Dobiega końca najlepszy w tym roku okres do obserwacji Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Tak się składa, że NASA podsumowuje aktualnie ponad dwie dekady pracy stacji. Oprócz darmowej cyfrowej publikacji otrzymujemy też zestawienie najbardziej przełomowych wyników uzyskanych na pokładzie ISS. Nie ma lepszego momentu aby zdać sobie sprawę z tego, jak wiele ludzkość zawdzięcza temu latającemu laboratorium.
15 niesamowitych wyników z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej
fot. NASA
Pierwsza dekada Międzynarodowej Stacji Kosmicznej była dekadą budowy. Druga dekada przeszła od wstępnych badań do pełnego wykorzystania laboratorium na orbicie. Wkroczyliśmy w dekadę wyników. Dzięki ponad 20-letnim badaniom i ponad 3300 eksperymentom prowadzonym na stacji, pojawia się aktualnie więcej przełomów niż kiedykolwiek wcześniej. Oto 15 z nich:
1. Produkcja nowej generacji technologii skanowania medycznego
Skan ludzkiej dłoni uzyskany przez zespół badawczy dr Raja Gupty testujący nową technologię skanowania CT, fot. Raj Gupta, Massachusetts General Hospital and Harvard Medical School
fot. NASA
W swoim dążeniu do badania gwiazd neutronowych zespół odpowiedzialny za teleskop NICER stworzył i opatentował źródło promieniowania rentgenowskiego, które można było bardzo szybko włączać i wyłączać. Tego właśnie potrzebował neuroradiolog z Massachusetts General Hospital, aby poprawić wyniki tomografii komputerowej.
Tradycyjne maszyny CT są duże, ciężkie i zużywają dużo energii. To sprawia, że trudno je wdrożyć w środowiskach o niewielkich zasobach. Zamiast obracać dużą maszyną rentgenowską w celu przechwycenia skanu CT, zespoły Massachusetts General Hospital i NICER współpracowały nad stworzeniem nieruchomego pierścienia tych małych nowych modulowanych źródeł promieniowania rentgenowskiego, które można zamontować wokół pacjenta i uruchamiać w razie potrzeby . Ta technika może zmniejszyć ilość promieniowania, na które narażony jest pacjent, i zapewnić lepszą jakość obrazu nawet przy niższym poziomie promieniowania.
Ograniczenie ekspozycji na promieniowanie jest pomocne dla pacjentów na Ziemi teraz i potencjalnie dla przyszłych astronautów w drodze na Marsa. Urządzenie zostało opatentowane, a obecnie trwają dodatkowe prace mające na celu przekształcenie go z prototypu w urządzenie testowalne.
2. Tworzenie nowych leków na zaburzenia, takie jak dystrofia mięśniowa Duchenne'a
Badania Międzynarodowej Stacji Kosmicznej dotyczące struktury krystalicznej białka związanego z dystrofią mięśniową Duchenne'a (DMD), nieuleczalną chorobą genetyczną, dostarczyły wskazówek dotyczących związków, które mogą ją hamować. Profesor z Uniwersytetu Tsukuba w Tsukuba w Japonii wykorzystał te wskazówki do zaprojektowania kilku obiecujących związków, w tym TAS-205. Badanie z 2015 r. potwierdziło bezpieczeństwo TAS-205 do stosowania u ludzi, a małe badanie kliniczne u ludzi zostało opublikowane w 2017 r. Badanie fazy 3 mające na celu zbadanie skuteczności TAS-205 w sytuacjach podobnych do rzeczywistego zastosowania klinicznego rozpoczęło się w grudniu 2020 i potrwa do 2027 roku. Zespół badawczy szacuje, że lek może spowolnić progresję DMD o połowę, potencjalnie podwajając długość życia wielu pacjentów.
3. Formowanie składników do produkcji sztucznej krwi dla zwierząt
Kryształy białka uformowane w warunkach mikrograwitacji w module Kibo stacji kosmicznej. fot. NASA
Oprócz obiecujących możliwości rozwoju leków, inne prace Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) nad krystalizacją białek w warunkach mikrograwitacji inspirowały rozwój sztucznej albuminy zwierzęcej. Albumina jest białkiem najobficiej występującym we krwi, ale na Ziemi jest trudna do krystalizacji. Naukowcy wykorzystali stację kosmiczną do krystalizacji albuminy z kotów i psów, aby lepiej zrozumieć strukturę tych białek i sposób ich powstawania. Lekarze weterynarii w szpitalach dla zwierząt mają problemy z zapewnieniem leczenia transfuzją krwi, ponieważ nie ma dużych zapasów oddanej krwi zwierzęcej, na co może mieć pozytywny wpływ potencjalne zastosowanie tej pracy w medycynie weterynaryjnej.
