la carica elettrica si muove intorno, quindi il fatto che ci sia una carica con spin porta ad un dipolo magnetico – cioè hanno due poli, Nord e Sud, come la Terra, o qualsiasi altro magnete - non è una grande sorpresa. Che cosa può essere più sorprendente è che effettuando misurazioni precise della forza di questi dipoli magnetici può dare barlumi in regioni della fisica oltre la portata anche del CERN Large Hadron Collider
Il Large Hadron Collider
,
 cioè il più potente acceleratore di particelle al mondo.
Come avviene la costruzione di un orologio svizzero da 750 tonnellate. In questo modo viene descritta solo una parte del progetto.

Chris Polly, Fermilab, responsabile del progetto
La forza del dipolo magnetico è proporzionale alla rotazione moltiplicato per la carica, diviso per due volte la massa. Il numero che si riferisce le tre cose è convenzionalmente chiamato "g". (Penso che questo sia da "rapporto giromagnetico", ma non sono sicuro.) Tuttavia, elettroni e muoni sono abbastanza piccoli che la meccanica quantistica, specificatamente l'equazione di Dirac, è necessaria al fine di descrivere il loro comportamento in modo accurato. L'equazione di Dirac prevede g = -2, ed è quasi giusto. La risposta effettiva per l'elettrone è -2,00231930436152 con un'incertezza di ,00000000000054. Sul [PDG] cioè il data-base delle particelle è una delle grandezze misurate con più precisione e meglio calcolata nel mondo.
Il valore per il muone è molto simile, -2,00233184178 con un'incertezza di circa 0,0000000012. E’ misurato meno preciso rispetto l'elettrone, come ci si potrebbe aspettare, in quanto i muoni sono meno comuni degli elettroni e più difficili da memorizzare. Ma più interessante, la teoria e l'esperimento in disaccordo nel caso del muone, di circa 3,4 sigma. Questo è abbastanza una discrepanza per motivare un sacco di fatica per calcolare e misurare il valore più preciso.
Il punto è che la ragione per cui g non è esattamente 2 è che le correzioni quantistiche, coinvolge altre particelle, che girano piccoli, come loop transitori, e quindi entrano in gioco. Se la misura non è d'accordo con la teoria, questo potrebbe essere dovuto al fatto che nuove particelle, non presenti nel modello Standard, stanno andando ad influenzare tali cicli. Alcune di loro potrebbero anche avere masse così alte che non possono essere visti direttamente al LHC, ma la loro influenza potrebbe essere osservata nel muone g, e in particolare g-2, e quindi la piccola differenza dalla previsione di Dirac è dovuta a questi cicli quantistici .
L'inizio dei dati per l’assunzione dell'esperimento.
Mark Lancaster, UCL
Le misurazioni sono cominciate questa settimana mediante l’arrivo del super-preciso, magnete di seconda mano di Fermilab. E 'stato spostato da Brookhaven, dove la misura più precisa finora è stato fatta, a Fermilab, perché Fermilab ha più intense sorgenti di muoni, e quindi una misurazione ancora più precisa può essere fatta proprio lì. Il magnete è progettato per produrre un campo magnetico forte, uniforme. Quando muoni orbitano nel campo, i loro dipoli magnetici oscillano, e da queste oscillazioni, possono essere misurati in g. (Ci sono più informazioni su come l'intero esperimento funziona qui.)
Dopo molto attento  riassemblaggio della base del magnete - "come la costruzione di un orologio svizzero da 750 tonnellate", secondo Chris Polly, il responsabile del progetto per l'esperimento - il magnete è stato ora raffreddato. Sono stati installati oltre mille spessori speciali fatti di acciaio  a”basso tenore di carbonio '' su espansioni polari del magnete, per migliorare l'uniformità del campo magnetico di un fattore cento. La dimensione degli spessori è lavorata con una precisione nettamente inferiore alla larghezza di un capello umano. Uno speciale 'shim-cart'
Lo shimming cart
è stato costruito per effettuare le misurazioni:

