情報共有
20年以上にわたり、人類は地球外で活動をしています。
国際宇宙ステーション（ISS）は1998年に打ち上げられたモジュール式の人工衛星で、地球の低軌道を周回しており、肉眼でも見えることがあります。
2000年11月2日以降、ISSにはさまざまな国からのクルーが常に交代で滞在し、知識の限界をさらに広げるためのプロジェクトに取り組んでいます。科学的な任務に加え、これらの宇宙飛行士たちは、私たちと同様に運動やリラックス、掃除、睡眠といった日常生活を、微小重力の中でこなさなければなりません。
10月、NASAはジョンソン宇宙センターでアンタレスロケットを打ち上げ、シグナス補給船を宇宙へ送り出しました。この補給船には、アンモニアの酸化を微小重力環境下で研究する実験システムが搭載されており、国際宇宙ステーション（ISS）で尿を水に変換する技術の研究が行われます。
この廃棄物管理システムの改善は、ペイロードの重量が最適化されなければならない長期の探査ミッションにおいて、生命維持に必要な水（重いため）を効率的に利用するために非常に重要です。宇宙船内での資源が限られているため、すべてのプロセスから水を回収することが非常に重要です。
この研究は、月（アルテミス計画）や将来的には火星（オリオン計画）へのミッションに役立つ可能性があります。
このシステムでは、Metrohm DropSensのスクリーン印刷電極（SPE）が使用されています。電極の新しいナノ素材コーティングは、スペインのアリカンテ大学がプエルトリコ大学と協力して開発しました。本記事では、プロジェクトに携わる人々を紹介し、メトローム製品を用いて行われている宇宙での研究について詳しく解説します。
研究者との出会い
ホセ・ソーラ・グジョン博士（Dr. José Solla Gullón）、Ph.D. 2003, 化学
私はスペインのアリカンテ大学電気化学研究所でDistinguished Researcher（特別研究員）として活動しています。私の研究は、主にサイズ、組成、形状、表面構造が精密に定義されたさまざまなタイプのナノ粒子の合成、特性評価、および電気化学的特性に焦点を当てています。これまでに約175件の論文を発表しており（h指数は53）、また国際会議および国内会議で250回以上の発表を行ってきました。
カミラ・モラレス・ナバスさん（Ms. Camila Morales Navas）
私はプエルトリコ大学（UPR）化学科の大学院生です。現在、NASAと共同で「国際宇宙ステーション（ISS）における電気化学的手法によるアンモニア電気化学的酸化メカニズムの解明」、通称「ISSでのアンモニア電気酸化実験室（AELISS）」という研究プロジェクトに取り組んでいます。このプロジェクトの目的は、水処理システムの改良および長期宇宙ミッションのための新しい技術の開発です。
このプロジェクトは、NASA-ESPCoR、プエルトリコ大学、アリカンテ大学、NuVant Systems、およびNanoracksに帰属し、Metrohm DropSensのサポートを受けています。
詳しくは、NASAのウェブサイトをご覧ください。
AELISSプロジェクト
カミラさんと彼女の指導教員によるAELISSプロジェクトの概要については、以下のNASA提供のビデオをご覧ください。
ここでは、研究にメトローム ドロップセンス (DropSenss) である、カーボンスクリーン印刷 (SPCE, 8X110) と フローセル (FLWCL8X1C).が使われているのがご覧いただけます。
AELISSプロジェクトはどのようにして始まったか？
約5年前、アリカンテ大学とプエルトリコ大学（UPR）のグループは、微小重力実験に取り組むために協力を開始し、その結果、現在国際宇宙ステーション（ISS）にあるこのプロジェクトで再び協力することになりました。
白金を触媒として使用したアンモニアの電気化学的酸化は、Joséのグループによって約20年前に初めて発表された確立された反応です。アンモニアは白金の表面構造に対して非常に敏感ですが、これは地球上ではよく知られています。この反応プロセスは微小重力環境でどのように振る舞うのでしょうか？グループは、パラボリックモーションで飛行する特別な飛行機を使用して、アメリカで実験を行うことでこれを明らかにしようとしました。
当初、これは純粋に研究のためのものでしたが、その後プエルトリコのカミラのグループは、宇宙での潜在的な利用について考え始めました。尿中の尿素はアンモニアに変換され、その後電気化学的酸化プロセスを経て、N2ガス、水、エネルギーが生成されます。この技術を利用して、国際宇宙ステーション（ISS）や他の宇宙船の水回収およびリサイクリングシステムを改善できる可能性があるのではないでしょうか？