4. Zastosowania technologii ramienia robota w fabryce motoryzacyjnej
Stworzenie robota stacji kosmicznej Robonaut doprowadziło do opracowania rękawicy robota o wytrzymałości przemysłowej. NASA i General Motors (GM) opracowały prototyp Robonauta i przetestowały go na stacji, gdzie z powodzeniem wykonywał proste zadania wraz z astronautami. Następnie zespół przekonfigurował przypominającą dłoń część Robonauta w urządzenie do noszenia, aby pomóc zarówno astronautom, jak i robotnikom samochodowym uniknąć zmęczenia dłoni i obrażeń. Urządzenie, początkowo nazywane Robo-Glove, jest obecnie dostępne na rynku jako Ironhand, produkowane przez firmę Bioservo Technologies ze Szwecji.
5. Studenckie badania w kosmosie
Ludzie urodzeni po listopadzie 2000 roku zawsze znali życie z ludźmi w kosmosie: dorastali w świecie z Międzynarodową Stacją Kosmiczną orbitującą nad ich głowami. Nazwijcie je Stacją Generacji, tymi, dla których przestrzeń zawsze wydawała się dostępna, miejscem, w którym badania prowadzą naukowcy z całego świata. Wielu studentów z całego świata wysłało nawet własne badania lub kod do stacji. Pomogli w przeprowadzaniu eksperymentów sekwencjonowania DNA w ramach programu Geny w kosmosie lub w kontrolowanych robotach używających ich kodu w ramach Kibo Robot Programming Challenge . Wielu zaprojektowało i rozmieściło małe satelity ze stacji kosmicznej, wysyłając swoje prace na niską orbitę okołoziemską.
6. Obniżenie ciepła w miastach i śledzenie wody
Zestaw urządzeń do obserwacji Ziemi dołączonych do Japońskiego Modułu Eksperymentów prezentujący jak Międzynarodowa Przestrzeń kosmiczna. Stacja krąży nad południowym Oceanem Spokojnym na wschód od Nowej Zelandii w 2018 roku. fot. NASA
Dane z ładunku ECOSTRESS NASA mają już wiele zastosowań. ECOSTRESS mierzy subtelne zmiany temperatury, aby zidentyfikować stres roślin. Te same pomiary można wykorzystać do identyfikacji ekstremalnego ciepła, na przykład wytwarzanego przez pożary lub strumienie lawy, oraz do badania ruchu prądów ciepłej wody i fal upałów w miastach.
Dane z projektu ECOSTRESS zostały wykorzystane w działaniach na rzecz zmniejszenia ciepła pochłanianego przez powierzchnie miast, lepszej alokacji wody, zmniejszenia ryzyka pożarów w lasach, pomiaru stresu roślin, poszukiwania źródeł energii geotermalnej, śledzenia komarów i pomocy rolnikom w efektywnym nawadnianiu pól. Na przykład naukowcy z Cool Streets LA badający różne materiały, które mogą zmniejszyć ciepło miejskie, wykorzystali dane z projektu ECOSTRESS, aby zobaczyć, jak zmieniało się ciepło powierzchniowe osiedli po nałożeniu powłok. Odkryli, że cienka szara powłoka może sprawić, że asfaltowa jezdnia odbija słońce jak betonowa jezdnia, zmniejszając otaczające ciepło o około 2 stopnie F.
7. Zabiegi USG na Ziemi
Dla osób, które mieszkają w dużych miastach i dobrze rozwiniętych krajach, które posiadają dobrze wyposażone szpitale, dostęp do szybkiej i dokładnej technologii obrazowania medycznego zwykle nie stanowi problemu. Jednak gdy placówki medyczne nie są łatwo dostępne, dostęp do tej technologii może oznaczać w wielu przypadkach życie zamiast śmierci.
Aby opiekować się astronautami na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, członkowie załogi zostali przeszkoleni do używania małego urządzenia ultradźwiękowego do badania członków załogi w ramach badania ADUM (Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity).
