Astronauty ve vesmíru může ohrozit i běžná rýma. Nefunguje jim totiž imunita. Hrozí proto, že jim jakákoliv nemoc, se kterou by se jejich organismus na Zemi bez problémů popasoval, přivodí ve stavu beztíže vážné zdravotní komplikace. Vědci nyní chtějí zjistit, proč tomu tak je a jak by to šlo napravit.
Pomoct jim v tom mají poznatky, které získají během mise Biomission 2019, projektu připravovaného pro Mezinárodní vesmírnou stanici (ISS). Misi financuje Evropská kosmická agentura a realizaci má na starost její podpůrné švýcarské centrum BIOTESC. Čeští vědci ze společnosti SAB Aerospace pro projekt chystají vybavení.
Vyvíjejí miniaturní laboratoře, které do vesmíru a zase zpět dopraví biologické vzorky. Na palubě ISS budou jejich zařízení použita pro tři experimenty, z nichž dva se týkají výzkumu imunity a jeden recyklace odpadních vod.
"Ke každému ze tří experimentů vzniknou dvě laboratoře - jedna na Zemi, druhá poletí do vesmíru. Pro vědce je důležité, aby měli data jak z vesmíru, tak ze Země, aby je mohli porovnat," říká ředitel SAB Aerospace Petr Kapoun. Výhodou laboratoří podle něj bude, že je astronauti budou moct velmi jednoduše ovládat.
Kvůli jednomu z experimentů, který bude zkoumat imunitní systém, vědci pošlou do vesmíru žabí vajíčka, ze kterých se na palubě ISS vylíhnou pulci. "Astronauti mají snížený počet imunitních buněk. Nevíme, jestli je to tím, že se jim nevytváří, nebo odumírají. Teď to bude možné pozorovat na pulcích," vysvětlila Magdalena Herová, která pracuje ve zmíněném centru BIOTESC a má na starosti plánování biologických experimentů na ISS, včetně projektu Biomission 2019.
Vědci tak v přímém přenosu uvidí, jak se pulci vyvíjí ve stavu beztíže a za působení radiace. "Díky tomu zjistí, jestli se třeba ve vesmíru vyvíjí jen jeden typ buněk a jiný ne. A srovnají to s pulci, kteří se vylíhnou na Zemi. To samé budou zjišťovat s protilátkami," vysvětlila Herová.
Poznatky půjde využít i pro život na Zemi
Podle Kapouna by poznatky z tohoto experimentu mohly najít využití i na Zemi - imunita astronautů se totiž chová velmi podobně jako imunita staršího člověka. "Spousta lidí umírá ve stáří na běžnější choroby, se kterými si jejich tělo již není schopno poradit. Pokud zjistíme, jak imunitu nastartovat, když nefunguje, bude úplně jedno, jestli to použijeme ve vesmíru, nebo na Zemi u člověka, který už nemá dost imunitních buněk," říká Kapoun.
Pokud tedy vědci díky tomuto "žabímu" experimentu najdou způsob, jak podnítit tvoření imunitních buněk, přijdou na to, jak zvýšit imunitu lidí a tím i prodloužit jejich život.
K tomu však nejdříve odborníci potřebují vymyslet, jak žabí vajíčka dopravit do vesmíru. Představuje to pro ně velkou konstrukční výzvu, musí myslet i na detaily. Řeší třeba i to, že vajíčka musí naložit do rakety těsně před odletem.
"Hledáme proto místo, kde lze na Floridě koupit žabí vajíčka co nejblíž od odpalové rampy. Potřebujeme čerstvá vajíčka, nezatížená stresem nebo náchylností na nemoci. Takže koupíme žabí vajíčka a ta okamžitě poletí do vesmíru," plánuje Kapoun.
Žabí vajíčka i ostatní vzorky do vesmíru vynese raketa společnosti Space X Falcon 9, která má podle Kapouna lepší parametry než evropské rakety a je přívětivější při startu, například tolik nevibruje. Laboratoř i tekutina, ve které budou pulci uchováni, zase musí být zhotoveny tak, aby vajíčka a posléze pulci odolali výkyvům teplot.
I druhý z experimentů, který do vesmíru pošlou čeští vědci ve spolupráci se zmíněným centrem BIOTESC, se zaměří na vývoj imunitních buněk. Místo pulců však v tomto případě odborníci využijí model kostní dřeně. "Do kartuše (pouzdra) umístíme kmenové buňky z kostní dřeně a bude se sledovat, jestli se budou diferencovat do imunitních buněk, a pokud ano, jestli ten proces probíhá jinak než na Zemi," popsala Herová.
Moč pomůže pěstovat rostliny na Marsu
Jak napovídá název třetího experimentu, Urinis se týká recyklace odpadních vod, a to za využití mnohem menšího množství energie než dosud. Měl by vědcům pomoct zjistit, zda lze ve vesmíru recyklovat moč biologickým způsobem, který na Zemi funguje.
Pokud se prokáže, že něco takového je možné, mohli by díky tomu experti vytvořit bioreaktor s rostlinným roztokem, kterým by astronauti zalévali rostliny. Už dnes je možné odpadní vody včetně moči na ISS recyklovat, je to však energeticky náročné.
