13 prac Sławosza pod Tarnowem. Eksperymenty kosmiczne równolegle na orbicie i na Ziemi (WYWIAD)

Katarzyna Mokrzycka, XYZ: Cała Polska żyje tym, że polski astronauta wraca w kosmos. Jednym z badań, które tam przeprowadzi, jest eksperyment zlecony przez AGH, którego jest Pani współautorką. W tym samym czasie Pani, na Ziemi, równolegle realizuje ten sam eksperyment. W habitacie księżycowym pod Tarnowem zamieszkała piątka studentów-„astronautów”. Jakie jest ich zadanie?

Dr Agata Kołodziejczyk, AGH: To projekt realizowany równolegle z misją dr Sławosza Uznańskiego-Wiśniewskiego na orbicie. Zorganizowaliśmy naziemną misję kontrolną – nota bene to już nasza setna analogowa misja – będącą testem dla działań polskiego astronauty. Jego zadaniem jest badanie stabilności nanomateriałów, które stworzyliśmy, oraz testowanie możliwości ich wykorzystania w urządzeniu do pomiaru pulsu – czyli w celulozowej opasce zakładanej na nadgarstek.

Kosmos, jak żywy

Na Ziemi, w habitacie kosmicznym, chcemy odwzorować wszystkie 13 eksperymentów, które na orbicie ma wykonać Sławosz. Niestety, większość z nich jest objęta tajemnicą – nie znamy szczegółów wszystkich procedur. Jeden z eksperymentów to na przykład badanie poziomu hałasu na stacji ISS – nasi studenci również codziennie dokonują pomiarów hałasu, choć oczywiście nie tymi samymi czujnikami, które trafią na orbitę.

Zbadamy mikrobiomy uczestników misji – czyli bakterie i grzyby obecne w ich układach pokarmowym, oddechowym i na skórze. Stworzyliśmy bioreaktory z alg, które będą konwertować dwutlenek węgla w tlen – załoga będzie obserwować i analizować ten proces. Monitorujemy także nieinwazyjnie parametry zdrowotne – we współpracy z Akademią Kultury Fizycznej w Krakowie, pod opieką fizjologów, psychologów i dzięki czujnikom opracowanym przez Koło Naukowe AstroBio AGH.

Nasi analogowi astronauci jedzą też te same astro-pierogi, astro-zupę i astro-deser, które zabrał ze sobą Sławosz.

Czyli 13 prac Sławosza, ale pod Tarnowem...

Zamontowaliśmy specjalną radiostację, by łączyć się ze stacją orbitalną. Nasza załoga musi się jeszcze nauczyć jej obsługi. Analogowi astronauci nie mieli tyle czasu co Sławosz na przygotowanie się do procedur wszystkich 13 eksperymentów, ale ich zadanie pozostaje równie ambitne.

Ile osób zamieszkało w habitacie pod Tarnowem?

Pięcioro studentów - trzy kobiety i dwóch mężczyzn.

Jak ich wybraliście?

Ogłosiliśmy nabór przez kanały AGH i media społecznościowe. Zgłosiło się pięcioro studentów Europejskiego Uniwersytetu Kosmicznego – to konsorcjum, którego częścią jest AGH. Wybrani uczestnicy to dwoje Białorusinów, Ukrainiec, Hinduska i Polka.

Zaraz ich pani pokażę. Oni dopiero wstali.

Na monitorze komputera pojawia się dziewczyna w pomieszczeniu przypominającym prostą kuchnię w starym domku letniskowym. Połowa ściany wyłożona jest aluminiową folią. Myje naczynia i nuci coś pod nosem.

Mają telefony!

Tak, wszyscy porozumiewamy się przez wspólny kanał komunikacyjny.

Mają tylko kontakt z panią, czy ogólnie z resztą świata?

Mogą mieć kontakt ze światem – nie ograniczamy im tego. To byłoby nieetyczne.

Astronauci na stacji kosmicznej też mają stały dostęp do świata?