We współpracy z World Interactive Network Focused on Critical Ultrasound (WINFOCUS) zespół ADUM wykorzystał techniki opracowane dla astronautów stacji i zaadaptował je do użytku w odległych obszarach Ziemi, opracowując protokoły do szybkiego wykonywania złożonych procedur ze zdalnymi wskazówkami i szkoleniami ekspertów. Korzystając z metod ADUM, WINFOCUS przeszkolił ponad 45 000 lekarzy i lekarzy specjalistów w ponad 60 krajach. Dzięki wzmocnieniu pozycji lokalnych świadczeniodawców opieki zdrowotnej więcej pacjentów ma dostęp do wysokiej jakości i terminowej opieki diagnostycznej, dzięki czemu system opieki zdrowotnej jest bardziej wydajny, umożliwiając wczesną diagnozę i leczenie.
8. Zastosowanie stacyjnej technologii filtracji powietrza do walki z COVID i konserwowania żywności w sklepach spożywczych
Astronauta NASA Peggy Whitson obserwuje eksperyment wzrostu roślin soi Advanced Astroculture. fot. NASA
Korzystając z systemu NASA Advanced Astroculture (ADVASC), załogi stacji z powodzeniem wyhodowały dwie generacje roślin Arabidopsis, organizmu modelowego, który jest dobrze poznany i często wykorzystywany w eksperymentach z zakresu biologii podstawowej. System zapewniał precyzyjną kontrolę parametrów środowiskowych dla wzrostu roślin, w tym temperatury, wilgotności względnej, światła, dostarczania płynnych składników odżywczych oraz stężenia dwutlenku węgla i etylenu.
Naukowcy przystosowali system ADVASC do zastosowania w oczyszczaniu powietrza na Ziemi. Technologia ta, początkowo stosowana do przedłużenia trwałości owoców i warzyw w sklepach spożywczych, zwróciła uwagę winiarzy, którzy wykorzystywali ją w swoich piwnicach do poprawy warunków przechowywania. Wiele firm używa teraz tej technologii w oczyszczaczach powietrza, które okazały się skuteczne w eliminowaniu wirusa SARS-CoV-2. Podczas pandemii firmy wyprodukowały i rozprowadziły liczne oczyszczacze. Oddzielna technologia testowana pod kątem wykrywania zanieczyszczeń na stacji kosmicznej została włączona do czujnika powietrza używanego na Ziemi do generowania „wskaźnika ryzyka rozprzestrzeniania się wirusa” we wspólnych przestrzeniach, informując ludzi o zmniejszeniu zatłoczenia lub podjęciu innych kroków w celu ograniczenia ryzyka.
9. Koloidy i produkty codziennego użytku domowego
Najnowsza formuła sprayu do tkanin Febreze Unstopables TOUCH firmy Procter & Gamble (P&G) z technologią uwalniania zapachu aktywowaną dotykiem jest pierwszą firmą, w której zastosowano materiały oparte na badaniach koloidów przeprowadzonych na stacji.
Koloidy to mieszaniny drobnych cząstek zawieszonych w cieczy. Obejmują one naturalne mieszanki, takie jak mleko i mętna woda, a także produkty wytwarzane od szamponu po lekarstwa. Badanie koloidów komplikuje fakt, że grawitacja powoduje, że niektóre cząstki unoszą się, a inne opadają. Mikrograwitacja usuwa tę komplikację i umożliwia badania, takie jak Advanced Colloid Experiments ( ACE ) prowadzone przez NASA, ISS National Laboratory i P&G.
P&G twierdzi, że praca na stacji pomogła im wyobrazić sobie i zrozumieć formułę, umożliwiając stworzenie płynu, który wygląda i przypomina wodę. Od 2022 roku badania stacji przyczyniły się do powstania trzech nowych patentów dla firmy.
10. Tworzenie sztucznych siatkówek w kosmosie
Sztuczne siatkówki mogą przywrócić wzrok milionom ludzi na Ziemi cierpiących na choroby zwyrodnieniowe siatkówki. Amerykańska firma LambdaVision przeprowadziła eksperymenty na stacji kosmicznej pięć razy, aby osiągnąć swój cel, jakim jest wytwarzanie sztucznych siatkówek w warunkach mikrograwitacji. LambdaVision ocenia proces produkcyjny w celu opracowania sztucznych siatkówek ludzkich przy użyciu aktywowanego światłem białka zwanego bakteriorodopsyną, które może zastąpić funkcję uszkodzonych komórek wykrywających światło w oku. Proces tworzy implanty poprzez nakładanie warstwa po warstwie cienkiej warstwy. Mikrograwitacja może poprawić jakość i stabilność błon poprzez ograniczenie agregacji i sedymentacji cząstek występujących na Ziemi.