 Il piccolo "shim-cart" tra espansioni polari del magnete,  come stretching finale per iniziare le sue misurazioni del campo magnetico. E guardandolo sembra più  affascinante in quanto fatto in casa. 
Come Mark Lancaster, all' UCL si lavora anche sulla sperimentazione: "Questo  strumento segna davvero l'inizio dei dati assunzione dell'esperimento. In definitiva abbiamo bisogno di conoscere meglio il campo di 1 parte su dieci milioni. "
Se il disaccordo con il Modello Standard cresce la precisione aumenta, l'esperimento muone g-2 può dare la prima indicazione precisa sulla strada per rispondere ad alcune delle grandi questioni della fisica che sono lasciate aperte dal Modello Standard.
ATLAS.

Il Large Hadron Collider (LHC) del CERN, ci da l'accesso a una nuova area di fisica presso l'alta frontiera dell'energia. Si esplora la validità del Modello Standard della fisica delle particelle al di sopra della simmetria elettrodebole scala di rottura, e la ricerca di questa nuova fisica che porterebbe la nostra conoscenza al di là di esso, rispondendo a domande fondamentali come: esistono più dimensioni temporali spazio alla nostra portata? La supersimmetria ha un senso? Che cosa è la materia oscura, e possiamo produrne un po '? Perché c'è più materia di antimateria? Speriamo che la scoperta del bosone di Higgs, che ha portato alla cessione del 2013 Fisica Premio Nobel a F.Engelert e P.Higgs sia solo il primo di una lunga serie di scoperte di LHC e l'esperimento ATLAS.                                     ATLAS è uno dei due rivelatori di uso generale in costruzione a LHC per studiare le collisioni protone-protone a energie più alte finora ottenuti negli acceleratori di fisica delle particelle. Attualmente l'LHC è in modalità di spegnimento, non in funzione per un periodo di 2 anni, dopo aver dati raccolti che superano le previsioni più ottimistiche fino ad un energia di collisione di 8 TeV. Saranno raccolti i dati e verranno aggiornati i rivelatori come l'LHC aumenta l'energia verso 14 TeV.                                                                                              Il gruppo UCL è coinvolto in molti aspetti dell'esperimento ATLAS, soprattutto nel misurare la produzione di getti e la loro sottostruttura, le ricerche per il bosone di Higgs, misurazioni dettagliate di produzione di particelle per migliorare la comprensione della cromo-dinamica quantistica, e altro ancora. Contribuisce ai meccanismi di trigger complessi che permettono l'esperimento di registrare gli eventi più interessanti, contribuisce a costruire una parte del rivelatore di traccia e mantenere alcuni dell'elettronica per esso, e che sono responsabili di alcuni pezzi chiave del software ATLAS, tra cui il display eventi ATLANTIS e il Tempo Tester Esegui. L'LHC rimarrà macchina frontiera dell'energia del mondo per molti anni a venire, e stiamo portando sviluppi tecnici per diverse aree di aggiornamenti pianificati al rivelatore, in modo da continuare a sfruttare le possibilità ed estendere la nostra conoscenza della fisica fondamentale. ATLAS, LHC lavorano anche per la fisica finalizzata al grande pubblico.

SuperNEMO

SuperNEMO è l'esperimento decadimento doppio beta senza neutrini di nuova generazione, che sostituirà NEMO-3 quando si smette di funzionare. L'obiettivo è quello di costruire un rivelatore sensibile ad un periodo 0νββ decadimento dell'ordine di 1026 anni, e ad una massa neutrino efficace dell'ordine di 50 MeV. E' proposto un disegno modulare, basato su una geometria rettangolare anziché cilindrico in NEMO-3, con una massa totale di arricchiti isotopi β ß di almeno 100 kg (cioè dieci volte la quantità in NEMO-3).

Ogni modulo sarà cuboidale nella forma (circa. 5 m di lunghezza per 3 metri alto da 1m di larghezza, fatte salve le limitazioni di spazio del laboratorio), con le lamine di origine posti verticalmente al centro. Le facce interne della camera saranno occupati con calorimetro, costituito da blocchi di scintillatore plastico con tubi fotomoltiplicatori incorporati in essi. Tra le lamine di origine e le pareti del calorimetro vi sarà l'inseguitore, costituito da una matrice di celle Geiger verticali.