Oczywiście.

Czy projekt na Ziemi odwzorowuje warunki w kosmosie 1:1?

Mniej więcej tak. Ale to nie znaczy, że zamiast prowadzić eksperymenty, mogą siedzieć na Instagramie. Mieszkańcy habitatu muszą ściśle realizować wszystkie zadania zgodnie z ustalonym harmonogramem.

Kiedy zostali odizolowani?

Pojechaliśmy tam w sobotę, niedziela była ich „day one”. Podobnie jak Sławosz został objęty wcześniejszą kwarantanną, oni również znaleźli się w izolacji. Z tą różnicą, że ich izolacja trwa tylko tydzień. Eksperymenty zaczynają w środę, a w sobotę nastąpi uroczyste „wyjście” z bazy. Wracają wcześniej niż Sławosz, bo czeka ich sesja egzaminacyjna.

W poniedziałek nasza naziemna załoga otrzymała komplet procedur badawczych, kolejność poszczególnych kroków, sposób wykonywania pomiarów itd. Tych kroków jest aż 50 – muszą wiedzieć, jak przetestować sprzęt, by wyniki uzyskane na Ziemi mogły być wiarygodnym punktem odniesienia dla badań prowadzonych w kosmosie.

To jest procedura uruchomienia sprzętu?

To procedura przeprowadzenia jednego eksperymentu. Każda osoba w naszym habitacie realizuje dwa takie eksperymenty dziennie, każdy składa się z około 50 kroków. Wszystko odbywa się zgodnie z czasem UTC, czyli dokładnie wtedy, kiedy eksperymenty wykonuje Sławosz.

Jaki jest cel prowadzenia tych doświadczeń na Ziemi? Przecież w warunkach kosmicznych wyniki i tak będą inne – choćby przez brak grawitacji.

Właśnie o to chodzi – chcemy porównać te dwa środowiska. To, co zrobi Sławosz w kosmosie i to, co robimy my na Ziemi, stanowi jeden, wspólny eksperyment. Od początku jego częścią był komponent naziemny. Każda metodologia prowadzenia badań naukowych musi zawierać kontrolę pozytywną i negatywną – bez tego eksperyment jest niepełny.

Środowisko orbitalne, w którym przyspieszenie grawitacyjne jest bliskie zeru, może wpływać na działanie naszych czujników nanomateriałowych. Ta wiedza pozwoli w przyszłości lepiej dostosować je do zadań w kosmosie.

Czego konkretnie chcecie się dowiedzieć z eksperymentu zleconego przez AGH?

Przede wszystkim czy nasze nanomateriały mogą być wykorzystane na przyszłych stacjach kosmicznych – jako czujniki do nieinwazyjnego monitorowania zdrowia. Właśnie takie testy – pomiar pulsu za pomocą naszych czujników – przeprowadza Sławosz. To proste, nieinwazyjne badanie na nadgarstku, z wykorzystaniem stworzonej przez nas opaski.

Sam czujnik meksenowy to czujnik mechaniczny – wychwytuje odkształcenia. Gdy np. dmuchnę na niego, zarejestruje sygnał, ponieważ cząsteczki powietrza go deformują. Na tej zasadzie działa też przy pomiarze pulsu.

Wyścig badaczy z czasem

Powiedziała pani kiedyś, że astronauci wykonują różne czynności dwa razy wolniej niż na Ziemi. Jeśli tak, to czy czternaście dni pobytu na orbicie wystarczy Sławoszowi, żeby przeprowadzić aż trzynaście eksperymentów?

Wszystko jest precyzyjnie zaplanowane, rozpisane z rocznym wyprzedzeniem. Przyznam, że mnie osobiście bardzo interesuje, jak – i w jakim tempie – Sławosz faktycznie to zrobi.

Co ma pani na myśli?

Czy rzeczywiście będzie tak, jak w grafiku?

A może nie być?

