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现在看来，尽管许多敬业而善意的人怀有最良好的意愿，并且在投入了数百万美元的风险投资后，人类现在不得不被迫得出这样的结论：超级高铁项目不仅不可行，而且缺乏可行性，不值得进一步投入时间、精力和风险投资。20 世纪 70 年代初人们如此积极想象的太空计划，可悲的是，几乎都未能实现。人们曾希望到 2000 年，至少能有某种可行的太空旅行，就像电影《太空堡垒卡拉狄加》和《2001：太空漫游》中描述的那样；但不幸的是，正如后代所发现的那样，这并没有实现，他们注定要像之前的科学家和政府机构一样遭受痛苦，在太空旅行的梦想方面经历更多令人沮丧的失望。人类历史上对失望并不陌生，除了少数例外，人类最终都能通过将失败和失望转化为胜利而脱颖而出。然而，就太空旅行而言，残酷的事实是，地球上载人飞行在最初五十年中取得的进步远远超过载人航天旅行在最初五十年中取得的进步，最终突破了音障。许多失败的太空计划（以 Hyperloop® 系统为代表）令人失望的事实是：一、它很危险；二、它仍然无法以大多数国家可以承受的合理价格将哪怕是中等重量的负载运送到太空。这些失败是过去所有太空计划的共同失败，似乎确实是巨大的，无法解决的。至少在 Hydroloop® 系统诞生之前情况一直如此，因为 Hydroloop® 系统不仅是目前人类唯一可行、实用且现实的解决方案，解决了 Hyperloop 的所有缺点，它不仅有望降低从地球到外太空的任何运输的总体成本，而且还有望清洁、安全和高效地完成运输。Hydroloop® 系统还解决了地球上存在的许多生态问题，而 Hyperloop 系统及其太空计划根本无法解决这些问题。简而言之，Hydroloop® 系统是一个多功能运输系统，可无缝过渡到使用清洁可持续能源。它还提供了一种利用多隧道管道系统来运输清洁淡水的极其有效的方式，该系统不仅能够运输货物、人员、信息和能源等。成本仅为其他系统的一小部分，但同时它还通过使用生态可行和经济可持续的解决方案解决了人类目前面临的 6 个关键挑战：1.清洁能源转型：向清洁可持续能源的无缝过渡是一项重要要求，也是确保不仅对人类而且对地球上所有生命来说都是一个更清洁、更健康的世界的根本必要条件。
注意适应长期太空任务的模拟和新技术的出现
长期太空任务需要很好地了解人类对太空恶劣环境的适应性。一些专业环境具有孤立、受限、极端或不寻常的空间限制。它们可以作为研究挑战适应性的空间类比，因为它们的环境限制破坏了环境需求与个人调动的资源之间的平衡。这种体内平衡的破坏会导致这些专业人员的压力增加、绩效下降和整体健康状况不佳。然而，作为类比，这些专业环境也可以提供信息，以更好地识别能够有效适应这些特殊环境造成的限制的个人心理和认知资源。研究表明，正念（即通过有目的地关注当下、不加评判地关注时时刻刻展开的体验而产生的意识）可能是处理这些问题的相关候选者。因此，我们根据模拟环境和军事环境中的经验，将正念视为应对太空任务限制的相关心理资源。我们建议就培养正念的新对策展开讨论，特别是通过使用新技术（例如“沉浸式现实”等），以提高对太空环境的适应能力，并为宇航员的长途太空旅行提供量身定制的计划。
工程机制：航空航天工程
