Na początku sierpnia, po wielomiesięcznym pobycie na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS), na Ziemię wraca załoga misji NASA SpaceX Crew-10. Astronauci NASA, Anne McClain i Nichole Ayers, wraz z kolegą z Japońskiej Agencji Eksploracji Aerokosmicznej (JAXA), Takuyą Onishi, oraz kosmonautą Roskosmosu, Kirillem Peskovem, kończą swoją długotrwałą ekspedycję naukową. Podczas pobytu na orbicie, McClain, Ayers i Onishi przeprowadzili dziesiątki kluczowych eksperymentów i demonstracji technologicznych, przesuwając granice wiedzy naukowej w unikalnym środowisku orbitalnego laboratorium. Ich praca obejmowała szeroki zakres dyscyplin, od botaniki i medycyny po fizykę i astronomię, a wyniki ich badań będą miały długofalowy wpływ na przyszłe misje kosmiczne i życie na Ziemi.

Ulepszenia infrastruktury dla przyszłości nauki

Jednym z kluczowych zadań załogi była modernizacja systemu energetycznego stacji. Astronautka Anne McClain wzięła udział w spacerze kosmicznym, podczas którego zainstalowała sprzęt do obsługi nowych paneli słonecznych znanych jako IROSA (International Space Station Roll-Out Solar Array). Te nowoczesne, elastyczne panele słoneczne są znacznie bardziej kompaktowe i wydajne w produkcji energii elektrycznej w porównaniu z oryginalnymi, starszymi panelami. Ich instalacja jest kluczowa dla zapewnienia wystarczającej mocy dla rosnącej liczby eksperymentów naukowych i potrzeb operacyjnych stacji. Pierwsza demonstracja technologii IROSA na ISS miała miejsce już w czerwcu 2017 roku, a do dziś zainstalowano osiem takich systemów, co znacznie zwiększa możliwości badawcze. Oprócz energetyki, załoga pracowała również nad ulepszeniem systemu podtrzymywania życia. Nichole Ayers i Anne McClain wspólnie zainstalowały sprzęt do Exploration Potable Water Dispenser, urządzenia do dystrybucji wody pitnej. Naukowcy obecnie oceniają technologię tego urządzenia pod kątem odkażania wody i ograniczania wzrostu drobnoustrojów, co ma kluczowe znaczenie dla długotrwałych misji. Dozownik zapewnia wodę o temperaturze pokojowej, a także gorącą wodę do przygotowywania posiłków i napojów, a technologia ta może stać się standardem w przyszłych misjach na Księżyc i Marsa.

Badania biologiczne w mikrograwitacji

Znacząca część misji poświęcona była badaniu wpływu środowiska kosmicznego na organizmy żywe. W ramach eksperymentu Rhodium Plant LIFE, załoga badała wzrost roślin w stanie nieważkości. W specjalnych kanistrach wewnątrz kopuły stacji hodowano dzikie i genetycznie zmodyfikowane rośliny rzodkiewnika pospolitego (Arabidopsis thaliana). Celem badań jest zrozumienie, jak promieniowanie i mikrograwitacja na różnych wysokościach orbitalnych wpływają na wzrost roślin. Dane zebrane podczas misji Crew-10 będą porównywane z danymi z misji Polaris Dawn, która leciała głębiej w kosmos i była narażona na silniejsze promieniowanie. Lepsze zrozumienie tych mechanizmów mogłoby udoskonalić techniki uprawy roślin w kosmosie, co jest kluczowe dla przyszłych długoterminowych misji, a także dla poprawy rolnictwa na Ziemi.

Badania nie ograniczyły się do roślin wyższych. Astronautka Nichole Ayers pracowała nad projektem SOPHONSTER, który bada wpływ mikrograwitacji na wydajność białka z mikroalg. Te jednokomórkowe organizmy są niezwykle odżywcze; bogate w aminokwasy, kwasy tłuszczowe, witaminy z grupy B, żelazo i błonnik. Mikroalgi mogą stać się zrównoważoną alternatywą dla mięsa i produktów mlecznych podczas długich podróży kosmicznych. Oprócz tego, że są źródłem pożywienia, mogłyby być również wykorzystywane do produkcji biopaliw i związków bioaktywnych do leków, zarówno w kosmosie, jak i na Ziemi.

Zdrowie człowieka pod lupą

Zrozumienie adaptacji ludzkiego ciała do warunków kosmicznych pozostaje priorytetem. Załoga uczestniczyła w szeregu badań medycznych. Anne McClain pomagała Takuyi Onishi przy pobieraniu próbek krwi. Analiza krwi jest standardowym narzędziem, za pomocą którego NASA stale monitoruje zdrowie astronautów, w tym funkcje układu sercowo-naczyniowego i odpornościowego, zmiany w masie mięśniowej i kostnej, stan odżywienia i metabolizmu oraz stan psychiczny. Agencja kosmiczna JAXA przeprowadziła również badanie Cell Gravisensing. Chociaż wiemy, że pojedyncze komórki w naszym ciele reagują na grawitację, mechanizm tej wrażliwości jest wciąż w dużej mierze nieznany. Badanie to, nad którym pracował Takuya Onishi w module laboratoryjnym Kibo, ma na celu obserwację i odkrycie tego mechanizmu. Odkrycia mogą doprowadzić do nowych terapii leczenia stanów takich jak atrofia mięśni podczas lotów kosmicznych i osteoporoza na Ziemi.