Oczywiście. Może być inaczej z wielu powodów – na przykład z powodu opóźnień w innych operacjach na stacji albo przez interakcje z innymi astronautami. Misja jest bardzo złożona.

No chyba się nie pokłócą?

Nie mają na to czasu! Tam wszyscy są skupieni na zadaniu. Jak na maturze – wokół pełno ludzi, ale koncentrujesz się na tym, co masz przed sobą na stole. Masz wyznaczony czas i robotę do wykonania. A ta misja to coś znacznie trudniejszego niż matura. Sławosz po raz pierwszy doświadczy kosmicznych warunków nie w symulatorze, lecz naprawdę.

Przeczytaj: Od Interkosmosu do misji Axiom. Kim byli poprzednicy Uznańskiego-Wiśniewskiego

Człowiek w Kosmosie wygrywa z robotem

Jak będzie działał ludzki mózg w kosmosie? Czego możemy się spodziewać?

Na stacji przebywało już kilku neurobiologów. Sprawdzali m.in. refleks i przeprowadzali różne testy poznawcze. Przy krótkich pobytach nie stwierdzono istotnych różnic. Uczestnicy misji są naprawdę dobrze przygotowani – nawet gdy pojawia się zmęczenie czy stres, ich zachowania mieszczą się w granicach normy.

W projektach długoterminowych, prowadzonych m.in. przez Europejską Agencję Kosmiczną i NASA, obserwowano, jak zmienia się ludzki mózg w warunkach orbitalnych – szczególnie interesujące są zmiany w układzie wzrokowym. Są one spowodowane przewlekłym wzrostem ciśnienia wewnątrzgałkowego oraz długotrwałą ekspozycją na promieniowanie kosmiczne.

Opowiadała pani kiedyś, że kosmos stanie się alternatywą wobec Ziemi dostępną dla wszystkich. Ale słuchając dziś o tym, jak wiele firm komercyjnych próbuje zawłaszczyć przestrzeń pozaziemską, coraz częściej myślę, że kosmiczny egalitaryzm może się nie powieść. Gdy ktoś opracuje sposób na monetyzację wolniejszego starzenia się, albo zacznie zarabiać na wydobyciu surowców, kosmos stanie się raczej miejscem zarezerwowanym dla najbogatszych – najpierw dla wielkich koncernów i górnictwa kosmicznego, a potem dla turystyki bogatych, starszych osób.

No tak, ale przecież ci bogaci nie będą kopać łopatą osobiście. Zatrudnią ludzi do pracy.

A nie roboty?

Nie. Do dziś nie zbudowaliśmy łazika zdolnego wykopać dziurę głębszą niż 100 centymetrów.

A człowiek na Księżycu poradziłby sobie z tym lepiej, mimo niskiej grawitacji?

Nikt tego jeszcze nie robił, ale wydaje mi się, że bez większego problemu.

Wiele mówi się o automatyzacji podboju kosmosu – o zrobotyzowanych fabrykach na orbitach, automatycznej obsłudze urządzeń. Mało natomiast mówi się o roli człowieka...

Ale przecież ktoś musi to wszystko zbudować, zmontować, zespawać. Oczywiście, można stworzyć rozwiązania typu over engineering, ale gdybym była – przykładowo – arabskim szejkiem, nie czekałabym 50 lat na rozwój technologii niezbędnej do skonstruowania robota-koparki. Skoro już dziś mogę wysłać 50 ludzi, którzy wykonają to, czego potrzebuję, i od razu sprawdzę, czy cały ten biznes w ogóle ma sens.

Międzynarodowa Stacja Kosmiczna przestanie pełnić swoją funkcję w 2030 r. Badania zostaną przeniesione na orbitę Księżyca – do stacji Gateway, położonej w rejonie tzw. Głębokiego Kosmosu. Tymczasem wokół Ziemi powstaje dziewięć komercyjnych stacji kosmicznych. Będą one służyły zarówno misjom badawczym, jak i turystyce kosmicznej, a także produkcji nowoczesnych materiałów i leków. Przebywać w nich będą również zwykli ludzie.

