Polska Agencja Kosmiczna zakończyła konsultacje dotyczące polskiej misji księżycowej. Agencja planuje budowę orbitera, w którym mają szansę znaleźć się eksperymenty przygotowane przez naukowców z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów.

Realizacja polskiej misji księżycowej ma stanowić element długoterminowego planu rozwijania w naszym kraju trendów związanych m.in. z górnictwem kosmicznym oraz innymi technologiami niezbędnymi w przeprowadzeniu przyszłych misji załogowych na Księżyc.

W trwających blisko rok konsultacjach udział wzięły firmy i uczelnie związane z polskim sektorem kosmicznym. Projekt zakłada zbudowanie orbitera księżycowego, w którym miałyby zostać zainstalowane dwa lub trzy eksperymenty badawcze.

W trakcie spotkania podsumowującego konsultacje ogłoszono ostatecznie cztery wybrane koncepcje misji. Priorytetem jest instrument MIRORES, którego zadaniem będzie wykonanie map złóż surowców na Srebrnym Globie. Szansę mają także dwa eksperymenty, o których opowiadał dr hab. inż. Paweł Knapkiewicz, prof. uczelni z Wydziału Elektroniki, Fotoniki i Mikrosystemów: innowacyjny projekt miniaturowego spektrometru do wykrywania i analizy gazów w warunkach bardzo rzadkiej lub praktycznie nieistniejącej atmosfery oraz miniaturowe laboratorium do badania komórek nowotworowych w warunkach kosmicznych.

fot. polsa.gov.pl

MEMS-owy, miniaturowy spektrometr mas jonów

Naukowcy z W12 już teraz pracują nad miniaturowym spektrometrem mas, a wszystko dzięki otrzymanemu w 2022 r. grantowi z Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA). Projekt ten zakłada zbudowanie miniaturowego instrumentu analitycznego do badania składu atmosfery gazowej.

– Na przełomie sierpnia i września chcemy zakończyć projekt i przedstawić urządzenie sprawdzone w warunkach laboratoryjnych. W projektach ESA własność intelektualna opracowanych rozwiązań pozostaje przy twórcach, dlatego nic nie stoi na przeszkodzie, żebyśmy dalej rozwijali urządzenie np. w ramach grantów uzyskanych z Polskiej Agencji Kosmicznej – mówi prof. Paweł Knapkiewicz.

Stworzony przez naszych naukowców spektrometr został opracowany przy użyciu technik MEMS ze wspomagającą rolą precyzyjnego druku 3D. Urządzenie jest niewielkie (ma mniej niż 1 dm3), lekkie (waży mniej niż 500 g) i energooszczędne (potrzebuje do 10 W). Natomiast parametry użytkowe ma porównywalne do klasycznych – laboratoryjnych, dużych instrumentów analitycznych.

– Jest też już w pełni funkcjonalne i teraz czekają nas jeszcze testy w warunkach zbliżonych do tych, które mogą zaistnieć w kosmosie. Oczywiście współpraca z POLSA i wysłanie spektrometru w stronę Księżyca będzie od nas wymagało wprowadzenia pewnych modyfikacji – wyjaśnia prof. Paweł Knapkiewicz. – Lecimy bowiem poza Pas Van Allena, czyli ochronny obszar radiacyjny wokół Ziemi, dlatego musimy dostosować urządzenie choćby do większego promieniowania kosmicznego – dodaje.

Miniaturowy spektrometr jest na tyle innowacyjny, że wspomina o nim Artur B. Chmielewski, menedżer misji kosmicznych w kalifornijskim ośrodku NASA Jet Propulsion Laboratory, podając go za przykład twórczego, innowacyjnego działania i rozwiązania, którego nie ma nawet amerykańska agencja.

Miniaturowy spektrometr mas jonów (MEMS-MS) dla zastosowań kosmicznych

Miniaturowe laboratoria do prowadzenia eksperymentów biologicznych w kosmosie

Drugi z zaproponowanych eksperymentów – miniaturowe laboratorium do badania komórek nowotworowych w warunkach kosmicznych – związany jest z projektem pierwszego polskiego bio-nanosatelity, który w styczniu 2022 r. wystrzelono w kosmos.

Laboratorium biologiczne, tak zwany payload, zaprojektowali naukowcy z wrocławskich uczelni i instytutów badawczych. Zespół z Politechniki Wrocławskiej odpowiadał za konstrukcję modułów laboratoryjnych (tzw. lab-on-chip), które umożliwiły przeprowadzenie różnych badań biologicznych i medycznych, a kierowała nim dr inż. Patrycja Śniadek z Katedry Mikrosystemów na W12.

– 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. Wszystkie te informacje potwierdzają, że nasze urządzenie zadziałało i znakomicie spełniło swoją funkcję – podkreśla prof. Paweł Knapkiewicz.

Rozwiązanie, które nasi naukowcy chcą przygotować w ramach księżycowej misji Polskiej Agencji Kosmicznej, będzie więc po części oparte na przetestowanym już urządzeniu. Dla odpowiedniego przygotowania eksperymentu do tak trudnego zadania konieczna jest ścisła współpraca z ośrodkami, które zajmują się biologią komórek.

Taka współpraca jest obecnie rozwijana z Uniwersytetem Przyrodniczym we Wrocławiu, Uniwersytetem Medycznym we Wrocławiu, Dolnośląskim Centrum Onkologii, Pulmonologii i Hematologii, Narodowym Centrum Onkologii w Gliwicach i kliniką uniwersytecką MD Anderson z Houston (Texas, USA).

– W trakcie ubiegłorocznej misji zdobyliśmy ogromne doświadczenie związane z projektowaniem miniaturowych laboratoriów. Przygotowanie tego typu urządzeń wymaga mnóstwa pracy i analiz z zakresu prowadzenia reakcji w mikroskali, hodowli mikrokomórkowych czy odpowiedniego podłączenia urządzeń. Jest to trudne do wykonania dla warunków na Ziemi, a w kosmosie wyzwania są znacznie większe – tłumaczy prof. Paweł Knapkiewicz.

Szacunkowy koszt przygotowania jednego eksperymentu z PWr to ok. 1 mln zł.

Władze Polskiej Agencji Kosmicznej zapowiedziały, że faza koncepcyjna misji księżycowej, na którą składa się zaprojektowanie misji i przedstawienie celu naukowego, ma się rozpocząć jeszcze w tym roku. Informację o tym, jakie ostatecznie eksperymenty znajdą się na pokładzie orbitera, poznamy dopiero po zakończeniu tego etapu.

mic