Eksperyment, który rozpoczął się w grudniu 2021 roku zademonstrował produkcję 200-warstwowej folii po raz pierwszy w mikrograwitacji. Jest to kluczowy krok w kierunku wykorzystania środowiska mikrograwitacyjnego do zmieniającej życie produkcji medycznej.
11. Uproszczenie leczenia raka dla pacjentów
Badanie PCG-5 sponsorowane przez ISS National Lab koncentruje się na poprawie sposobu dostarczania leków pacjentom. Badanie miało na celu wyhodowanie bardziej jednolitej postaci krystalicznej przeciwciała monoklonalnego Keytruda®, które jest stosowane w leczeniu kilku rodzajów nowotworów, w tym czerniaka i raka płuc. Przeciwciała monoklonalne nie rozpuszczają się łatwo w cieczy. To sprawia, że trudno jest stworzyć lek, który można by podać we wstrzyknięciu w gabinecie lekarskim, a nie dożylnie, co wymaga od pacjentów spędzenia godzin w klinice, aby otrzymać lek.
PCG-5, badanie przeprowadzone przez Merck Research Laboratories, wyprodukowało wysokiej jakości krystaliczne zawiesiny, które mogą sprawić, że Keytruda® będzie mogła być dostarczana przez wstrzyknięcie, czyniąc leczenie wygodniejszym dla pacjentów i opiekunów, przy jednoczesnym znacznym obniżeniu kosztów. Według Merck Research Laboratories prace te są w toku, podobnie jak badania nad innymi potencjalnymi lekami.
12. Mikroorganizmy sekwencjonujące DNA wokół Układu Słonecznego
Astronauta NASA Kate Rubins przygotowuje się do uruchomienia eksperymentu. Stara się wykazać po raz, że pierwszy sekwencjonowanie DNA jest wykonalne w orbitującym statku kosmicznym. Sekwencjonowanie DNA w przestrzeni kosmicznej może identyfikować drobnoustroje,diagnozować choroby, pomagać naukowcom w zrozumieniu stanu zdrowia członków załogi i może pomóc w wykrywaniu życia opartego na DNA gdzie indziej w Układzie Słonecznym. fot. NASA
Naukowcy wykorzystują Międzynarodową Stację Kosmiczną jako poligon doświadczalny do badania, jak zapewnić astronautom bezpieczeństwo i zdrowie podczas długotrwałych misji. W 2016 roku astronauta NASA Kate Rubins z powodzeniem przeprowadziła pierwsze sekwencjonowanie DNA w kosmosie, otwierając drzwi do badań biologii molekularnej w warunkach lotów kosmicznych. Zespół wykorzystał platformę do sekwencjonowania MinION (wymawiane „min jon”), urządzenie nie większe niż telefon komórkowy, aby odczytać zasady kwasów nukleinowych w próbkach wysłanych do stacji w celu przeprowadzenia badań.
Technologia ta może umożliwić naukowcom szybką identyfikację patogenów na stacji kosmicznej lub w przyszłych misjach eksploracyjnych, a nawet potencjalnie zidentyfikować życie na innych planetach Układu Słonecznego, jeśli ma ono wspólną biochemię z życiem, jakie znamy na Ziemi. Wykorzystanie urządzenia w kosmosie może również pomóc w dostarczaniu informacji naukowcom korzystającym z urządzenia w odległych miejscach na Ziemi.
13. Monitorowanie bezpieczeństwa cieplnego na Ziemi
Temperatura głęboka ciała wzrasta szybciej podczas ćwiczeń na stacji kosmicznej niż na Ziemi. Eksperyment ThermoLab ESA (Europejskiej Agencji Kosmicznej) badał regulację temperatury ciała i adaptacje sercowo-naczyniowe u członków załogi od 2009 roku.
Technologia pomiaru temperatury ciała, opracowana na potrzeby badań przez niemiecką firmę Dräge, zaczęła wprowadzać zmiany na Ziemi. Urządzenia są stosowane w wielu klinikach do monitorowania inkubatorów niemowląt i pacjentów podczas operacji i zostały wykorzystane do badania wpływu ekstremalnych temperatur na rolników w Kenii i Burkina Faso. Inne zastosowania urządzenia to monitorowanie oznak zmęczenia u osób pracujących w ekstremalnych warunkach, w tym strażaków i pilotów myśliwców.