工程机制是UW - 麦迪逊的航空航天工程的所在地。空中和太空旅行中一些最令人兴奋的创新需要了解该专业核心的工程机制原则。驾驶舱中是否有人类或遥控无人机，飞机与周围环境的相互作用会导致变形，振动和动态动作，这些动作都由工程机制解释。即使没有飞机，航天器和探索遥远行星的车辆所经历的气氛，也必须承受各种力量，并且在可能无法维修的环境中可靠。在这两种情况下，都有减少体重和扩大功能的溢价。这使航空工程成为工程机制的自然扩展。遵循与我们的工程机制专业相同的基本课程，航空航天工程选择中的学生将在结构分析，材料科学，高级动态和振动中应用其教育，以适用于空气动力学，飞行动力学，轨道力学和推进的特定课程。该计划的亮点是空气动力学实验室，学生在UW - 麦迪逊风洞进行实地实验。与您的学术顾问讨论宣布此选项。
基于CRISPR的测定法，用于研究真核DNA维修的国际空间站
在我们探索地球以外的探索时，宇航员可能会面临因电离辐射引起的有害DNA损害的风险。双链断裂是一种可以通过两种主要的细胞途径来修复的DNA损伤：非同源末端连接，在此期间可以在断裂部位添加插入或插入，并同源重组，其中DNA序列通常保持不变。先前的工作表明，空间条件可能会影响DNA修复途径的选择，从而有可能使太空旅行期间辐射增加的风险增加。但是，我们对这个问题的理解受到技术和安全问题的限制，这些问题阻止了对太空中DNA修复过程的整体研究。CRISPR/CAS9基因编辑系统为真核生物中的双链破裂提供了一个模型。在这里，我们描述了一种基于CRISPR的基于CRISPR的测定法，用于完全在空间中选择双链破裂修复途径的评估。在此过程中必要的步骤中，我们描述了空间中第一个成功的遗传转化和CRISPR/CAS9基因组编辑。这些里程碑代表了国际空间站的分子生物学工具包的显着扩展。
关于实施欧洲空间交通...
人们对全球商业太空旅行市场寄予厚望，预计在未来二十年内，该市场将发展成为价值数十亿欧元的产业。太空行业的几家关键参与者，如维珍银河、SpaceX、Blue Origin 或 SNC 等公司，正准备通过开发自己的弹道可重复使用太空飞行器来服务于这个市场，以将人类和货物有效载荷送入亚轨道和低地球轨道 (LEO) 空间。欧洲的单级入轨概念，例如 REL 的 Skylon 或空客的 Spaceplane，更进一步，目标是实现载人亚轨道点对点 (p2p) 运输，类似于当今的空中旅行，但飞行时间要短得多。所有这些发展都可能刺激对新基础设施的需求（例如，太空港、跟踪和监视网络或控制中心），需要实施适当的空间交通管理 (STM) 系统、适当的安全性、可靠性和运营概念，并将航天器无缝集成到日常空中交通中。尽管做出了一些初步努力，但欧洲对商业航空航天的管理和准入缺乏协调一致的方法，与美国相比，欧洲在不久的将来还没有准备好服务于发展中的太空旅行市场。如果没有统一的欧洲乃至全球对商业 STM 的承诺，未来几年预计将通过航空航天的航天器数量将不断增加，这将危及人类健康和空域安全。在本白皮书（第一篇）中，我们总结了 DLR GfR 及其合作伙伴代表 ESA 进行的一项评估研究的主要结果，该研究的目标是在考虑不断发展的空中交通管理 (ATM) 系统的情况下，为未来二十年内实施欧洲 STM 系统制定路线图。为了证明碰撞风险不会从一开始就阻碍亚轨道太空飞行，我们提供了概念证明，即这种旅行通常是可行的，因为隔热和碰撞屏蔽技术取得了重大进展。我们讨论了为满足欧洲 STM 需求而设想的技术、概念和组织设置，重点关注技术和基础设施开发、空间碎片、空间监视和跟踪、空间天气监测以及 ATM 和 STM 集成。为了使 STM 系统在 2030 年至 2035 年的时间范围内投入运行，我们提出了初步路线图以及需要解决的十大 STM 问题列表。在论文 II（Tüllmann 等人）中。本系列论文以论文 III（Tüllmann 等人）结束。2017b)，我们讨论了与 STM 相关的安全性和可靠性方面，并提出了第一个风险量化方案以及已识别危害和风险的可接受安全水平的初始值。2017c)，其中我们提供了应考虑用于欧洲 STM 设置的初始系统要求、约束和建议。
