Néhány nappal a Nemzetközi Űrállomásra érkezésük után Peggy Whitson amerikai űrhajós először forgatta a DIROS magyar tudományos kísérlethez feljuttatott gömböt, amire Kapu Tibor kutatóűrhajós vizet spriccelt. „Le akart csúszni a vízgömb a forgó rendszerről, emiatt egy ilyen elnyújtott tojás alakú valami forgott körbe – mondta Vincze Miklós, a kísérlet vezetője pénteken, a Millenárison lévő Huniverzum kiállításon rendezett ismeretterjesztő előadáson, ahol immár negyedik alkalommal mutatták be a HUNOR – Magyar Űrhajós Program kísérleteit és tudományos eredményeit. – Emiatt a furcsaság miatt, emiatt az elnyújtott jelleg miatt véletlenül pont egy exobolygó légkörhöz hasonló áramlást művelt.”

A tojásforma, ami azért jött létre, mert a legelső DIROS kísérletben nem sikerült a gömb vízzel való bevonása, Vincze szerint hasonlít arra, amit az úgynevezett termikus árapályok – ismétlődő, nagy léptékű átrendeződések – okoznak az exobolygók légkörében. „Így születnek felfedezések véletlenül” – mondta. A legtöbb eddig felfedezett exobolygó a csillagához közel kering, és sokuk emiatt mindig ugyanazt az oldalát fordítja felé, hasonlóan ahhoz, ahogy a Hold kering a Föld körül. Ezeknek a bolygóknak, legyenek akár gázóriások, akár kőzetbolygók, örök nappali és örök éjszakai oldaluk van, ami más jellegű légkörzést eredményez, mint amit a Naprendszerben ismerünk.

A DIROS-szal, ami a Kapu által az űrállomáson elvégzett egyik leglátványosabb kísérlet volt, eredetileg nem az exobolygók légkörét, hanem a Szaturnusz rejtélyes hatszög alakzatának kialakulását kívánták megérteni. A Szaturnusz északi pólusánál elhelyezkedő hatszöget az 1980-as években fedezték fel a Voyager–2 felvételein, majd a bolygót 13 éven át vizsgáló Cassini űrszonda figyelte meg közelebbről. A bolygók légköri mozgásait lehet földi laboratóriumokban vagy számítógépekkel modellezni, de ennek a jelenségnek a megértéséhez egy gömb alakú tárgy körüli, szabad vízfelszínre volt szükségük, ami csak súlytalanságban állítható elő. „A számítógépes modellezéshez mindig kell egy kísérleti validáció” – mondta Vincze.

Szemcseppek helyett szemészeti inzertek

A víz súlytalanságban mutatott különleges viselkedése nemcsak kreatív kísérleteket tesz lehetővé, hanem meg is nehezíti az űrhajósok életét és egészségi problémáik kezelését. A hosszú távú űrrepülések során romlik az űrhajósok látása (spaceflight associated neuro-ocular syndrome, SANS), ami már két hónap után az űrhajósok felénél jelentkezhet. Ez az egyik legnagyobb megoldandó egészségügyi kihívás, ami a hosszú távú űrutazásokat nehezíti, mondta Schlégl Ádám, a HUNOR program orvosbiológiai szakértője és korábbi űrhajósjelöltje. Pláne, ha azok két-három évig tartanak, mint egy emberes Mars-utazás. „Itt a Földön, ha valami szemészeti problémánk van, akkor általában szemcsepphez nyúlunk” – mondta Balogh-Weiser Diána, a BME Szerves Kémia és Technológia Tanszékének egyetemi docense és az END-SANS kísérlet vezetője. De a mikrogravitációban ezek nem igazán használhatók, mert a cseppek ellebegnek vagy elporladnak.

A szemészeti kísérlet célja a világűrben használható szemészeti inzertek elkészítése volt, amik lényegében a szemhéj alá helyezhető hatóanyagtartályok. „Olyan dolgot terveztünk, ami először volt emberben és először volt a világűrben” – mondta Balogh-Weiser. Miután a puha és rugalmas inzerteket az űrhajós behelyezi, a rizsszem méretű testek a szem természetes nedvességének hatására szétesnek. Eközben ki tud válni belőlük a hatóanyag (az ISS-re feljuttatott inzertekben nem volt ilyen), ami a szem felszínén végül egy filmet képez – mintha csak szemcseppet csepegtetett volna be a Földön az űrhajós.

„A végső cél, hogy valamilyen hatóanyagos inzertet tudjunk kipróbálni” – mondta a kísérlet vezetője, amikor a szemészeti inzertek lehetséges földi, egészségügyi alkalmazásáról kérdeztük, amikkel egyes esetekben ki lehetne váltani a szemcseppeket. A hatóanyagos inzerteknek végig kell majd menniük a gyógyszerfejlesztési állomásokon, köztük a klinikai vizsgálatokon. Ha ezek jó eredményekkel zárulnak, akkor lehet belőlük gyógyszertárakban kapható termék – és mivel szemészeti eszközökről és helyileg felszívódó hatóanyagokról van szó, az engedélyeztetésük könnyebb, mint egy normál gyógyszeré. Bár sok betegségre léteznek hatásos szemcseppek, a kívánt terápiás hatáshoz néhány óránként kell velük cseppenteni: ennek megoldásához az inzertek ígéretes alternatívát jelenthetnek.

