Co to jest BioSentinel?
Uwaga redaktora: Ten artykuł został zaktualizowany 20 listopada 2024 r., wkrótce po tym, jak misja BioSentinel zakończyła dwa lata działania w przestrzeni kosmicznej.
Astronauci żyją w dość ekstremalnym środowisku na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej. Krążąc około 250 mil nad Ziemią w nieważkości mikrograwitacji, polegają na komercyjnych misjach towarowych co około dwa miesiące, aby dostarczyć nowe zapasy i eksperymenty. A jednak miejsce to jest stosunkowo chronione pod względem promieniowania kosmicznego. Ziemskie pole magnetyczne chroni załogę stacji kosmicznej przed promieniowaniem, które może uszkodzić DNA w naszych komórkach i prowadzić do poważnych problemów zdrowotnych. Kiedy przyszli astronauci wyruszą w długie podróże w głąb kosmosu, będą zapuszczać się w bardziej niebezpieczne środowiska promieniowania i będą potrzebować znacznej ochrony. Z pomocą eksperymentu biologicznego w małym satelicie o nazwie BioSentinel, naukowcy z Ames Research Center NASA, w Dolinie Krzemowej w Kalifornii, robią wczesny krok w kierunku znalezienia rozwiązań.
Aby poznać podstawy tego, co dzieje się z życiem w kosmosie, naukowcy często używają "organizmów modelowych", które rozumiemy stosunkowo dobrze. Pomaga to wyraźniej pokazać różnice między tym, co dzieje się w kosmosie i na Ziemi. W przypadku BioSentinel NASA wykorzystuje drożdże - te same drożdże, które sprawiają, że chleb rośnie, a piwo się warzy. Zarówno w naszych komórkach, jak i w komórkach drożdży, rodzaj wysokoenergetycznego promieniowania napotykanego w głębokiej przestrzeni kosmicznej może powodować pęknięcia w dwóch splecionych niciach DNA, które przenoszą informacje genetyczne. Często uszkodzenia DNA mogą być naprawiane przez komórki w procesie, który jest bardzo podobny u drożdży i ludzi.
BioSentinel ma być pierwszym długotrwałym eksperymentem biologicznym, który odbędzie się poza orbitą stacji kosmicznej w pobliżu Ziemi. Statek kosmiczny BioSentinel jest jednym z 10 CubeSatów, które wystartowały na pokładzie Artemis I, pierwszego lotu Space Launch System programu Artemis, potężnej nowej rakiety NASA. Satelita wielkości pudełka płatków śniadaniowych udał się w przestrzeń kosmiczną na pokładzie rakiety, a następnie przeleciał obok Księżyca w kierunku orbity wokół Słońca. Gdy satelita znalazł się poza ochronnym polem magnetycznym naszej planety, zespół BioSentinel zdalnie uruchomił serię eksperymentów, aktywując dwa szczepy drożdży Saccharomyces cerevisiae do wzrostu w obecności promieniowania kosmicznego. Próbki drożdży były aktywowane w różnych punktach czasowych w trakcie trwającej od sześciu do dwunastu miesięcy misji.
Jeden szczep to drożdże powszechnie występujące w naturze, podczas gdy drugi został wybrany, ponieważ ma problemy z naprawą swojego DNA. Porównując reakcję obu szczepów na środowisko promieniowania kosmicznego, naukowcy dowiedzą się więcej o zagrożeniach dla zdrowia ludzi podczas długotrwałej eksploracji i będą w stanie opracować świadome strategie zmniejszania potencjalnych szkód.
Podczas początkowej fazy misji, która rozpoczęła się w grudniu 2022 r. i zakończyła w kwietniu 2023 r., zespół BioSentinel z powodzeniem obsługiwał sprzęt BioSensor BioSentinel - miniaturowe laboratorium biotechnologiczne zaprojektowane do pomiaru reakcji żywych komórek drożdży na długotrwałą ekspozycję na promieniowanie kosmiczne - w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Zespół przeprowadził cztery eksperymenty trwające dwa tygodnie każdy, ale nie zaobserwował żadnego wzrostu komórek drożdży. Ustalono, że promieniowanie kosmiczne nie było przyczyną nieaktywnych komórek drożdży, ale że ich brak wzrostu był prawdopodobnie spowodowany wygaśnięciem drożdży po dłuższym okresie przechowywania statku kosmicznego przed startem.