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现在看来，尽管许多热心、善意的人怀有最美好的愿望，而且在投入了数百万美元的风险投资后，人类现在不得不被迫得出这样的结论：超级高铁项目不仅不可行，而且缺乏可行性，不值得进一步投入时间、精力和风险投资。20 世纪 70 年代初人们如此积极设想的太空计划，可悲的是，几乎都未能实现。人们曾希望，到 2000 年，至少能有某种可行的太空旅行，就像电影《太空堡垒卡拉狄加》和《2001：太空漫游》中描绘的那样；但不幸的是，正如后来的几代人所发现的那样，这并没有实现，他们注定要像之前的科学家和政府机构一样，在太空旅行的梦想方面经历更多令人沮丧的失望。从历史上看，人类对失望并不陌生，除了少数例外，人类最终都能将失败和失望转化为胜利和成功。然而，就太空旅行而言，残酷的事实是，地球上载人飞行在最初五十年中取得的进步远远超过载人航天旅行在最初五十年中取得的进步，最终突破了音障。许多失败的太空计划（以 Hyperloop® 系统为代表）令人失望的事实是：一、它很危险；二、它仍然无法以大多数国家可以承受的合理价格将哪怕是中等重量的负载运送到太空。这些失败是过去所有太空计划的共同失败，似乎确实是巨大的，无法解决的。至少在 Hydroloop® 系统诞生之前，情况一直如此，因为 Hydroloop® 系统不仅是目前人类唯一可行、实用且现实的解决方案，解决了 Hyperloop 的所有缺点，它不仅有望降低从地球到外太空的任何运输的总体成本，而且还有望清洁、安全和高效地完成运输。Hydroloop® 系统还解决了地球上存在的许多生态问题，而 Hyperloop 系统及其太空计划根本无法解决这些问题。简而言之，Hydroloop® 系统是一种多功能运输系统，可无缝过渡到使用清洁的可持续能源。它还利用其多隧道管道系统提供了一种极其有效的运输清洁淡水的方法，不仅能够以其他系统的一小部分成本运输货物、人员、信息和能源等，而且同时它还通过使用生态可行且经济可持续的解决方案解决了人类目前面临的 6 个关键挑战：1. 清洁能源转型：向清洁可持续能源的无缝过渡是一项重要要求，也是确保人类乃至地球上所有生命的更清洁、更健康的世界的根本必要条件。
轨道和亚轨道旅游挑战——一些法律问题
摘要 太空旅游是休闲性的太空旅行，无论是乘坐政府的飞行器，如俄罗斯联盟号和国际空间站 (ISS)，还是乘坐私人公司建造的飞行器。自从世界上第一位太空游客、美国商人丹尼斯·蒂托 (Dennis Tito) (2001 年 4 月 28 日) 飞行以来，太空旅游 (轨道) 一直在缓慢发展。轨道太空旅游非常昂贵，因此一些私营公司决定集中精力建造更便宜的亚轨道飞行器，旨在将乘客送至高达 100 公里的高度。2004 年 10 月 4 日，由维珍银河资助、美国工程师设计的太空船一号赢得了 X 大奖，并由此开创了商业载人航天和太空旅游的新时代。从那时起，亚轨道航天器的设计和建造变得越来越受欢迎。这种飞船原则上不具备跨越假想的 100 公里边界进入宇宙区域的能力。然而，太空游客可以体验几分钟的失重状态。事实上，迄今为止，不仅技术上的困难，而且法律上的困难也导致亚轨道旅游发展缓慢。本文集中讨论太空旅游面临的一些法律挑战，不详细讨论各国的政治和国际组织的活动。
