مركز تطوير العلوم في الفضاء

مركز تطوير العلوم في الفضاء ( CASIS )، وهي منظمة غير ربحية، هي مديرة مختبر محطة الفضاء الدولية التابع للولايات المتحدة ، وهو مختبر ممول من الحكومة الأمريكية مع مرافق بحثية رئيسية تقع في الجزء المداري للولايات المتحدة من محطة الفضاء الدولية (ISS).

نص قانون تفويض ناسا لعام 2005 على اعتبار الجزء الأمريكي من محطة الفضاء الدولية مختبرًا وطنيًا من أجل "...المساعدة في تحسين الحياة على الأرض، وتعزيز العلاقات بين ناسا والوكالات الفيدرالية الأخرى والقطاع الخاص، والنهوض بتعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات من خلال الاستفادة من قدرات محطة الفضاء الدولية الفريدة في بيئة انعدام الجاذبية." ^{[ 1 ]}

في قانون تفويض وكالة ناسا لعام 2010 ، وجّه الكونغرس وكالة ناسا لاختيار جهة لإدارة المختبر الوطني الأمريكي. وفي أغسطس 2011، أبرمت ناسا اتفاقية مدتها عشر سنوات مع شركة CASIS بهدف تعظيم الاستفادة من الجزء الأمريكي من محطة الفضاء الدولية كمختبر وطني. ^{[ 2 ]}

منذ أن بدأت CASIS إدارة المختبر الوطني في عام 2011، اختارت المنظمة أكثر من 200 مشروع لمحطة الفضاء الدولية، ^{[ 3 ]} تتراوح بين أبحاث الخلايا الجذعية، ^{[ 4 ]} وتطوير الأدوية ، ^{[ 5 ]} واختبار المواد ، ^{[ 6 ]} والمنتجات الاستهلاكية الجديدة، ^{[ 7 ]} إلى رصد الظروف الجوية من الفضاء، ^{[ 8 ]} والطباعة ثلاثية الأبعاد ، ^{[ 9 ]} واختبار الروبوتات الجراحية. ^{[ 10 ]} من بين 270 حمولة أرسلتها CASIS إلى محطة الفضاء الدولية، كانت 176 حمولة لشركات تجارية، ^{[ 7 ]} بما في ذلك ميرك ، ونوفارتيس ، وإيلي ليلي ، وهيوليت باكارد إنتربرايز ، وهانيويل ، وبروكتر آند غامبل . ^{[ 3 ]}

في يوليو 2017، مددت وكالة ناسا العقد مع شركة CASIS لإدارة المختبر الوطني الأمريكي حتى سبتمبر 2024. ^{[ 2 ]}

تتمثل مهمة CASIS في "الارتقاء بريادة الأمة في مجال الفضاء التجاري، والسعي وراء العلوم الرائدة التي لا يمكن تحقيقها على الأرض، والاستفادة من محطة الفضاء لإلهام الجيل القادم". ^{[ 2 ]}

تسعى CASIS إلى توفير ما يلي: ^{[ 2 ]}

• رأس المال الأولي لتمويل مشاريع البحث وتطوير المنتجات
• خبرة في مجال الطيران والفضاء لمساعدة الباحثين في استخدام موارد المختبرات الفضائية
• إمكانية الوصول إلى الفضاء عبر العديد من مزودي خدمات الإطلاق
• الدعم الإداري "لتبسيط الإجراءات الروتينية وتسهيل الوصول السريع إلى المساحة"
• مشاريع ومناهج تعليمية للتوعية بهدف تعليم وإلهام الطلاب في جميع أنحاء البلاد من خلال برنامج العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM).

يُساهم مركز CASIS حاليًا في اقتصاد الفضاء ، مُقدّمًا خدماته للمجتمعات البحثية الأكاديمية والصناعية من خلال توفير الوصول إلى محطة الفضاء الدولية. وقد مارس المختبر الوطني أنشطةً في مجال الفضاء على مدى السنوات الست الماضية، حيث بنى خلالها رأس مال فكريًا وشبكةً من الباحثين الذين يستفيدون من الموارد المتاحة على متن محطة الفضاء الدولية أو يتعاونون مع المختبر الوطني لتطوير منصات بحثية جديدة في الفضاء. إضافةً إلى ذلك، يدعم المختبر الوطني نحو ثلاثين شركة تقنية خاصة تُقدّم خدماتها للباحثين على متن محطة الفضاء الدولية. وتعمل هذه الشبكة من الباحثين والشركات التقنية جنبًا إلى جنب مع فريق المختبر الوطني لتحويل الأبحاث الأرضية إلى تجارب يُمكن إجراؤها في مدار أرضي منخفض ، ولتطوير تقنيات جديدة والتحقق من صحتها لاستخدامها على متن محطة الفضاء الدولية. وقد أثبت هذا النموذج نجاحه في خدمة المجتمع البحثي، ويستفيد المختبر الوطني استفادةً كاملةً من حصته البالغة 50% من موارد محطة الفضاء الدولية.