Chociaż drożdże nie aktywowały się zgodnie z przeznaczeniem, aby zebrać obserwacje dotyczące wpływu promieniowania na żywe komórki drożdży, pokładowy detektor promieniowania BioSentinel - który mierzy rodzaj i dawkę promieniowania uderzającego w statek kosmiczny - nadal zbiera dane w głębokiej przestrzeni kosmicznej.
NASA przedłużyła misję BioSentinel w 2023 r. o dodatkowe 18 miesięcy, czyli do listopada 2024 r., i ponownie w 2024 r. o dodatkowe 10 miesięcy, czyli do września 2025 r., aby kontynuować zbieranie cennych danych dotyczących promieniowania kosmicznego w unikalnym środowisku o wysokim poziomie promieniowania poza niską orbitą okołoziemską.
Oczekuje się, że aktywność słoneczna wzrośnie, gdy wejdziemy w okres maksimum słonecznego w 11-letnim cyklu Słońca. Przewiduje się, że aktywność na Słońcu, obejmująca rozbłyski słoneczne i gigantyczne erupcje zwane koronalnymi wyrzutami masy, osiągnie szczyt w 2025 roku. Wydarzenia te wysyłają potężne wybuchy energii, pola magnetyczne i plazmę w przestrzeń kosmiczną, co powoduje zorze polarne i zakłóca sygnały satelitarne. Promieniowanie słoneczne pochodzące od cząstek przyspieszanych do dużych prędkości może również stanowić zagrożenie dla astronautów przebywających w kosmosie.
Projekt BioSentinel opiera się na historii Ames w zakresie przeprowadzania badań biologicznych w kosmosie przy użyciu CubeSatów - małych satelitów zbudowanych z pojedynczych jednostek, z których każda ma około czterech cali sześciennych. BioSentinel to sześcioczęściowy statek kosmiczny ważący około 30 funtów. Umieszcza on komórki drożdży w maleńkich komorach wewnątrz kart mikroprzepływowych - niestandardowego sprzętu, który pozwala na kontrolowany przepływ niezwykle małych objętości płynów, które aktywują i podtrzymują drożdże. Dane dotyczące poziomu promieniowania oraz wzrostu i metabolizmu drożdży będą gromadzone i przechowywane na pokładzie statku kosmicznego, a następnie przesyłane do zespołu naukowego na Ziemi. Rezerwowy zestaw kart mikroprzepływowych zawierających próbki drożdży zostanie aktywowany, jeśli satelita napotka zdarzenie cząstek słonecznych, burzę radiacyjną pochodzącą ze Słońca, która stanowi szczególnie poważne zagrożenie dla zdrowia przyszłych odkrywców głębokiego kosmosu.
Oprócz pionierskiej misji BioSentinel, która będzie przemierzać środowisko głębokiego kosmosu, identyczne eksperymenty odbywają się w różnych warunkach promieniowania i grawitacji. Jeden z nich został przeprowadzony na stacji kosmicznej, w warunkach mikrograwitacji, które są podobne do głębokiej przestrzeni kosmicznej, ale przy stosunkowo mniejszym promieniowaniu. Inne eksperymenty miały miejsce na ziemi, w celu porównania z ziemską grawitacją i poziomem promieniowania. Te dodatkowe wersje pokazują naukowcom, jak porównać eksperymenty naukowe na Ziemi i stacji kosmicznej - które można przeprowadzić znacznie łatwiej - z ostrym promieniowaniem, które przyszli astronauci napotkają w kosmosie.
Dane BioSentinel będą miały kluczowe znaczenie dla interpretacji skutków narażenia na promieniowanie kosmiczne, zmniejszenia ryzyka związanego z długoterminową eksploracją ludzi i potwierdzenia istniejących modeli wpływu promieniowania kosmicznego na organizmy żywe.
Partnerzy:
Dowiedz się więcej:
Dla naukowców:
Dla mediów:
Dziękujemy, że przeczytałaś/eś artykuł! Obserwuj nas w Wiadomościach Google.
