Polska Agencja Kosmiczna (POLSA) ogłosiła wstępną listę polskich eksperymentów badawczych, które mogą zostać przeprowadzone na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Znalazły się na niej dwa eksperymenty realizowane przez naukowców z Politechniki Wrocławskiej.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna funkcjonuje jako wielkie laboratorium umieszczone na niskiej orbicie okołoziemskiej. Pozwala to na badanie wpływu mikrograwitacji na struktury biologiczne i techniczne w wielu różnych dziedzinach m.in. astrobiologii, astronomii, naukach fizycznych czy materiałoznawstwie.

W ramach planowanego na trzeci kwartał 2024 r. lotu na ISS polskiego astronauty, POLSA – we współpracy z Europejską Agencją Kosmiczną – ogłosiła nabór na eksperymenty badawcze, które mogłyby zostać wówczas przeprowadzone.

Do konkursu zgłoszono w sumie 66 projektów, z których na wstępną listę eksperci wybrali 18 propozycji. Oceniano m.in. przejrzystość celów technicznych i wykonalność proponowanego pomysłu oraz dotychczasowe doświadczenie w zbliżonych projektach.

– Spodziewaliśmy się dużego zainteresowania naborem, ale liczba i dojrzałość nadesłanych propozycji pozytywnie nas zaskoczyła. Jestem przekonany, że wybrane eksperymenty przyczynią się do postępów w takich dziedzinach jak inżynieria kosmiczna, medycyna kosmiczna, nauki biologiczne czy biotechnologia – mówi prof. Grzegorz Wrochna, prezes POLSA.

Na liście znalazły się dwa rozwiązania, w których realizację zaangażowani są badacze i badaczki z Politechniki Wrocławskiej.

Miniaturowe laboratoria do badań medycznych

Pierwszy z nich o nazwie „0G-Care” zgłosili naukowcy z Centrum Badań Kosmicznych Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów i zakłada on zbadanie skuteczności leków przeznaczonych do zwalczania komórek rakowych w warunkach braku grawitacji.

– Badania będą prowadzone z wykorzystaniem miniaturowego laboratorium (tzw. lab-on-chip), które pozwala na różnego rodzaju doświadczenia biologiczne i medyczne. Cały projekt znakomicie wpisuje się w prowadzone przez nasz zespół badania związane z miniaturyzacją sprzętu analitycznego – mówi dr hab. inż. Paweł Knapkiewicz, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów. – Sprzęt ma działać w pełni autonomiczne, dlatego rolą astronauty będzie jedynie umieszczenie go we właściwym miejscu i uruchomienie doświadczeń – dodaje.

Tego typu misje załogowe na ISS trwają zazwyczaj od 10 do 14 dni i właśnie na taki okres przygotowany został cały eksperyment. Naukowiec podkreśla, że to wystarczający czas, żeby przeprowadzić doświadczenia i uzyskać satysfakcjonujące wyniki, na których będzie można oprzeć kolejne badania.

 – W przygotowaniu projektu korzystaliśmy z naszych wcześniejszych doświadczeń związanych z wystrzeleniem pierwszego polskiego bio-nanosatelity. Nasze laboratorium poleciało w kosmos i przez dwa tygodnie zbieraliśmy dane na temat panującej w nim temperatury i ciśnienia. Uzyskaliśmy też zdjęcie kiełkującego w nim ziarenka rzeżuchy. Ten eksperyment to jednak całkiem inna skala. Komórki, które chcemy wysłać na ISS, muszą przeżyć podróż i funkcjonować wystarczająco długo, żebyśmy mogli przeprowadzić na nich badania, a to bardzo duże wyzwanie – podkreśla prof. Paweł Knapkiewicz.

W przygotowanie eksperymentu zaangażowani będą również naukowcy z Uniwersytetu Medycznego we Wrocławiu, Uniwersytetu Przyrodniczego we Wrocławiu, Instytutu Immunologii i Terapii Doświadczalnej im. Ludwika Hirszfelda Polskiej Akademii Nauk, Narodowego Centrum Onkologii w Gliwicach i w Warszawie, Instytutu Hematologii i Transfuzjologii w Warszawie i kliniki uniwersyteckiej MD Anderson z Houston (Texas, USA).