على مدى السنوات الخمس الماضية، استخدم المختبر الوطني 75 مليون دولار من تمويل وكالة ناسا لتوليد 150 مليون دولار إضافية من مصادر تمويل أخرى غير تابعة لوكالة ناسا أو للمختبر الوطني لدعم الأبحاث. وفي السنة المالية 2018 وحدها، مكّن المختبر الوطني من إنشاء منصتين بحثيتين جديدتين، وتسجيل أربع براءات اختراع، ونشر 17 مقالة بحثية. ويوجد حاليًا 14 منصة بحثية ^{[ 11 ]} على متن محطة الفضاء الدولية. يُعدّ المختبر الوطني الجهة الوحيدة الممولة من وكالة ناسا، وغير التابعة لها، التي تمتلك خبرة كافية لرفع مستوى نشاطها فورًا لإحداث تأثير إيجابي على نموذج اقتصاد الفضاء. تكمن مشكلة هذا النوع من التسويق في محدودية قدرته على توليد الإيرادات، واستمراره في الاعتماد بشكل كبير على دعم ناسا للوصول إلى محطة الفضاء الدولية. إضافةً إلى ذلك، فإن الأبحاث التي تُجرى بهذه الطريقة عادةً ما تكون متقطعة وذات تأثير محدود. ويعمل المختبر الوطني حاليًا على توظيف قدراته الحالية لتمكين المرحلة التالية من التسويق في الفضاء.

يُجري المختبر الوطني الأمريكي أبحاثاً في علوم الحياة ، والعلوم الفيزيائية ، وتطوير التكنولوجيا، والاستشعار عن بعد ، وذلك لصالح مجموعة واسعة من المستخدمين الأكاديميين والحكوميين والتجاريين. ^{[ 3 ]}

يختار الباحثون إجراء التجارب في الفضاء نظرًا للتأثيرات الفريدة التي تُحدثها الجاذبية الصغرى، أو انعدام الوزن، على الظواهر الفيزيائية والبيولوجية. ^{[ 12 ]} ولا تقتصر فوائد الجاذبية الصغرى على منح الباحثين حساسية أكبر في قياس الظواهر والخصائص في العديد من المجالات، بل يوفر المختبر الوطني أيضًا القدرة الفريدة على رصد آثارها طويلة المدى على مجموعة واسعة من الكائنات الحية، بدءًا من البكتيريا وصولًا إلى الإنسان. ^{[ 12 ]}

من الفوائد الأخرى للتجارب في الفضاء تعريض المواد لظروفه القاسية، بما في ذلك كميات الإشعاع الكبيرة وتقلبات درجات الحرارة بين الساخن والبارد. ^{[ 12 ]} إن معرفة كيفية تأثير هذه الظروف على المواد تُمكّن الباحثين من تصنيع مكونات موثوقة تدوم طويلاً تُستخدم على الأرض. ^{[ 12 ]}

يتمتع المختبر الوطني أيضًا بقدرات فريدة في مجال الاستشعار عن بُعد. يمر مسار محطة الفضاء الدولية فوق مناطق الأرض التي تضم أكثر من 90% من سكانها، مما يمنح العلماء رؤية فريدة للكوكب. ^{[ 13 ]} إضافةً إلى هذه الرؤية، توفر محطة الفضاء الدولية دقة مكانية أفضل وظروف إضاءة متغيرة مقارنةً بمدارات أقمار مراقبة الأرض التقليدية، التي تمر فوق المنطقة نفسها في الوقت نفسه كل يوم. ^{[ 12 ]}

اختارت وكالة ناسا شركة CASIS لإدارة المختبر الوطني وتطوير البرامج التعليمية ^{[ 14 ]} التي من شأنها تحفيز الطلاب على ممارسة مهن في مجالات العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM). ^{[ 15 ]}

تشجيعًا لتعليم العلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات (STEM) والاهتمام بها، يدعم المختبر الوطني فرص التعلم العملي القائم على حل المشكلات ، والذي ينقل أبحاث محطة الفضاء الدولية إلى بيئات واقعية لطلاب المراحل الدراسية من الروضة وحتى الصف الثاني عشر. ^{[ 15 ]} كما يمول المختبر الوطني برامج التدريب الداخلي للطلاب وزمالات المعلمين، ويدعم برامج التطوير المهني للمعلمين في المجالات ذات الصلة بالعلوم والتكنولوجيا والهندسة والرياضيات. ^{[ 15 ]}

في عام 2016، طورت CASIS برنامجًا يسمى مستكشفو محطة الفضاء، وهو عبارة عن مجتمع من المعلمين والمنظمات التي تقدم برامج وأنشطة وخطط دروس للطلاب المهتمين بمحطة الفضاء الدولية. ^{[ 16 ]}

يُتيح برنامج مستكشفي محطة الفضاء فرصًا للطلاب لإطلاق مشاريعهم الخاصة إلى الفضاء. ^{[ 16 ]} وقد سمحت بعض تجارب مستكشفي محطة الفضاء للطلاب بملاحظة التغيرات الجينية في الحمض النووي لرواد الفضاء، ^{[ 17 ]} والتعرف على كيفية نمو البكتيريا بشكل مختلف في الفضاء، ^{[ 8 ]} وتتبع تطور الشرغوف إلى ضفادع رباعية الأرجل. ^{[ 18 ]}

• الموقع الرسمي لـ CASI
• الموقع الرسمي لوكالة ناسا