SuperNEMO sarà composto da 20 moduli identici; uno di questi, il modulo Demonstrator, sarà costruito in anticipo rispetto agli altri ed è dovuto essere commissionata in loco nel 2013. Il sito preferito è un nuovo laboratorio a Modane (Extension LSM), a condizione fondi possono essere ottenuti per costruirlo.



mercoledì 21 ottobre 2015

La vegetazione che ancora permane (tre miliardi di alberi) sulla Terra




La Terra ha adesso 3 miliardi di alberi
Una foresta equatoriale

Questo è di più rispetto alle stime precedenti. Ma il numero di alberi è diminuito del 46% dall'inizio della civiltà umana, dicono sempre gli ultimi studi.
Uno studio precedente  che era stato condotto da un team internazionale di ricercatori dice che ci sono 3,04 miliardi di alberi sulla Terra, circa 422 alberi per persona. Questo numero è di circa 7 volte superiore rispetto alle stime precedenti. Ma secondo un recente studio, pubblicato sulla rivista Nature il 2 settembre 2015, il numero di alberi è diminuito del 46% circa la metà dall'inizio della agricoltura circa 12.000 anni fa. Thomas Crowther, borsista post-dottorato Yale University Clima ed Energia Istituto è l'autore principale dello studio. Crowther ha detto:[Alberi] "archiviano enormi quantità di carbonio, sono essenziali per il ciclismo di nutrienti, per qualità dell'acqua e dell'aria, e per innumerevoli servizi alla persona. Eppure si chiede alle persone di stimare, in un ordine di grandezza, quanti alberi ci sono e non si sa da dove cominciare. Non so cosa avrei immaginato, ma ero certamente sorpreso di scoprire che stavamo parlando di migliaia di miliardi".
Usando una combinazione di immagini satellitari, inventari forestali, e tecnologie di supercomputer, i ricercatori sono stati in grado di produrre una mappa globale di densità di alberi a scala di pixel chilometri quadrati.
Il team ha utilizzato una combinazione di immagini satellitari, inventari forestali, e delle tecnologie di supercomputer per mappare le popolazioni degli alberi in tutto il mondo a livello di chilometri quadrati.
Le densità più alte degli alberi sono stati trovati in foreste boreali nelle regioni subartiche della Russia, Scandinavia e Nord America. Ma le aree forestali più grandi, di gran lunga, più importanti, sono ai tropici, che ospitano circa il 43% degli alberi di tutto il mondo. (Solo il 24% sono nelle regioni boreali dense, mentre un altro 22% esiste nelle zone temperate.)
Stimano i ricercatori che circa 15 miliardi di alberi vengono tagliati ogni anno .
In effetti, l'attività umana -
ha detto Crowther- è il più grande pilota che determina i numeri di alberi in tutto il mondo. “La scala di impatto umano è sorprendente. Ovviamente ci aspettavamo  che gli esseri umani avrebbero un ruolo di primo piano, ma non mi aspettavo che sarebbe venuto fuori come si esercita il controllo del più forte sulla densità albero."

I
l clima  può aiutare a prevedere la densità albero nella maggior parte dei biomi. Nelle zone umide, per esempio, più alberi sono in grado di crescere. Tuttavia, gli effetti positivi di umidità sono stati invertiti in alcune regioni perché gli esseri umani in genere preferiscono le aree produttive umide per l'agricoltura.

