Az alábbit ITT már olvashattad a Nemzetközi Űrállomás – ISS – ról, amely az emberiség bolygónk körül keringő űrlaboratóriuma.
„Az ISS a világ legnagyobb űrprojektje, amely nemzetközi repülőszemélyzeteket, globálisan elosztott indítási és repülési műveleteket, képzési, mérnöki és fejlesztési létesítményeket, hordozórakétákat, kommunikációs hálózatokat és a nemzetközi tudományos kutatói közösséget egyesíti.
[…]
Minden ügynökség egységes célja, hogy az ISS – kutatások során szerzett ismereteket az emberi fiziológia, a sugárzás, az anyagtudomány, a mérnöki tudományok, a biológia, a folyadékfizika és a technológia területén alkalmazza, lehetővé téve a jövőbeli űrkutatási küldetéseket. Elismerik az ISS oktatási platformként való felhasználásának fontosságát, hogy ösztönözze és motiválja a fiatalokat a matematika, a természettudományok, a mérnöki tudományok és a technológia (STEM) területén való karrierlehetőségekre: a mai gyerekeket a holnap vezetőivé és űrkutatóivá nevelni.
A mikrogravitációs környezet a lehető legjobb olyan jelenségek tanulmányozására, amiket a gravitáció torzít, ami által a kutatási eredmények nem pontosak, valósak. A fizika, biológia, kémia alapvető törvényeit vizsgálhatják kizárva a gravitációt, mint zavaró tényezőt. Tisztább, homogénebb anyagokat lehet például előállítani a súlytalanságban. Különböző anyagok jobban keverednek, amik által új ötvözeteket, kompozit anyagokat lehet fejleszteni. Gyógyszerkutatások, orvosi technológiák fejlesztése, űrtechnológiák tesztelése, robotika, növénytermesztés és rengeteg más egyéb területen végeznek kísérleteket odafent.”
Na, de hogyan hozzuk vissza ezeket a kísérleti mintákat eredményesen?
Az ISS – en elvégzett kísérletek hazahozatalának (és felvitelének persze) szigorú protokollja van, mindennel is számoló fontossági sorrenddel.
Irány haza!
Az adott kísérlet végeztével a mintákat azonnal konzerválni kell. A vegyi anyagokban megállítják a biológiai folyamatokat és a legtöbb biológiai mintát a MELFI – be, azaz a Minus Eighty Degree Laboratory Freezer elnevezésű fagyasztóba teszik, ami – 80 °C – on képes tartani a mintákat.
A mintákat az utolsó pillanatban rakodják be a SpaceX Dragon űrkapszulájába, amely az egyetlen erre alkalmas űreszköz a nagy mennyiségű, épségben történő rakomány visszaszállításra. Így a lehető legkevesebb időt töltik aktív hűtés nélkül a speciális, szivárgásmentes tasakokba, ütésálló tárolókba került, minták. Ezek a tárolók gyakran dupla falú, hermetikusan zárt tartályok, amik megvédik a mintákat a nyomásváltozásoktól, ugyanakkor az űrhajót és személyzetet is védi, ha például egy maró hatású minta tartója eltörne. Némelyik minta 3D nyomtatott habszivacs „ágyat” is kap, ami pontosan felveszi alakját.
A Dragon a személyzettel – és a rakománnyal – fedélzetén tér vissza a Földre. Légkörbe érve a hőpajzs védi az űrhajósok és a rakomány épségét, és az óceánban landol a kapszula, ejtőernyőkkel is lassítva önmagát. Ezután a kapszulát a SpaceX hajójának fedélzetére emelik. és megkezdődik a versenyfutás az idővel.
Az idő és a hőmérséklet kritikus tényező. Ha egy adott − 80 °C-os minta akár csak kis időre is − 60°C – ra melegszik, hónapok munkája mehet tönkre. Az első 60 perc a kritikus.
A tudományos, úgy nevezett „Time Critical”, vagy is időérzékeny mintákat a Dragon kinyitása után perceken belül kiveszik a kapszulából. A hajón van egy mobil laboratóriumi egység, így azonnal stabil áramforrásra kötik a hűtőládákat.
Ezután nem sokkal helikopterrel szállítják el őket a Kennedy Űrközpontba, ahol a kutatók megfelelő körülmények között stabilizálják a mintákat a továbbszállítás előtt.
Bővebben a kutatásokról ITT olvashatsz.
Élő állatok
A mikrogravitációban végzett rágcsálókutatások például kulcsfontosságúak az izomsorvadás és a csontritkulás megértéséhez. Míg korábban a rágcsálókat elaltatták és lefagyasztották még az űrállomáson a későbbi elemzéshez, ma már sok kísérlethez az élő állatra van szükség, hogy a landolás utáni élettani hatásokat is vizsgálhassák.