Dzięki temu naukowcy zyskają znacznie częstszy, tańszy i bardziej elastyczny dostęp do realizacji projektów badawczych na orbicie – bez polityki i bez pośredników.

Przeczytaj: Kosmos maszynką do przerabiania milionów na miliardy. Zwrot z inwestycji 1:4?

Eksperymenty ściśle niejawne

Bardzo niewiele wiadomo o eksperymentach, które mają być realizowane w kosmosie podczas nowej misji. Dlaczego? Czy może pani powiedzieć coś więcej o tych trzynastu zaplanowanych badaniach?

Wiem tylko tyle, ile można wyczytać z oficjalnych komunikatów. Osoby zaangażowane w projekty podpisują klauzule poufności. Na AGH nie pokazujemy opaski, której do testów użyje Sławosz Uznański, ze względu na regulamin patentowy.

Osobiście do końca tego nie rozumiem – przecież misja IGNIS jest finansowana ze środków publicznych. Płacą za nią kraje wysyłające swoich astronautów, w tym Polska.

Postęp jest efektem dzielenia się wiedzą. Uważam, że jako użytkownicy środków publicznych mamy obowiązek udostępniać wyniki badań i mam nadzieję, że w niedalekiej przyszłości tak właśnie się stanie.

Tym bardziej chcę podkreślić, jak ważne jest to, że część powstających stacji komercyjnych będzie otwarta na współpracę naukową. Pierwsza komercyjna misja załogowa – Inspiration4 – przyniosła więcej wyników niż standardowe misje organizowane przez agencje kosmiczne. Podmioty publiczne obowiązują bowiem ścisłe obostrzenia, m.in. dotyczące ochrony danych wrażliwych astronautów. W lotach komercyjnych takie ograniczenia nie obowiązują – dlatego widzę tu ogromny potencjał, zwłaszcza w kontekście lotów rakietą Starship, gdzie naraz będzie można badać nie sześć, lecz nawet sto osób w warunkach mikrograwitacji.

Z niecierpliwością czekam na pierwsze nabory, cenniki takiej współpracy i – oczywiście – wymagania techniczne. Interesuje mnie koszt wynoszenia materiałów. Im więcej będzie możliwości, tym szybciej będą spadać koszty.

Dostała pani kiedyś ofertę pracy od Elona Muska. Ale jej pani nie przyjęła – dlaczego?

Bo koszty życia całej rodziny w Kalifornii były zbyt wysokie – nawet przy pracy w firmie Neuralink, w której bardzo chciałam się rozwijać. Do dziś interesują mnie projekty łączące biologiczną tkankę mózgu z zewnętrznymi urządzeniami elektronicznymi.

Została pani w Polsce, która wciąż nie ma krajowego planu kosmicznego (KPK). Nie martwi to pani?

Kiedyś mnie to martwiło, dziś już nie. Mam wrażenie, że właśnie przez brak KPK musimy dynamicznie dostosowywać się do aktualnych potrzeb rynku i wypełniać nisze, które nadal są niezagospodarowane. Jak zacznie tu rosnąć las rakiet, wtedy zaczniemy się zastanawiać nad strategią wzrostu. Nie jestem jedyną osobą na naszym wydziale związaną z biznesem. Profesor Uhl, nasz dziekan, również prowadzi uznane na świecie spółki. Ja sama zostałam zmuszona do bycia przedsiębiorcą – bo proszenie się o publiczne pieniądze na projekty nie dawało żadnej pewności. Lepiej oprzeć się na własnej wiedzy i pracy.

Chcemy uczyć tej samodzielności i otwartości również naszych studentów. Już na etapie prac magisterskich i inżynierskich będą mieli możliwość zakładania startupów. Chcemy też utworzyć fundusz inwestycyjny, który będzie finansował te pierwsze, wczesne fazy ich rozwoju.