Mentre l'impatto negativo delle attività umane sugli ecosistemi naturali è chiaramente visibile in piccole aree,e ultime ricerche forniscono una nuova misura della portata degli effetti antropici, evidenziando come le decisioni storiche di uso del suolo hanno plasmato gli ecosistemi naturali su scala mondiale. In breve, le densità di alberi di solito precipita con l'aumentare della popolazione umana. La deforestazione, i cambiamenti di uso del suolo e la gestione delle foreste sono responsabili di una perdita lorda di oltre 15 miliardi di alberi ogni anno. Crowther ha detto: “Abbiamo quasi dimezzato il numero di alberi del pianeta, e abbiamo visto 
come risultato  gli effetti sul clima e sulla salute umana . Gli ultimi studi mettono in evidenza quanto sono necessari ulteriori sforzi se vogliamo ripristinare le foreste sane in tutto il mondo”.Lo studio è stato ispirato da una richiesta da Plant for the Planet, un'iniziativa globale dei giovani che porta il programma ambientale delle Nazioni Unite "Campagna per un miliardo di alberi." Due anni fa il gruppo si avvicinava a Crowther chiedendo le stime di base di numeri degli alberi,sia a scala regionale che globale.Così avrebbero potuto  valutare meglio il contributo dei loro sforzi e gli obiettivi stabiliti per le future iniziative di piantagione di alberi. Al momento, l'unica stima globale sarebbe   di poco più di 400 miliardi di alberi in tutto il mondo, pari a circa 61 alberi per ogni persona sulla Terra. Questa previsione è stata generata utilizzando le immagini satellitari e le stime di superficie forestale, ma non ha ripreso alcuna informazione da terra.




