Rahvusvahelise Kosmosejaama olevik ja tulevik: osteoporoosi ravimisest kosmoselihani
Eelmisel aastal teatas USA Riiklik Aeronautika- ja Kosmosevalitsus — NASA — Rahvusvahelise Kosmosejaama uste avamisest eraettevõtetele, et nad saaksid maaväliselt kasumit tootvaid tegevusi läbi viia — nagu toodete ja teenuste tootmine, turustamine ja reklaamimine. Mida see tähendab? Mis meid ees ootab? Kas me näeme varsti “Made in Space” silte Maa peal kasutavatel toodetel?
Tänases loos tutvustan teile esiteks, mis Rahvusvaheline Kosmosejaam on ja miks see nii oluline on. Teiseks, kuidas teadustegevus kosmosejaama peal meie elu Maal paremaks muudab ning kolmandaks arutlen veidi, milline meie tulevik võib välja näha ja millist rolli kosmosejaam selles mängib.
Mis on Rahvusvaheline Kosmosejaam?
Rahvusvaheline Kosmosejaam (lühend ISS, ingl. k. International Space Station) on mitme eri riigi ühine ehitusprojekt ning suurim struktuur, mida inimesed kunagi on kosmosesse pannud. Põhiehitus valmis aastatel 1998–2011, ehkki jaam areneb pidevalt, et mahutada uusi missioone ja eksperimente.
Poliitiliselt on Rahvusvaheline Kosmosejaam kõige keerukam kosmoseuuringute programm, mis eales on ette võetud. Partneriteks on USA, Venemaa, Euroopa, Jaapani ja Kanada kosmoseagentuurid ning hetkel on kosmosejaama külastanud 👩🚀astronaudid 18 eri riigist.
Kosmosejaam lendab keskmiselt 400 kilomeetrit kõrgusel Maast kiirusega umbes 17 500 km/h. Ühe päevaga läbib jaam umbes sama vahemaa, mis kuluks Maalt Kuule ja tagasi liikumiseks. 🌍⇆🌕
Inimesed on elanud Rahvusvahelise Kosmosejaama pardal pidevalt ligi 20 aastat, alates Expedition 1 meeskonna saabumisest 2. novembril 2000. aastal. Lisaks sadadele astronautidele, kes on jaama pardal eksperimentidega tegelenud, on tuhanded inimesed — sealhulgas teadlased, üliõpilased ja NASA töötajad — väsimatult kosmosejaamal põhineva teaduse arendamiseks Maal tööd teinud.
“Inimesed küsivad minult: ”Miks sa seda teed? Miks sa tahad kosmoses taimi kasvatada? Miks sa tahad minna Antarktikasse tööd tegema? Miks sa tahad minna Kanada Arktikale kasvuhoonetes taimi kasvatama?” Jumal küll, miks ma ei peaks tahtma uurida maailma viisil, mis imiteerib teisele planeedile minekut? Ma tahan olla osa inimkonna järgmisest suurest sammust. Inimesed on uurijad — see on midagi, mis on meil alati ühist olnud. Ainus asi, mis on aastatuhandete jooksul muutunud, on sihtkoht. Taimed on need, mis võimaldavad inimestel avastada ja piknikukorvi piire ületada, hoolimata sellest, kas nad läbivad ookeani või päikesesüsteemi. Mind ajendab õppimine selle kohta, kuidas taimed reageerivad äärmuslikele ja uudsetele keskkondadele ning kuidas nad kohanevad nendele väljakutsetele, millega me silmitsi seisame, kui oma bioloogia planeedilt ära viime. Seetõttu teengi sellist tööd.” — 👩🏻🔬🌱Anna-Lisa Paul, Florida Ülikooli Teadusprofessor ja Direktor
Miks Rahvusvaheline Kosmosejaam nii oluline on?
Maal on kõik eluvormid — loomad, taimed, seened jne — välja arenenenud selleks, et kosuda oma kodukeskkonnas ja mitte võõras elupaigas väljaspool Maa atmosfääri. Kosmosejaam on vaieldamatult parim koht, kus harjutada elamist ja töötamist nendes ebatavalistes tingimustes ning paremini mõista, kuidas elamine kosmoses meie keerukat bioloogiat mõjutab.
Kosmoses elamine tähendab kokkupuutumist kahe põhitingimusega, mis võivad meie bioloogilisi funktsioone dramaatiliselt mõjutada: mikrogravitatsioon ja kiirgus. Elu orbiidil tähendab ka elamist väikeses suletud keskkonnas piiratud inimkokkupuudetega ja pingeliste olukordade talumist. See nõuab kiiret ja efektiivset meeskonnatööd.