Do funduszu szuka pani inwestorów z sektora finansowego czy z branży kosmicznej?

To głównie osoby prywatne. Sami się do nas zgłaszają – są zainteresowani inwestowaniem w projekty wysokiego ryzyka w branży kosmicznej. To najlepszy moment, jeśli ktoś w przyszłości chce osiągnąć naprawdę duży zwrot z kapitału.

Niektórzy narzekają na brak zaangażowania władz, a ja uważam, że to bardzo dobrze. Bo rząd przynajmniej nie przeszkadza.

Tylko czy ten brak zaangażowania – będący jednocześnie brakiem regulacji, norm etycznych czy zasad własnościowych w kosmosie – nie jest na dłuższą metę ryzykowny? Podobno obowiązuje tam prawo morskie, ale tak naprawdę chyba żadne. Jest jak na Dzikim Zachodzie?

Właśnie dlatego Chińczycy budują bazy z ludźmi, dla ludzi, a nie z robotami – bo robota można po prostu wyłączyć. A człowieka – nie. To prawda, panuje tam pewna wolna amerykanka. Ale też właśnie dlatego jest to czas dla ludzi, którzy mają wizję i nie boją się wielkich projektów.

A czy Polska ma szansę zająć jakiś teren w kosmosie, czy raczej – miejsce w przestrzeni produkcji i projektowania technologii kosmicznych?

Mam nadzieję, że Polska zajmie jakiś teren. Budujemy kadrę łazikową – naszych własnych robotów zdolnych do działania na Księżycu. Tworzymy zespoły ludzi, którzy będą projektować przyszłe systemy podtrzymywania życia. Budujemy kompetencje w analizie danych. Potencjał naszych studentów jest ogromny.

Ale czy oni nie skończą pracując dla zagranicznych potentatów? Może warto rozważyć wschodnioeuropejską koalicję kosmiczną? Sojusz, który w przyszłości dałby nam dostęp do własnego kawałka Księżyca lub Marsa?

Myślę, że to nie jest konieczne. Potrzebne natomiast jest tworzenie większej liczby nowych technologii – bo wciąż jesteśmy bliżej końca listy krajów, które naprawdę je rozwijają.

A oprócz potencjalnego zastosowania w kosmosie, trzeba też udowodnić pożytek danego wynalazku na Ziemi?

Tak – to są środki publiczne i wręcz chcemy testować ziemskie zastosowania. Nasz eksperyment z opaską pomiarową i wykorzystywanymi w niej nanomateriałami nie ogranicza się do jednego celu. Już zaprojektowaliśmy kilka kolejnych. Ten nanomateriał to celuloza bakteryjna. Opracowałam technologię jej produkcji. Jest łatwa do pozyskania i bardzo wytrzymała. Na Ziemi może zastąpić skórę zwierzęcą. Może służyć jako bandaż, membrana do bioogniw, lina, tkanina. To rewelacyjny materiał. Chcemy z niego szyć skafandry kosmiczne, bo jest odporny na każdy rodzaj promieniowania kosmicznego.

W kosmosie można go produkować bez konieczności przywożenia surowców z Ziemi. O to właśnie chodzi – by kosmos stawał się samowystarczalny. Chcemy produkować celulozę bakteryjną w bioreaktorach, wykorzystując odpady organiczne ze stacji kosmicznych. To będzie nasz surowiec.

Bioreaktor to – można powiedzieć – urządzenie, które zapewnia kontrolowaną produkcję materiału. Nie musi być zasilany energią elektryczną – może to być system pasywny. I takie właśnie systemy projektujemy.

Takie zastosowanie może mieć miejsce także w środowiskach ekstremalnych tu na Ziemi, na przykład na stacji polarnej, w kopalni, na pustyni, ale i w każdym, nawet niewielkim jak stacja kosmiczna, mieszkaniu.

 (dostaję do ręki kawałek takiej tkaniny) To pachnie!