– Ideą funkcjonowania Centrum Badań Kosmicznych na naszym wydziale jest integracja środowiska inżynieryjno-technicznego i medycznego po to, by rozwijać medycynę kosmiczną. Chcielibyśmy wyspecjalizować się w takich eksperymentach prowadzonych w mikroskali, które byłyby do zrealizowania za relatywnie małe pieniądze. Dlatego dążymy do opracowania technologii, które pozwolą nam w kilka miesięcy przygotować i przeprowadzić dowolny eksperyment w warunkach mikrograwitacji – wyjaśnia prof. Paweł Knapkiewicz. – Ta misja może być bardzo ważnym krokiem do osiągniecia tego celu – dodaje.

Ekstremofilne mikroglony w mikrograwitacji

Drugi z projektów o nazwie „AirO2 – ExtremoAlgae” zgłosiła firma Extremo Technologies, a część zadań prowadzona będzie we współpracy z naukowcami z Wydziału Inżynierii Środowiska, gdzie firma podpisała umowę o współpracę w ramach grantu ESA BIC Poland. Eksperyment dotyczy zbadania produkcji tlenu przez mikroglony z terenów wulkanicznych, a konkretny szczep może być badany na ISS po raz pierwszy.

Obecnie polscy naukowcy prowadzą już badania nad wykorzystaniem mikroglonów do pozyskiwania minerałów z regolitu księżycowego i marsjańskiego, co może być kluczowe dla eksploracji i prowadzenia badań tych ciał niebieskich. Okazuje się jednak, że organizmy te można także wykorzystać do produkcji tlenu. W przyszłości tego typu rozwiązanie, np. w formie hydrożelowej, mogłoby wspomóc systemy wytwarzania tlenu w trakcie długich misji kosmicznych, służyć jako dodatkowy nawóz czy źródło składników odżywczych dla astronautów.

– Udział w misji na ISS pozwoli nam przetestować to rozwiązania w warunkach mikrograwitacji. Chcemy zbadać nie tylko to, czy mikroglony będą wytwarzały tlen, lecz także sprawdzić, jak te organizmy zachowają się w przestrzeni kosmicznej – wyjaśniają dr inż. Weronika Urbańska z Wydziału Inżynierii Środowiska oraz Ewa Borowska z Extremo Technologies.

Na potrzeby eksperymentu przygotowane zostaną dwa identyczne zestawy mikroglonów. Jeden z nich zostanie wysłany na ISS, a drugi trafi na obserwację do laboratorium PWr. Jednym z elementów badań będzie porównanie obu próbek po zakończeniu misji.

– Startując w konkursie, od samego początku przygotowywaliśmy nasze rozwiązanie jako gotowy payload, który można w krótkim czasie dostosować do wymagań misji. Cały ładunek jest oczywiście także odpowiednio monitorowany i oczujnikowany, żebyśmy mogli wykryć nawet najmniejsze zmiany w otoczeniu – podkreśla dr inż. Weronika Urbańska. – W moim odczuciu, nasz projekt ma spore szanse, by zakwalifikować się do lotu na ISS. Nie tylko ze względu na innowacyjność zaproponowanego rozwiązania, lecz także jego wykonalność – dodaje.

W projekt zaangażowany jest interdyscyplinarny zespół specjalistów, w skład którego wchodzą specjaliści z firmy Extremo Technologies oraz naukowcy: z Politechniki Wrocławskiej – oprócz dr inż. Weroniki Urbańskiej, także dr Janusz Pętkowski z Massachusetts Institute of Technology, który ostatnio dołączył do zespołu Wydziału Inżynierii Środowiska, z NASA Jet Propulsion Laboratory, Uniwersytetu w Tartu (Estonia) oraz Politechniki Warszawskiej.

O tym, które eksperymenty ostatecznie polecą na ISS, dowiemy się za kilka tygodni. Wstępną listę wybranych projektów można znaleźć na stronie POLSA.

mic