Szczególną uwagę poświęcono również zdrowiu oczu. Wiadomo, że pobyt w kosmosie może powodować zmiany w strukturze oka i widzeniu, dlatego astronauci regularnie monitorują stan swoich oczu. Takuya Onishi, z pomocą Nichole Ayers, przeprowadził badanie okulistyczne za pomocą optycznej koherentnej tomografii (OCT). Technologia ta wykorzystuje odbite światło do tworzenia szczegółowych obrazów 3D siatkówki, włókien nerwowych i innych struktur oka, co pozwala na wczesne wykrywanie potencjalnych problemów.

Genetyka i starzenie się na poziomie komórkowym

Jednym z najbardziej intrygujących eksperymentów był APEX-12, w którym Takuya Onishi i Nichole Ayers zbierali próbki rzodkiewnika pospolitego, aby zbadać wpływ promieniowania kosmicznego na aktywność telomerów. Telomery to ochronne czapeczki na końcach chromosomów, które skracają się z każdym podziałem komórki, co jest jednym ze wskaźników starzenia komórkowego. Badanie APEX-12 mogłoby wyjaśnić rolę telomerów w procesie starzenia i rozwoju chorób oraz pomóc naukowcom przygotować rośliny i inne organizmy na stres długotrwałych lotów kosmicznych.

Zaawansowane badania materiałów i farmaceutyki

Mikrograwitacja oferuje unikalne warunki do badań nad krystalizacją. Anne McClain pracowała nad urządzeniem Advanced Space Experiment Processor-4, które umożliwia badania w dziedzinie nauk fizycznych i krystalizacji. Jedno z obecnych badań demonstruje technologię, która mogłaby umożliwić produkcję leków podczas misji w dalekim kosmosie i udoskonalić produkcję farmaceutyczną na Ziemi. Z tą historią wiąże się eksperyment ADSEP-Industrial Crystallization Cassette, nad którym pracował Takuya Onishi. Projekt ten testuje nowy sprzęt, który umożliwia masową produkcję i otwiera drzwi do komercyjnej produkcji leków i innych materiałów w kosmosie.

Nichole Ayers ustawiła urządzenie Ring Sheared Drop, które wykorzystuje napięcie powierzchniowe do "uwięzienia" kropli cieczy między dwoma pierścieniami. Pozwala to na badanie ciekłych białek bez kontaktu ze ściankami pojemnika, eliminując w ten sposób interakcje, które mogłyby wpłynąć na wyniki. Eksperyment Ring Sheared Drop-IBP-2 bada zachowanie ciekłych białek w mikrograwitacji i testuje modele komputerowe. Lepsze modele mogłyby usprawnić procesy produkcyjne dla nowej generacji leków do leczenia raka i innych ciężkich chorób, takich jak choroba Alzheimera, której rozwój wiąże się z gromadzeniem się blaszek białkowych.

Nowe technologie i obserwacja kosmosu

Załoga testowała również nowe technologie, które ułatwią pracę przyszłym astronautom. Takuya Onishi nadzorował JEM Internal Ball Camera 2, swobodnie unoszącą się, ładowalną kamerę, która zapewnia widok poza zasięgiem stałych kamer na stacji. JAXA testuje zdolność tego małego robota do nagrywania filmów i robienia zdjęć z eksperymentów naukowych, co pozwoliłoby zaoszczędzić cenny czas załogi na inne zadania. W kosmosie zadebiutowała również nowa technologia do obserwacji świata mikroskopowego. Mikroskop fluorescencyjny, znany jako ELVIS, po raz pierwszy umożliwił nagrywanie ruchu mikroskopijnych alg i bakterii w 3D. Ta zdolność mogłaby być przydatna w różnych zastosowaniach, takich jak monitorowanie jakości wody i wykrywanie potencjalnie zakaźnych organizmów w czasie rzeczywistym.

Oprócz patrzenia przez mikroskop, astronauci mieli wyjątkowy widok na Ziemię i Słońce. Z wysokości ponad 400 kilometrów Nichole Ayers zrobiła spektakularne zdjęcie jednoczesnych wyładowań atmosferycznych na szczytach dwóch chmur burzowych. Naukowcy używają instrumentów na ISS do badania błyskawic i innych zjawisk pogodowych w górnej atmosferze, co pomaga chronić systemy komunikacyjne i samoloty. Załoga zbierała również dane za pomocą instrumentu CODEX, który obserwuje koronę słoneczną. Blokując bezpośrednie światło słoneczne, ten koronograf ujawnia szczegóły w zewnętrznej atmosferze Słońca. Dane pomagają naukowcom zrozumieć źródło wiatru słonecznego – stałego strumienia naładowanych cząstek ze Słońca, które bombardują Ziemię i mogą wpływać na satelity i sieci elektryczne.

Edukacja i inspiracja

Na stacji znalazło się również miejsce na projekty studenckie. W ramach eksperymentu Nanoracks Module-9 Swiss Chard, który opracowali studenci, Nichole Ayers przygotowała probówki z próbkami boćwiny szwajcarskiej. Celem jest zbadanie, czy wielkość, kształt, kolor i zawartość odżywcza nasion boćwiny wykiełkowanych w kosmosie różnią się od tych wyhodowanych na Ziemi. Takie projekty nie tylko dostarczają cennych danych naukowych, ale także inspirują nowe pokolenie naukowców i badaczy, pokazując, że kosmos jest dostępny dla każdego, kto ma dobry pomysł.