UPRのグループは、NASAから資金を受けた研究提案を頻繁に作成しているため、プロジェクトの要件やミッションに搭載できる材料について非常に詳しいです。UPRのグループは、約20年間にわたりNASAと協力して研究を進めています。
ホセの研究室（スペイン）のアンモニア酸化研究の専門知識と、カミラのグループ（プエルトリコ）のNASAの工学および安全要件に関する知識を組み合わせることで、複雑なAELISSプロジェクトの構築と実現が可能になりました。しかし、何かを国際宇宙ステーション（ISS）に打ち上げることには問題が伴います…。
COVID-19パンデミックは、研究に影響を与えたか？
共同研究プロジェクトでは通常の期間中も問題や遅延が発生することがありますが、プロジェクトの最終段階での世界的なパンデミックの導入は状況を悪化させました。COVID-19パンデミックは、AELISSプロジェクトのタイムラインに影響を与え、特にNASAの厳格に規制された環境内での旅行や作業に関して問題を引き起こしました。さらに、この期間中にプエルトリコは大きな地震やハリケーンにも見舞われていました。
お互いの進捗を確認し合うことが時には難しくなり、特にカミラは全体のセットアップを自宅に持ち帰って工学の作業を完了しなければなりませんでした。6月には研究室に戻り、プロジェクトを完成させることができました。しかし、精神的に耐えなければいけない部分はまだ終わっていませんでした。なぜなら、アメリカのNASAへの飛行が残っており、渡航中にCOVID-19に感染するという常に存在する脅威があったからです。
陽性の検査結果が出れば、入国を拒否されることになります。ISSのクルーに感染を広げることは絶対に許されません。
最終的に、打ち上げ前および打ち上げ中のすべてが計画通りに進み、計測機器は10月に宇宙飛行士たちの貴重な貨物とともに国際宇宙ステーションに送られました。このパズルの一部分が完成した今、残りの作業が始まります…。
AELISSは、地球上の類似の実験とどのように異なるのでしょうか？
この研究の最終的な目標は、重力がアンモニアの酸化にどのように影響するかを明らかにし、また微小重力環境での反応に対するさまざまな触媒を試すことです。pHやナノ粒子の形状など、ラボで調整できる他のパラメータはいくつかありますが、重力は避けられない普遍的な制約です。地球上では、自由落下によって微小重力の効果を数秒間模倣することしかできません。このプロジェクトに関与するグループの以前の協力研究では、重量のない条件を15秒未満で実現できる特別なフライトで実験が行われました。しかし、これは長期的な結論を導き出すには決して十分な時間ではありません。そのため、プロジェクトを軌道に打ち上げる推進が行われています。これによって初めて真の比較が可能になり、重力の影響やこの技術の将来的な適用可能性についての結論が導き出されます。
このプロジェクトに関する主要な懸念の一つは、廃尿を長期宇宙ミッションに利用可能な水に最も効率的に変換することです。ここで、水のリサイクリングは重要なポイントです。また、アンモニアの酸化生成物は窒素ガスですが、ガスの挙動は地球上と宇宙では異なることも重要です。重力がない状態でN2バブルがどのように振る舞うかを理解することは、研究を進める上での重要なステップです。
カミラの博士研究プロジェクトは、宇宙の現実的な条件を利用して、これらの問いに答えることを目指しています。では、研究者たちはどのようにしてメトローム製品を使用することになったのでしょうか？
メトロームの魅力
では、なぜメトロームを選んだのでしょうか？ホセとカミラに、彼らが私たちの製品に惹かれた理由を尋ねてみました。
さらに、ホセはメトローム ドロップセンスの電気化学セルが非常に小型で、彼らの概念的システムに完璧にフィットしていることが、もう一つの重要な点であると述べました。実際、このプロジェクトで使用するためには、製品にわずかな化粧的変更が必要なだけで、すべての使用材料はすでにNASAによって使用が承認されていました。
カミラにとっては、これらの製品を使用するのは初めてでしたが、箱から出してすぐに使えることが非常に便利だと感じました。
過去にホセは、研究のニーズに合わせたカスタムデザインのスクリーン印刷電極（SPE）をメトローム ドロップセンスに何度も依頼しており、いつも迅速かつ快く対応してくれたと感じています。
プエルトリコ大学とアリカンテ大学の野心的なAELISSプロジェクトを支える研究グループの成功を心から願っています。メトロームは、自社の製品が宇宙探査に貢献できることを誇りに思っています。