venerdì 16 ottobre 2015

Il significato degli esperimenti scientifici sulla ISS

Organismi modello: esempi luminosi di efficace ricerca in Biologia
In laboratorio, Camille Alleyne, assistente scienziato programmando  lo Science Program dell'Ufficio internazionale sulla Stazione Spaziale ha  spiegato il ruolo di organismi modello per la ricerca in condizioni di microgravità.
 Perché i biologi usano il termine "organismo modello?" Questo non implica che queste specie particolari costuituiscanoun esempio per gli altri nel loro genere. Piuttosto, hanno caratteristiche che permettono loro facilmente da mantenerli, riprodurli e studiarli in un laboratorio. Condurre la ricerca di base su organismi modello aiuta i ricercatori a capire meglio i meccanismi cellulari e molecolari del corpo umano, oltre a come si propagano le malattie. Questo perché le origini di tutte le specie viventi si sono evolute dallo stesso processo di vita che è condiviso da tutti gli esseri viventi.
Organismi modello possono essere piante, microbi (ad esempio, lievito) o animali (ad esempio, le mosche, i pesci, vermi e roditori), che sono tutti ampiamente studiati e hanno un patrimonio genetico, relativamente ben documentato e ben compreso dagli scienziati. I ricercatori favoriscono questi organismi perché crescono in tempi relativamente brevi e hanno tempi brevi di generazione, il che significa che rapidamente producono nuova prole. Essi sono anche di solito poco costosi da lavorare e sono molto accessibili, che li rende ideali per la sperimentazione.
A bordo della Stazione Spaziale Internazionale
, i ricercatori che conducono studi su discipline  con l’utilizzo di animali e piante e quindi sulla loro biologia, preferiscono utilizzare anche "organismi modello". In diversi studi, gli scienziati utilizzano questi soggetti di prova per avanzare la loro conoscenza di processi biologici fondamentali, giacché sono, già ben noti, come specie specifiche, su cui si basa la sperimentazione sulla Terra.
I ricercatori usano organismi modello per studiare come  la microgravità colpisce le cellule. Esaminando gli effetti dell'ambiente spaziale per lo sviluppo di un organismo, sulla crescita e processi fisiologici, psicologici e d’invecchiamento, possono portare a una migliore comprensione di alcune malattie e alle questioni connesse con la salute umana.
Le cellule si comportano in modo diverso nello spazio che sulla Terra perché i fluidi che si trovano in tutte cellule, si muovono in modo diverso, quando si trovano in ambiente di microgravità. La natura fondamentale dei cambiamenti cellulari, tra cui la sua forma e struttura, come i segnali passano avanti e indietro tra le cellule, come si differenziano o si dividono, come crescono e metabolizzano e alterazioni che vengono provocate al tessuto in cui le cellule vivono. Biologi dello sviluppo possono imparare molto da questi adattamenti.
La ricerca biologica in contenitori (BRIC) Serie esperimento d’indagini stazione spaziale, per esempio, si concentra sulla zona della biologia vegetale. Lo studio utilizza il crescione Thale (Arabidopsis thaliana)
come organismo modello. Gli scienziati guardano le risposte biologiche molecolari e l'espressione genica fondamentale di questi impianti per l'ambiente di microgravità. Questa piccola, pianta fiorita, ha già un ben individuata sequenza-ricercatori-genoma, nel senso che ha già una mappa per l'eredità dei caratteri genetici dell'organismo. Queste caratteristiche sono ciò che controllano le caratteristiche di un organismo, come appare, si comporta e si sviluppa nel tempo.
Il crescione Thale è sviluppato circa da tre a sette decimi di pollice di altezza ed è in grado di produrre prole in grandi quantità in circa sei settimane. Essa ha anche il vantaggio di un genoma di piccole dimensioni, così non è complicato per lo studio e l'abbondanza di mutanti genetiche disponibili permette di avere varie aree d’interesse nella ricerca. In particolare nelle indagini BRIC-16, Anna-Lisa Paul, e Robert Ferl, presso l'Università della Florida a Gainesville hanno esaminato i cambiamenti nel sequenziamento del genoma e del DNA di queste piante. I risultati assisteranno i ricercatori spaziali per capire come mantenere la qualità e la quantità del cibo nei voli spaziali di lunga durata, oltre a fornire e mantenere sistemi di supporto vitale. Ci sono anche le applicazioni terrestri, tra cui la comprensione dei processi di base di piante che possono aumentare la nostra capacità di controllare in modo più efficace le piante per scopi agricoli.
Nel campo della biologia animale, ci sono numerose indagini che utilizzano una varietà di specie modello come soggetti. Nell'inchiesta Micro-5, gli investigatori utilizzano un organismo denominato Caenorhabditis elegans. Questo modello surrogato umano aiuta a capire meglio i rischi di flessioni di voli per astronauti durante tutta la durata di un lungo volo spaziale.
C. elegans nemotodes
, o vermi tondi, sottoposti a esame da altri scienziati del progetto. I vermi sono i discendenti di quelli che facevano parte di un esperimento che ha volato sulla missione finale dello Space Shuttle Columbia, STS-107. .  C. elegans è un nematode trasparenti, che vive in ambienti di suolo temperato. I nematodi sono poco costosi e facili da coltivare in quantità,producono grande prole con un tempo di generazione di circa tre giorni. I membri di questa specie hanno gli stessi organi come gli altri animali, il che rende la scelta ideale  come organismo modello. In questo studio, i nematodi C. elegans saranno infettati con il microbo salmonella (Salmonella typhimurium), che provoca intossicazioni alimentari negli esseri umani ed è noto per diventare più virulento in microgravità. Questo significa che aumenta le sue potenzialità nel causare la malattia. Studiando questa combinazione di ospite-patogeno fornito ai ricercatori con un'idea di come questo batterio risponderà negli esploratori dello spazio, se infetti. La conoscenza pone una solida base per lo sviluppo di vaccini e altri trattamenti innovativi per le malattie infettive.