Pani to pachnie? Ludzie dzielą się na tych, dla których to pachnie, i na tych, którym śmierdzi.

Pachnie. Jakby… woskiem? Tu mamy kawałek tkaniny mniej więcej 20 × 20 cm. Ile trwa wyprodukowanie takiego fragmentu?

Około miesiąca, przy czym w jednym cyklu produkujemy w laboratorium około 100 kawałków o wymiarach 27 × 40 cm. Możemy dostosować materiał do dowolnej powierzchni. Potrzebna jest tylko herbata z cukrem – ewentualnie nasze odpady, bo w kosmosie nie ma zbyt wiele herbaty z cukrem (śmiech). Proszę zobaczyć – ta tkanina wygląda jak bursztyn. Fajnie byłoby mieć w kosmosie nowy, polski bursztyn.

Czy to tajemnica, z czego i jak się to robi?

Nie. Mogę pani nawet dać bazę do domu, żeby sama mogła to pani zrobić. To nic skomplikowanego. Pachnie jak zakwas. Na powierzchni rosną włókna celulozy. Później trzeba to wyjąć, podsuszyć – można na suszarce do grzybów – i nasmarować gliceryną. Bez grama chemii otrzymujemy gotowy materiał.

To proces i produkt chroniony patentem?

Nie dostałam patentu i nigdy go nie dostanę, bo procedura wytwarzania tego materiału jest zbyt prosta.

Nie obawia się pani, że ktoś pani to ukradnie?

Wręcz przeciwnie! Chciałabym, żeby metoda pozyskiwania celulozy bakteryjnej we własnej kuchni stała się powszechna.

Ale wtedy pani, uniwersytet i startup już nie zarobicie na kosmicznych skafandrach, bo ktoś inny zacznie je szyć.

Nasza firma produkuje skafandry ciśnieniowe do lotów stratosferycznych oraz skafandry do symulacji spacerów kosmicznych w warunkach neutralnej pływalności – pod wodą. Testujemy je w Stanach Zjednoczonych, a wkrótce także w Dubaju. Taki skafander to już nie jest prosta receptura jak celuloza bakteryjna, więc nie obawiam się konkurencji. Wręcz przeciwnie – chciałabym mieć z kim się ścigać pod względem jakości i funkcjonalności, bo na razie w Polsce nie ma nawet z kim na ten temat porozmawiać.

Główne wnioski

1. Dr Agata Kołodziejczyk z AGH prowadzi badania nad celulozą bakteryjną, testowaną w kosmosie przez polskiego astronautę Sławosza Uznańskiego w ramach misji Ignis (Ax-4). Materiał ten, odporny na promieniowanie kosmiczne, ma potencjalne zastosowania w Kosmosie i na Ziemi. Może zastąpić skórę zwierzęcą, służyć jako bandaż, membrana do bioogniw czy tkanina na skafandry kosmiczne. Celuloza bakteryjna może odegrać kluczową rolę w rozwoju samowystarczalnych systemów życia poza Ziemią – jej produkcja z odpadów organicznych na stacjach kosmicznych to przykład obiegu zamkniętego w ekstremalnych warunkach.
2. W habitacie księżycowym pod Tarnowem studenci z Europejskiego Uniwersytetu Kosmicznego realizują misję analogową, odtwarzając eksperymenty, które na orbicie Ziemi wykona Sławosz Uznański. Będą przebywać w izolacji przez tydzień. Uczą się procedur, obsługują radiostację i testują nanomateriały, np. opaskę do pomiaru pulsu. Projekt ma na celu porównanie działania czujników w mikrograwitacji i na Ziemi, wspierając rozwój technologii kosmicznych.
3. Eksperymenty realizowane przez dr Kołodziejczyk i jej zespół pokazują, że badania kosmiczne wymagają nie tylko zaawansowanych technologii, lecz także precyzyjnych metod naukowych i komponentów kontrolnych.