Meeskonnad peavad kohanema olukorraga, kus päike tõuseb ja loojub 16 korda päevas. Hea une saamiseks tuleb end kinnitada mittehõljuva eseme külge. Intensiivne igapäevane treening (vähemalt 2 tundi päevas) on tervete luude säilitamiseks ja mikrogravitatsioonist tingitud lihaste atroofia vastu võitlemiseks ülioluline. Ja astronaudid peavad võitlema mitmesuguste raskustega — probleemid tasakaalu ja orientatsiooniga, muutused vereringes jne.
Suurenenud kokkupuude kiirgusega tähendab suuremat riski haigestuda erinevatesse vähkidesse. Maal asuvad meeskonnad kavandavad praegu skafandreid, et kaitsta pikaajalisi kosmoserändureid potentsiaalselt hävitavate kosmiliste osakeste eest.
Meeskond on hõivatud teaduslike eksperimentidega, et aidata välja mõelda, kuidas inimesed saaksid püsivalt kosmoses elada. Muuhulgas uuritakse:
- ❓Kuidas taimede ja inimese koed mikrogravitatsioonis kasvavad
- ❓Kuidas mikroobid kosmosekeskkonnale reageerivad
- ❓Milline on kosmose mõju DNA ja geenide ekspressioonile
- ❓Kas normaalne paljunemine on kosmoses üldse võimalik
Ehkki suurem osa jaamas tehtud uuringutest on suunatud sellele, kuidas me kosmoses ellu saaksime jääda, piiluvad mõned katsed ka avakosmosesse, et rohkem teada saada keskkondadest, kus inimesed tulevikus elada võiksid.
Üks neist instrumentidest, mida nimetatakse NICERiks, uurib neutronitähti — tähe laipu, mis on teadaoleva universumi kõige tihedamad objektid. Teine, alfamagnetiline spektromeeter, on osakestefüüsika katse, mille käigus püütakse universumi päritolu paremaks mõistmiseks püüda ja analüüsida kosmilisi kiiri, kosmose kõige põhilisemaid komponente.
Viimastel aastatel on USA astronaudid veetnud jaama pardal keskmiselt 3–6 kuud, aga 2016. aastal veetsid NASA astronaut Scott Kelly ja tema Venemaa kolleeg — kosmonaut Mihhail Kornienko — jaama pardal ligi aasta.
🌍Kuidas teadustegevus kosmosejaama peal meie elu Maa peal paremaks on muutnud
Rahvusvaheliselt Kosmosejaamalt on tulnud palju innovatiivseid lahendusi — materjale, vahendeid ja protsesse — mis on elu Maa peal mõjutanud. Näiteks on kosmosejaama teadustegevus oluliselt parendanud ligipääsu joogiveele ja arstiravile.
Universaalne ligipääs joogiveele
Joogivesi on inimeste ellujäämiseks ülimalt oluline — nii Rahvusvahelises Kosmosejaamas kui ka alam-Sahara Aafrikas asuvas pisikeses külas. Kahjuks puudub paljudel inimestel maailmas juurdepääs puhtale veele.
Magevesi moodustab väga väikese osa kogu planeedi veest. Kuigi ligi 70% Maa pinnast on kaetud veega, siis ainult 2,5% sellest on värske vesi. Sellest vaid 1% on hõlpsasti kättesaadav — suurem osa sellest on liustike ja lumeväljade lõksus. Seega, sisuliselt on ainult 0,007% planeedi veest saadaval, et meie 6,8 miljardi suurust rahvastikku kütta ja toita.
Ainult 0,007% planeedi veest on saadaval meie 6,8 miljardi suuruse rahvastiku kütmiseks ja toitmiseks.
Kosmosejaama jaoks välja töötatud tehnoloogia abil on võimalik tagada riskipiirkondadele juurdepääs parematele vee filtreerimise ja puhastamise süsteemidele.
Arstiabi kaugeimatesse maailma nurkadesse
Kiire, tõhus ja hõlpsasti kättesaadav arstiabi on hädaolukorras eluliselt oluline. Rahvusvahelise kosmosejaama pardal olevate astronautide jaoks lahendati see probleem n.ö. täpsema diagnostilise ultraheli mikrogravitatsioonis (ingl. k. Advanced Diagnostic Ultrasound in Microgravity — ADUM) uurimise kaudu. See tehnoloogia oli algselt välja töötatud kosmosejaama astronautide jaoks, kuid see kohandati kasutamiseks Maa kõige eraldatumates regioonides. Kosmosejaama pardal elavate inimeste jaoks ultraheliüksuste, kaugmeditsiini ja kaugjuhtimismeetodite arendamine on muutnud Maa peal arstiabi kättesaadavamaks.