Un altro modello è la Candida albicans, un fungo opportunista o lievito che esiste in uno stato inattivo in circa tre persone su quattro. Essa ha una maggiore potenzialità per diventare attivo negli individui con sistema immunitario compromesso, da qui il termine "opportunistico". Quando è attivo, questo patogeno provoca infezioni mughetto o lievito. Facilmente mutato, i geni di quest’organismo, sono facilmente utilizzabili per la ricerca. Gli investigatori hanno usato questo modello per lo studio Micro-6, durante la Spedizione 34/35. Come in altri organismi modello, il corredo genetico ben compreso di questo fungo ha reso più facile per gli scienziati, identificare i cambiamenti che si sono verificati in condizioni di microgravità. Ciò ha portato a una migliore comprensione e a risposte fisiologiche fondamentali, su questi funghi e la loro capacità di causare malattie infettive.
Su una scala più ampia, una delle più importanti adattamenti del corpo umano al volo spaziale è la perdita di densità minerale ossea. La comprensione dei meccanismi attraverso i quali le ossa abbattono e costruscono di nuovo in quest’ambiente estremo è fondamentale per l'esplorazione spaziale umana. Per comprendere questi fenomeni più pienamente, i ricercatori studiano anche il pesce Medaka (Latipaes Oryzias) nell’habitat acquatico
(AQH) a bordo della stazione spaziale.
L'immagine qui sopra mostra un habitat acquatico (AQH) camera campione alloggiamento Medaka pesce per lo studio. (JAXA)
Questi animali si trovano in Asia e sono un modello ampiamente utilizzato nella ricerca biologica. Sono vertebrati nel senso che hanno vertebre dorsali, che li rendono una buona scelta per studiare l'attività delle ossa.  I Medaka hanno anche un genoma ben mappato, un breve periodo di gestazione e si riproducono con estrema facilità. Sono resistenti e possono sopravvivere in acqua dei vari livelli di salinità.
Nell'inchiesta per studiare l’osteoclastia, con i Medaka gli investigatori hanno studiato il processo con cui l'osso si rompe con l'attività delle cellule ossee noto come osteoclasti. La trasparenza del pesce  ha dato ricercatori una vista nel meccanismo di questo processo che non sarebbe possibile con altre specie ittiche. L'obiettivo di questa ricerca è di approfondire le nostre conoscenze sulla salute delle ossa umane, con conseguente sviluppo di trattamenti e contromisure sia per gli astronauti che vivono nello spazio e sia nei pazienti che soffrono di osteoporosi sulla Terra.
Nel prossimo anno, la stazione spaziale aggiungerà due nuove strutture come risorse di ricerca per ospitare un paio di organismi modello distinti. Il primo è l’ habitat di un moscerino della frutta (Drosophila melanogaster) . Questo tipo di insetto è una delle 1.200 specie del genere di mosche  particolarmente favorevole nella ricerca genetica. Si può essere sorpresi di sapere che i geni di D melanogaster sono molto simili a quelli degli esseri umani. Più della metà dei nostri geni che mappano alle malattie sono stati trovati per adeguarli a quelli di moscerini della frutta.
Giacché i moscerini della frutta si riproducono rapidamente e il loro genoma è completamente sequenziato, servono come buoni modelli per lo studio delle malattie in un tempo molto più breve di quanto ci sarebbe voluto attraverso nella ricerca umana. Nel volo spaziale umano, gli scienziati continueranno a usare i moscerini della frutta come modello per testare l'espressione genica in ambiente spaziale, aggiungendolo al lavoro che viene fatto sulla navetta spaziale.
Sharmila Bhattacharya, è il principale ricercatore per la Fungal Patogenesi, Tumorigenesis ed Effetti di immunità Host in voli spaziali, indagine (FIT) di frutta. In questa immagine, Bhattacharya sta ispezionando i contenitori esperimento volare prima del volo. (NASA)
Il secondo habitat che verrà sulla stazione spaziale ospiterà roditori. I topi (Mus musculus) sono i più conosciuti della specie modello nella ricerca scientifica, perché il loro codice genetico e le caratteristiche fisiologiche sono molto simili agli esseri umani. Sono mammiferi vertebrati con un tempo di generazione di solo 10 settimane. Il loro genoma è molto ben sequenziato e compreso, e sono facili da mutare e analizzare.
I topi, più che qualsiasi altro organismo modello animale , permetteranno ai ricercatori di studiare al di là solo il ciclo cellulare. Essi hanno la possibilità di avanzare la  comprensione fondamentale su altri sistemi umani, come il sistema immunitario, cardiovascolare e nervoso, per citarne alcuni. I topi affetti da varie malattie, tra cui l'osteoporosi, il cancro, il diabete e il glaucoma, possono portare i ricercatori a scoperte che incrementeranno le opzioni di trattamento.

Questi sviluppi e risultati di passate, presenti e future indagini a bordo della stazione spaziale continuano a consentire progressi ai biologi nei loro studi. Come i ricercatori comprenderanno meglio l'adattamento di organismi modello in un ambiente di microgravità, faciliteranno ai futuri medici i modi di gestire la salute umana, sia nello spazio e sia sulla Terra.