"Ve známém filmu Marťan zasadí astronaut na Marsu brambory. Normálně by je močí nemohl hnojit, protože brambory by moč neuměly využít k růstu. K tomu jsou potřeba půdní bakterie, které látky z moči oxidují a umožňují tak koloběh dusíku. Na Zemi tato reakce funguje, cílem experimentu je zjistit, zda to bude možné i ve vesmíru," vysvětlila Herová.
V jedné části české laboratoře, která poletí na ISS, tak bude umístěna umělá moč, respektive látky, které se nachází v moči, rozpuštěné ve vodě, a ve druhé bakterie. Na ISS se vzorek smíchá. Vědci následně budou zkoumat, jak se změnilo složení roztoku ve vesmíru. Díky tomu zjistí, zda bakterie dokážou metabolizovat moč stejně jako na Zemi.
Takový poznatek by mohl významně usnadnit dlouhé cesty do vesmíru. "Třeba cesta na Mars trvá 600 dní. Není možné si s sebou vzít zásoby vody a potravin pro celou posádku na takovou dobu. Takže je potřeba najít způsob, jak vodu efektivně recyklovat," uvedl Kapoun.
Počítá s tím, že vědci časem vyvinou tímto způsobem i zařízení na recyklování pitné vody, to ale nejspíš bude ještě nějakou dobu trvat. "Zatím směřujeme k tomu, že za použití filtračních řas vyvineme rostlinný roztok, kterým by astronauti mohli zalévat rostliny, a tím je pěstovat. Takže recyklovaná moč by pomohla pěstovat rostliny ve vesmíru," vysvětlil Kapoun.
Laboratoř ovládaná jedním tlačítkem
Firma SAB Aerospace se dosud zabývala spíš nosnými raketami, konstrukcí velkých družic a mikrogravitací. Vždy figurovala spíš jako subdodavatel, teď však přeskočila všechny velké mezinárodní firmy zvyklé dostávat podobné zakázky. "Najednou jsme se objevili na seznamu přímých dodavatelů ISS my a všichni se divili, co tam děláme," směje se Kapoun.
Evropskou kosmickou agenturu podle něj firma zaujala návrhem přístroje, který se bude dobře ovládat astronautům. Ti budou jen muset jednou za čas vyměnit zásobník se vzorky, které pak pošlou zpátky na Zemi, a to za použití jednoho tlačítka. Jinak bude laboratoř zcela autonomní.
"Podívali jsme se na to optikou uživatele, který dostane do ruky nové zařízení a má deset minut na to, provést s ním celý experiment. Navrhli jsme to proto tak, jako když skládáte stůl z Ikey. Aby to zvládl každý. Tím jsme to vyhráli," uvedl Kapoun. Pomohlo také to, že firma už si za sedm let svého působení vybudovala jméno ve světě. Stojí například za vývojem nosiče 53 satelitů pro raketu Vega, která odstartovala do vesmíru loni na podzim. Vůbec poprvé se tak na raketě objevila i česká vlajka.
V tomto případě se však nejedná o jedinou českou účast na projektech ISS: například Ústav jaderné fyziky Akademie věd ČR pracuje na experimentu, který měří radiační prostředí v evropském modulu Columbus na ISS. Botanický ústav AV ČR se zase podílí na experimentu na měření fluorescence chlorofylu u řas a sinic.
Všechny experimenty ISS, na kterých se Česko podílí, mají společné, že se jedná o programy Evropské kosmické agentury. "Prostřednictvím ESA Česko takové aktivity nejen financuje, ale také zajišťuje návaznost vyrobeného hardwaru a softwaru na ostatní systémy na palubě ISS a na budoucích kosmických lodích, které se vydají k Měsíci a Marsu," říká vedoucí oddělení kosmických technologií a aplikací na ministerstvu dopravy Ondřej Šváb.
SAB Aerospace aktuálně vyvíjí první zjednodušené prototypy laboratoří, které poletí na ISS. Tyto modely budou sloužit k dalšímu testování, při kterém se ověří, jak schránky vyhovují biologickým vzorkům. Vedle toho je však už nyní potřeba plánovat detaily mise. Veškerý harmonogram astronautů na ISS se totiž plánuje několik let dopředu.
"Už teď řešíme, kolik času bude potřeba na jednotlivé experimenty nebo co k nim bude potřeba zařídit, jestli třeba bude nutné použít elektřinu nebo navázat přímou komunikaci s astronauty. Čas astronauta je potřeba si zarezervovat už teď, protože takových žádostí, jako máme my, je spousta," vysvětlila Magdalena Herová z centra BIOTESC.
Stejně ale lidé, kteří misi připravují, musí být připraveni, že i když vše naplánují do detailu několik let dopředu, může být nakonec vše jinak. "Třeba teď o Vánocích se stalo, že zazvonil telefon, že na ISS musí šetřit elektřinou, protože solární panely neměly ideální sklon ke Slunci, a řeší, které přístroje mohou vypnout. Místo večeře jsem proto sedla k počítači a řešila, aby nevypnuli přístroj, který mám na starosti," popsala Herová.
Je jen několik lidí, kteří mohou mít s astronauty přímý kontakt. Herová s jejím týmem je může pozorovat přes video nebo je poslouchat, mluvit s nimi ale nemůže. "Jen ve výjimečných případech, když třeba vědci potřebují dát astronautům přesné instrukce napřímo, je možné zažádat o povolení, což se řeší také dost dlouho dopředu. Pak lze v konkrétní čas s astronauty mluvit," dodala bioložka.