Amit lehetett, 3D nyomtatással készítettek

Azok, akik rendszeresen viselnek kontaktlencsét, tudják, hogy még több évnyi gyakorlás után is előfordul, hogy nehéz felhelyezni őket. Képzeljük el ugyanezt súlytalanságban, az ISS-en, egy kontaktlencsénél jóval kisebb inzerttel. Így ahhoz, hogy a kísérletet végző űrhajós biztonságosan fel tudja helyezni az inzertet, a szakembereknek egy felhelyező eszközt is kellett tervezniük. Végül egy 3D nyomtatással készült, egyszer használatos applikátort fejlesztettek ki, ami egy golyóstollhoz hasonlóan megnyomható, és kiad egy inzertet, amit aztán a szembe lehet illeszteni.

A 3D nyomtatott eszközök elengedhetetlenek voltak a HUNOR több kísérletének megvalósításához is – így készült el a DIROS tekerhető gömbje vagy a VITAPRIC növénynevelő készletei. De a program keretében egy külön kísérlettel, az ESEL-3D-vel azt is megvizsgálták, hogy milyen hatást gyakorol az űrbeli környezet különböző 3D-nyomtatott anyagokra.

Ehhez, mint Told Roland, a Pécsi Tudományegyetem 3D Nyomtatási és Vizualizációs Központ kutatócsoport-vezetője elmondta, négy mintacsoportot küldtek az ISS-re, aminek fele hazatért Kapuval, másik fele pedig még fél évig az űrállomáson maradt. Ezzel elkülöníthetővé váltak a rövid és hosszú távú űrutazás hatásai, miközben vizsgálni tudták, hogy miként birkóznak meg a biokompatibilis polimerek a sugárzással, és tényleg használhatók lehetnek-e egy Mars-expedíció során, ha egy törés esetén rögzítő anyagot kell ültetni a műtét során az űrhajós testébe.

Miért van egy hatszög a Szaturnuszon?

A DIROS kísérletben az űrhajósokra veszélytelen anyaggal, ivóvízzel borították be a bolygólégkör-modellező gömböt, mondta Kapu. A kísérleti eszközt úgy tervezték meg, hogy nem az egész gömb felszíne forog, hanem csak a nagy része, miközben a teteje egyfajta sapkaként egy helyben áll. Ez azt kívánja modellezni, ahogy a Szaturnusz is forog a valóságban. A kutatók sejtése ugyanis az volt, hogy a különleges hatszöget az hozza létre, hogy a Szaturnusz egyenlítői része gyorsabban forog, mint a pólusai, ami miatt a két tartomány határán nyírás alakul ki, és hullámossá válik a poláris futóáramlás.

A gömböt nem motorral forgatták, hanem egy kurblival, amit főleg Whitson tekert. Ettől egyszerűbbé vált a kísérlet jóváhagyása, de az így sem volt teljesen problémamentes: a NASA aggódott, hogy egy hosszú hajú űrhajós haja beleakadhat a mozgást továbbvivő fogaskerekekbe, amiket ezért le kellett kerekíteni, és részben be kellett fedni. Miután Kapu először elvégezte a kísérletet, kiderült, hogy nagyon nehéz a gömb felületét bevizezni. Ezt földi körülmények közepette igazán nem lehetett elpróbálni, így Vinczéék nem tudtak a magyar kutatóűrhajósnak részletes útmutatót írni hozzá. „YouTube-videókat néztünk, hogy amikor a Chris Hadfieldék meg a többi űrhajós játszik azzal, hogy Go Pro kamerákat bevontak vízzel, azt hogy csinálták” – mondta a fizikus. Az első és a második kísérlet között eltelt 10 napban folyamatosan gondolkodtak, még Kapu édesapja is küldött ötleteket, hogy miként lehetne a problémát megoldani. Végül egy frissített kísérleti protokollt küldtek az űrhajósnak, ami bevált.

A második kísérletnél a gömbbel minden simán ment, de Kapu elfelejtette a kísérletet rögzítő kamerába betenni a memóriakártyát. Emiatt 4K helyett csak 1080p felbontású felvétel készült a gömbön képződő áramlásokról és alakzatokról. Így harmadszor is megismételte a DIROS kísérletet, rászánva utolsó ISS-es munkanapjának ebédidejét. Az, amit Kapu felvételein láttak, mondta Vincze, meglepően egybevágott az elméleti várakozásokkal: a kísérlet során három- és négyszögű alakzatok is kirajzolódtak a vízbe szórt műanyag jelzőanyagok mozgásából, attól függően, hogy milyen gyorsan tekerték a gömböt. Az a hatszög, amit a Szaturnuszon látunk, mondta, eszerint levezethető abból a tényből, hogy a Szaturnusz egyenlítői és pólusi részei eltérő sebességgel forognak.

Ez volt az utolsó alkalma annak, a Kapu űrutazásának egyéves évfordulójára időzített rendezvénysorozatnak, ahol az űrhajós társaságában kutatók meséltek érdeklődők előtt a HUNOR programban végzett munkájukról. Az első alkalommal az űrutazás mikrobiomra gyakorolt hatásáról és az űrbeli növénytermesztésről, a másodikon a súlytalanság agyi és kognitív funkciókra mért hatásáról, a harmadikon pedig az űrbeli navigációról és sugárzásmérésről volt szó. Kapuval pénteken nagyinterjút közöltünk a Qubiten, amiben többek közt a Polgár Judit-ügyről, az Orbán Viktorral az ISS-en folytatott videóhívásáról, űrutazásának konkrét hasznosulásáról és a magyar űrprogram jövőjéről kérdeztük:

Forrás