Veresoonte printimine
Tõenäoliselt oled juba teadlik 3D-printimisest, mis võimaldab kujundada ja toota ainulaadseid tükke erinevatel eesmärkidel. Aga mis siis, kui me saaksime sama tehnoloogiat kasutades toota bioloogilisi materjale, näiteks uusi kudesid või veresooni? Selle haru nimi on 3D biotootmine ning see on tipptasemel praktika Maal, mida katsetatakse Rahvusvahelise Kosmosejaama pardal.
“Me oleme olnud võimelised laboris rakke kasvatama juba üle sajandi, kuid raskusjõud piirab rakkude kasvu kahemõõtmeliseks. Rakud võivad kasvada väljapoole, kuid mitte üles ja alla nagu inimkehas. Samuti puutuvad laborirakud sageli kokku selle klaasi või plastikuga, mille sees need on. Kosmosejaama pardal viiakse meie katseid läbi mikrogravitatsioonis. See võimaldab rakumudeleid üles ehitada kolmes dimensioonis, ilma et need peaks nõu põhjaga kokku puutuma või et nende kasv oleks teiste rakkude poolt piiratud. “ — Dr. Mike Roberts, Rahvusvahelise Kosmosejaama USA Riikliku Labori Asejuht
Biotootmise abil on meil võimalik tulevikus kasvatada elujõulisi inimorganeid. Elundid koosnevad spetsiifilisest koest, mida ristavad veresooned. Enamikul elunditel ja keha paksematel kudedel on rikkalik ja keeruline veresoonte võrgustik, mis varustab kudesid toitainetega ja eemaldab elusrakkudest jäätmeid. Hetkel pole meil võimalik Maa peal neid elegantseid hargnenud elavaid veresoonte võrgustikke kavandada.
Teine eelis bioloogiliste osade valmistamiseks kosmoses on võimalus keha immuunsüsteemist mööda minna. Tänapäeval on doonorite elundisiirdamise puhul risk tagasilükkamisele, kuna patsiendi keha arvab, et uus elund on võõrkeha ja nende immuunsüsteem üritab seda rünnata. Kosmoses koe kasvatamiseks võivad inimesed kasutada omaenda rakke ja seega vältida organi hülgamist keha poolt.
Osteoporoosi efektiivsem ravimine
Ehkki enamik inimesi ei koge kunagi elu kosmoses, võivad jaama pardal olevate luu- ja lihaskaotuse uuringute tulemused paljusid inimesi Maa peal puudutada.
Rühm teadlasi Los Angelese California ülikoolist kasutas Rahvusvahelise Kosmosejaama rahvuslabori mikrogravitatsioonitingimusi, et katsetada uudset osteoporoosravi, mis põhineb looduslikult toodetud valgul NELL-1. Praegused osteoporoosi ravimid vaid aeglustavad luu lagunemist mõnevõrra, kuid NELL-1 mitte ei aeglusta vaid lagunemist, vaid ehitab ka uut luud. Kosmoselend kutsub hiirtel esile luukadu, matkides osteoporoosi mõjusid ja pakkudes kiirendatud mudelit ravimite testimiseks. Kosmosejaama rahvuslaboris läbi viidud testide abil suutis uurimisrühm tõestada NELL-1 teraapia usaldusväärsust ja oluliselt parandada selle manustamisviisi.
Kosmosejaama tulevik
Rahvusvahelise Kosmosejaama eluiga ei ole lõpmatu — esialgse plaani kohaselt pidi see töötama 2016. aastani. NASA plaanib Rahvusjaama rahastuse 2024. aastaks lõpetada — see on sama aasta, mil NASA astronaudid kavatsevad Kuu pinnale naasta. Selle asemel, et vananevast laborist loobuda, viib NASA jaama tegevuse erasektorisse, et stimuleerida Maalähedase orbiidiga seonduva majanduse arengut ja anda ettevõtetele koht, kus 2024. aasta Kuu maandumiseks vajalikku tehnoloogiat demonstreerida.
Mida Kosmosejaama erastamine aga veel endaga kaasa võib tuua?
🏖Uus populaarne puhkuse sihtkoht?
Sel aastal kuulutas USA ettevõte Axiom Space välja, et nad on kirjutanud alla lepingule SpaceX-ga ning see võib olla esimene täielikult erasektori poolt ette võetud inimese kosmoselend Maa orbiidile.
Kui sul on järgmise puhkuse jaoks võimalik umbes 55 miljonit USA dollarit kulutada, siis sa võid turistina kosmosejaama pardale minna juba võib-olla järgmisel aastal. Virgin Galaxy pakub pileteid sub-orbitaalsetele lendudele (umbes 140km kõrgusel) madalama hinnaga – 250 000 dollari eest.