Maradva a rágcsálóknál: egy speciális szállítóketrecben utaznak, amely úgy lett kialakítva, hogy a súlytalanság állapotában is megfelelően biztosítani tudja az élelmet, a vizet és a megfelelő szellőzést.
Amennyiben élő állatot szállítanak vissza, a hűtőládás mintákkal egyetemben elsőként emelik ki őket a Dragonból. A kísérlet folytatásaként a kutatóknak a lehető leghamarabb látniuk kell, hogy reagál jelen esetben a rágcsálók szervezete a visszatérésre még azelőtt, hog alkalmazkodni kezdenének a földi körülményekhez.
Prioritás
Az űrben az idő és az erőforrások korlátozottak. A hazaszállítás rendkívül drága, és persze a Dragonban lévő hely is véges. A minták fontossági sorrendjét szigorú protokollok határozzák meg, hogy a Földön várakozó kutatók épségben kaphassák meg az eredményeket. Ezt a protokoll rendszert a NASA, ESA, JAXA dolgozta ki.
A lista élén a hűtött minták állnak (élő szövetek, gyógyszerkísérleti minták, fehérjekristályok), hogy a fagyasztókban legyen hely az újabb mintáknak.
Részletesebben:
Az űrhajósok vér és vizeletmintái a legelsők, aztán a Földön gyorsan lebomló élő sejtek, fehérjék. Amennyiben élő állat, friss növény szerepel a kísérletben, úgy ezzel folytatódik a sorrend.
Fontos szempont még a súly, így ha van még hely, akkor az anyagtudományi minták térhetnek vissza a bolygóra (fémek, ötvözetek).
Egy egyszerűbb fizikai kísérlet maradványai gyakran „beáldozhatóak” a helyhiány miatt.
Vissza nem térő minták
A kevésbé értékes, használhatatlan (pl: elhasznált táptalaj) vagy veszélyes hulladéknak minősülő anyagok leggyakrabban „Égi temetést” kapnak. Ezek a Cygnus vagy a Progress teherűrhajóra kerülnek és a légkörben visszatérés közben elégnek. Ezek az űrhajók – a Dragonnal ellentétben – ugyanis nem rendelkeznek hőpajzzsal. Amikor lekapcsolódnak és belépnek a sűrűbb légkörbe, az egész űrhajó a rakománnyal együtt plazmává válik és elég. A biológiailag veszélyes hulladékot is így semmisítik meg.
Szempont még a költséghatékonyság is. Amennyiben egy minta eredményei digitálisan is kinyerhetőek az ISS – en (pl: DNS – szekvenálás), akkor szinte biztos, hogy az adott minta megsemmisítendő annak érdekében, hogy helyet adjon egy olyan kísérletnek, amit csak a földi laborokban lehet vizsgálni.
Van, hogy ezeket a digitálisan kinyert eredményeket, ezzel kapcsolt adatfájlokat rádiókapcsolaton keresztül sugározzák le a NASA vagy az ESA központjaiba.
Akadnak olyan esetek is, amikor a minták évekig az űrállomáson maradnak azért, mert állandó, vagy periodikus kísérletről van szó. Ilyenek például a fém és kerámiapanelek, amelyeket az űrállomás külső falára szerelnek fel tesztelvén a sugárzás hatását ezekre. Vagy mondjuk az állomás faláról vett baktériumtenyészetet archiválnak a fagyasztóban, amiken később újabb és újabb teszteket hajtanak végre, vagy új mintákkal hasonlítják össze őket.
Az ilyen típusú kísérletek mintái csupán évek múlva kerülnek szállításra a földi laborokba.
Érdekességek
A tudományos munka az űrhajósok napjának nagy részét tölti ki. Gyakran ez annyit tesz: a gépeket javítják, tartják karban a kísérletekhez.
Súlytalanságban a folyadékok nem maradnak meg, hanem gömbökké állnak össze és ellebegnek. Így a pipettázás a kísérletekhez és minden ilyen/ehhez hasonló dolog egy zárt „térben” zajlik, az MSG – ben, vagyis a Mirogravity Sciene Glovebox – ban. Ebbe a dobozba hermetikusan elzárt nyílásokon keresztül tudnak benyúlni az űrhajósok.
A kísérletek végzése közben folyamatos videokapcsolatban állnak a földi kutatókkal, akik instruálni tudják azonnal az űrhajóst, amennyiben valami váratlan történik a mintával.
Időnként a már szemétnek számító, elhasználódott levegőszűrő, vagy vízrendszer néhány alkatrészét is visszaküldik a Földre elemzésre, hogy megvizsgálhassák idelent, milyen mikroorganizmusok telepedtek meg rajtuk.
Bővebben ITT olvashatsz az ISS „laboratórium” – ról.
Be a Nerdy Bird!