14. Lepsze zrozumienie fundamentów nauki naszego świata
Wiele eksperymentów na stacji odkrywa nowe informacje i dostarcza wskazówek do dawnych tajemnic naukowych. Informacje te pomagają naukowcom pogłębić zrozumienie przez ludzkość takich zagadnień, jak spalanie lub fizyka płynów, co może prowadzić do poprawy wszystkiego, od wydajności paliwowej po chłodzenie elektroniki.
Kiedy naukowcy w badaniu FLEX NASA przeanalizowali tłumiki ognia, badając płonące krople paliwa, dokonali zaskakującego odkrycia: ciągłe „spalanie” w niskiej temperaturze po pozornym wygaśnięciu płomienia. Obecnie znany jako chłodne płomienie, ten proces spalania różni się od płomieni, które ogrzewają nas przy ognisku. Typowe płomienie wytwarzają sadzę, dwutlenek węgla i wodę. Chłodne płomienie wytwarzają tlenek węgla i formaldehyd. Dowiedzenie się więcej o zachowaniu tych chemicznie różnych płomieni może doprowadzić do opracowania bardziej wydajnych, mniej zanieczyszczających pojazdów.
15. Rozmowa ze stacją i inspirowanie kolejnego pokolenia
Uczeń zadaje astronaucie NASA Serenie M. Auñón-Cancellor, fot. NASA
Rozmowy z astronautami, historie nagrane przez członków załogi oraz edukacyjne wideo naukowe nagrane na pokładzie stacji przybliżają całą ludzkość w jej eksploracji kosmosu. Krótkofalarstwo na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej ( ARISS ) zapewnia studentom z całego świata możliwość zadawania pytań bezpośrednio astronaucie na orbicie, jednocześnie ucząc się podstaw technicznych operacji krótkofalarskich. Program połączył ze stacją kosmiczną ponad 250 000 uczestników i ponad 100 członków załogi. Setki tysięcy dodatkowych uczniów połączyło się z astronautami również za pośrednictwem edukacyjnego łącza downlink, pomagając zainspirować następne pokolenie naukowców i inżynierów.
Cyfrowa Publikacja
Cyfrowa publikacja, o której wspomnieliśmy we wstępie jest dostępna do pobrania. Oprócz treści wyposażona została w świetne materiały zdjęciowe przybliżające pracę na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Tegoroczne wydanie skupia się na korzyściach dla ludzkości, podkreślając przełomowe odkrycia pomagające społeczeństwu, technologie testowane pod kątem przyszłej eksploracji kosmosu, nowe przełomowe odkrycia naukowe i wkład w rozwijającą się gospodarkę o niskiej orbicie okołoziemskiej (LEO).
„Ta edycja skupia się na nowych obszarach badań naukowych, które są wynikiem ostatnich dwóch dekad badań ISS, przyszłych technologiach eksploracji Księżyca i Marsa, odkryciach ratujących życie oraz firmach i korzyściach ekonomicznych płynących z tych badań”. powiedział dr Kirt Costello, główny naukowiec stacji kosmicznej w NASA Johnson Space Center w Houston.
Międzynarodowa Stacja Kosmiczna (ISS) o masie 455 ton należy do obiektów bardzo dobrze widocznych na nocnym niebie. Stąd też cieszy się ogromnym zainteresowaniem miłośników astronomii, którzy często śledzą jej przeloty na wieczornym niebie. O najbliższych widocznych przelotach stacji (ISS) można przeczytać regularnie na naszym portalu już niemal od 12 lat.
Nie tak dawno wspominaliśmy o wydłużeniu utrzymania ISS do końca 2030 roku. To bardzo dobra wiadomość podjęta przez administrację Joe Bidena, która na szczęście zamyka na kilka lat wszelkie dyskusje o zakończeniu finansowania projektu, który rocznie pochłania 4 miliardy dolarów. Wydłużenie misji do 2030 roku daje Amerykanom nieco więcej czasu na budowę nowej stacji przy wsparciu innych krajów, a także kontynuację planowanych badań i eksperymentów.
Prezentacja filmowa 15 niesamowitych wyników z Międzynarodowej Stacji Kosmicznej Autor: NASA
Dobiega końca najlepszy w tym roku okres do obserwacji Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS). Tak się składa, że NASA podsumowuje aktualnie ponad dwie dekady pracy stacji. Oprócz darmowej cyfrowej publikacji otrzymujemy też zestawienie najbardziej przełomowych wyników uzyskanych na pokładzie ISS. Nie ma lepszego momentu aby zdać sobie sprawę z tego, jak wiele ludzkość zawdzięcza temu latającemu laboratorium.