Endine NASA astronaut Don Thomas ennustab, et lähima kümne aasta jooksul langevad kosmosereisi hinnad kuskile $10,000-$15,000 vahele, mis on võrreldav eksootilise reisi hinnaga Antarktikale.
📣Tootereklaam
Kuna NASA on riiklik agentuur, siis on neil seni olnud väga ranged reeglid, mis keelavad igasuguse brändide reklaamimise kosmosejaama pardal või agentuuri poolt üleüldiselt.
Nüüd aga tundub, et see reegel on muutumas —lähitulevikus võivad meid ees oodata suured logo rakettide peal ja astronaudid, kes promovad kosmosejaama peal tooteid, nagu Instagrami influencer’id.
Reklaamiideed Maalähedasel orbiidil on üles kerkinud ka väljaspool kosmosejaama — Venemaa startup StartRocket plaanib sadade väikeste kuupsatelliitide abil taevasse joonistada reklaammaterjale, mis oleksid nähtavad ainult öösel, kuid peaaegu igast asukohast planeedil.
⚙️Made in Space: tootmine orbiidil
Muidugi on materjalide kosmosesse ja tagasi saatmine kallis ning seda tuleb tasuvusanalüüsil arvesse võtta, kuid mõningate tootete puhul võib nullgravitatsioonis tootmine seda hinda väärt olla. Tulevikus võivad “Made in space” märgisega olla näiteks:
- Fiiberoptilised kaablid. Fluoriidklaasist valmistatud omamoodi fiiberoptilisel kaablil nimega ZBLAN on vaid kümnendik signaalkadu võrreldes ränidioksiidil põhinevate optiliste kiududega. Neid on aga Maa peal raske toota. Sulanud klaas venitatakse õngenööri läbimõõduga kiududeks ja seejärel jahutatakse, mille tagajärjel tekivad mõnikord pisikesed kristallid, mis võivad signaale nõrgendada. Mikrogravitatsioon pärsib nende kristallide moodustumist, nii et kosmoses valmistatud kiud kannaksid pikema vahemaa puhul rohkem andmeid. Ettevõtted nagu Made in Space, Fiber Optic Manufacturing in Space ja Physical Optics Corp. plaanivad ZBLAN-kiude Maa-lähedasel orbiidil valmistada.
- Organid. Nagu ennist seletatud, tundub 3D bioprintimine kosmoses palju tõenäolisem kui Maa peal.
- Metallisulamid. Kosmos on ideaalne koht metallisulamite valmistamiseks. Mikrogravitatsioon võimaldab metallidel ja muudel elementidel ühtlasemalt seguneda. Maal settivad lisandid põhja ja ülemine kiht oksüdeerub, moodustades kasutuskõlbmatu kelme. Mõlemad tuleb välja visata. Isegi kasutataval keskmisel kihil on segumata elementide poorid ja taskud ning seda tuleb kvaliteetse materjali saamiseks edasi töödelda. Ükski neist probleemidest ei teki sulamite valmistamisel mikrogravitatsioonis.
- Liha. Kui mõned ettevõtted plaanivad 3D bioprintimise abil inimorganeid toota, siis Iisraeli toidutehnoloogia idufirma Aleph Farms plaanib sama tehnoloogia abil toota liha. Septembris tegi ettevõte koostööd Venemaa ettevõttega 3D Bioprinting Solutions, et luua esimene väike lihatükk Rahvusvahelise Kosmosejaama peal. See pole küll suur tehnoloogiline edasiminek, kuid see võib toita nii astronaute pikaajalistel missioonidel, kui ka tulevasi kosmoseasunikke alalise baasi loomisel.
🔭Kuidas Rahvusvahelist Kosmosejaama näha?
Kosmosejaam on Kuu järel meie öötaevas heleduselt teine objekt — selleks, et seda taevas näha, pole isegi teleskoopi vaja. Lihtsaim viis jaama nägemiseks on võtta enda mobiil, minna äpipoodi ja laadida alla mõni rakendus ISS-i spottimiseks. Võid kasutada ka mõnda veebilehte.
Virtuaalselt saad ka YouTube’ist näha vaadet kosmosejaamast Maa poole vaadates.
Loodetavasti tekitas selle loo lugemine sinus natukene rohkem huvi kosmosejaama vastu. Allpool olen lisanud veel mõned huvitavad (kahjuks inglise keelsed) allikad suurematele huvilistele.
Rohkem lugemist
Kui sa leiad, et Satelliiditee on huvitav, siis:
- Plaksuta! — clap 👏
- Jäta vastus — responses 💬
- Jaga Satelliiditeed enda sõpradega! 🛰