NASA 工程与安全中心 - 技术更新
“在我为 NASA 工作 22 年和在该行业工作 35 多年期间，我有无数机会见证并参与该机构所做的出色工作。当我在今年早些时候担任 NASA 总工程师时，我花时间回顾了我有幸遇到的无数人，以及我有幸参与并见证其成功完成的许多项目和任务。在这段不可思议的旅程中，我担任了 NESC 总工程师和 NASA 技术研究员，亲眼目睹了这个组织如何帮助改变 NASA 的安全文化、促进开放式沟通并创造一个“一个 NASA”的心态。我开始欣赏每个中心的广泛和深厚技能，它们齐心协力解决航天的诸多挑战。这就是为什么 20 年后，NESC 仍然发展强劲，处理请求，并为项目提供独特的观点和解决方案来解决他们的技术问题。他们最近与商业乘员计划、Artemis I 飞行后评估、机器人任务支持以及努力帮助我们的月球到火星探索活动对 NASA 在新阿尔忒弥斯时代取得的成功至关重要。当我监督该机构的工程工作组合时，我将依靠 NESC 提供的洞察力和技术优势，更重要的是，他们深入研究问题、发现太空旅行中如此基本的潜在风险并帮助我们走上减轻风险的道路的能力。”
Tardigrade损伤抑制蛋白DSUP ...
tardrade是微小无脊椎动物，能够承受极端的环境条件，包括高辐射水平。tardigrade蛋白DSUP（损伤抑制器）在严重的环境压力和X射线上保护Tardigrade的DNA。在癌细胞中表达时，DSUP可保护DNA免受辐射诱导的单链和双链断裂（DSB）的侵害，增加辐照细胞的存活，并保护DNA免受活性氧。DSUP的这些异常特性表明，了解蛋白质功能如何有助于设计可以在放疗或太空旅行期间保护人类的小分子的设计。在这里，我们研究了DSUP是否在大鼠胚胎培养的皮质神经元中具有保护性。我们发现，在皮质神经元中，密码子优化的DSUP定位于细胞核，令人惊讶地促进了神经毒性，导致神经变性。出乎意料的是，我们发现DSUP表达会导致培养的神经元中DNA DSB的形成。使用电子显微镜，我们发现DSUP促进了染色质凝结。与DSUP在癌细胞中的保护特性不同，神经元中DSUP促进神经毒性，诱导DNA损伤，并重新排列染色质。总的来说，神经元对DSUP敏感，DSUP是神经元细胞中DNA保护的替代替代物。
用于火星快速运输的裂变碎片火箭发动机
自 20 世纪 50 年代以来，核火箭主要由洛斯阿拉莫斯国家实验室研发，以提供更快的太空旅行方法。（Bussard 和 DeLauer，1958 年；Dewar，1974 年；Borowski，1987 年；Dewar，2007 年）。这些技术利用核设计，以传统方式将热量从密封核心传输到液氢膨胀器或热电子转换器。从 20 世纪 80 年代开始，一种更有效的核能转换设计出现在火箭中（Haslett，1995 年；Lieberman，1992 年），当火箭远离地球大气层时，核心就会暴露在外，直接使用核碎片推力。从 2011 财年到 2014 财年，NASA 先进概念研究所研究了裂变碎片火箭发动机 (FFRE)。 （Werka 等人，2012 年；Chapline，1988 年；Chapline 等人，1988 年；Chapline 和 Matsuda，1991 年）。FFRE 会以极高的比冲（I SP）将裂变碎片的动量直接转化为航天器动量。I SP 是衡量发动机使用燃料产生推力的效率的指标。对于火箭技术，I SP 定义为每单位重量（地球上）推进剂在时间内的积分推力。（Benson，2008 年；Sutton 和 Biblarz，2016 年）。I SP 由公式 1 给出