Kapu Tibor mesterséges intelligenciával és emberi DNS-sel is fog kísérletezni az űrállomáson

A HUNOR program keretein belül Kapu Tibor hamarosan elindul a Nemzetközi Űrállomásra, hogy ott különböző kísérleteket végezzen. Az Axiom Space 4-es missziójának űrhajósai 31 ország körülbelül 60 kísérletét és kutatását végzik majd el. A 33 éves Kapu gépészmérnök végzettségű, eddig az autóiparban dolgozott, és főleg akkumulátorfejlesztéssel foglalkozott.

A misszió weboldala szerint Kapu Tibor összesen 19 tudományos kísérlettel készül az űrállomásra (annak ellenére, hogy korábban mintegy 30 kísérletről volt szó). Az AX-4 küldetésen négy asztronauta fog részt venni, ebből három kutatóűrhajós, mint Kapu, ami azt jelenti, hogy kifejezetten kísérleteket végezni indul az ISS-re.

A magyar űrhajós alapvetően hatféle kategóriába sorolható kísérleteket fog végezni az űrállomáson, illetve magát az űrkutatást is népszerűsíteni fogja.

Anyagtudományi és űrtechnológiai kísérletek – 3D-nyomtatás, űrruhák és ionhajtómű

Az egyik anyagtudományi kísérlet az űrrepülés 3D-nyomtatott anyagokra gyakorolt hatását fogja vizsgálni. Kapu 3D-nyomtatott tárgyakat fog vinni magával az űrállomásra, majd vissza, és a Földön aztán elemzik a visszahozott polimerek tulajdonságait és összetételét, hogy megtudják: az űrben fennálló sugárzás és a mikrogravitáció milyen hatással vannak rájuk. A projekt segíthet abban, hogy a jövőben hatékonyabbak és strapabíróbbak legyenek a világűrbe szánt, 3D-nyomtatott eszközök.

Egy másik kísérlet egy olyan programot tesztel majd, ami szimulálja, hogyan befolyásolja az űrruha a hőátadást különböző gravitációs környezetekben, beleértve a mikrogravitációt is – ahol a hőáramlás bizonyítottan megváltozik. A kutatás során figyelemmel kísérik majd Kapu élettani reakcióit és a ruha viselkedését fizikai terhelés közben az űrben, ami hozzájárulhat jobb űrruhák fejlesztéséhez a jövőben. A technológia földi alkalmazásokra is hasznos lehet, például abban, hogy szélsőséges környezetekre megfelelőbb ruházatot tudjanak tervezni, vagy hogy sportolóknál javítsanak a test hőháztartásán.

Anyagtudományi kísérlet lesz még a MICATOS, ami egy olyan továbbfejlesztett ionhajtóművet tesztel, ami alacsony olvadáspontú fémeket használ. Ez azért fontos, mert a legkorszerűbb miniműholdak számára energiahatékony manőverezési képességre van szükség, alacsony tolóerő mellett. A kísérlet során az olvadt indium mikroméretű folyadékáramlási viselkedését fogják vizsgálni két különböző hőmérsékleten.

Egészségtudomány és űrélettan – hogy változik az űrben az emberi DNS?

Kifejezetten izgalmasak az élettani kísérletek, amiket Kapu fog elvégezni az ISS-en. Az egyik például a sugárzás okozta DNS-károsodást fogja vizsgálni az űrbe felvitt gyümölcslegyekben és gyümölcslegyek lárváiban. A projekt célja annak felmérése, hogy bizonyos DNS-javító enzimek átmeneti túltermelése biokémiai védelmet nyújthat-e az űrbéli sugárzás okozta károsodással szemben. A kísérlet eredményei segíthetnek, hogy a kutatók meg tudják előzni, vagy javítani tudják az emberi DNS károsodását a jövőbeli hosszú távú űrrepülések során.

A MAGOR-projekt (Mapping Astronaut Meta-GenOmics: a Microbial Profiling Research) gyakorlatilag mikrobiomprofilozás, a célja az, hogy nyomon kövesse az űrhajósok bél-, vizelet- és szájüregi baktérium- és más mikrobaösszetételét az űrutazás előtt, alatt és után. A nyál-, vizelet- és székletmintákban található baktérium-, gomba- és vírusflóra vizsgálatával a kutatás betekintést nyújt abba, hogyan befolyásolják az űrbéli körülmények az emberi mikrobiom összetételét. Az eredmények új ismereteket nyújthatnak a Földön előforduló, mikrobiommal összefüggő betegségek kezeléséhez is.

Egy másik, a HUNOR által megrendelt kísérlet a Telemetry system for SpaceHealth (TESH) projekt, aminek a célja az űrhajósok szív- és érrendszeri, valamint egyensúlyi rendszerének összetett változásainak vizsgálata az űrutazás során. Az Axiom weboldalán azt írják: a különböző orvosi eszközökből származó adatok összevonásával, a küldetésre jellemző információk integrálásával és a legújabb adatkutatási módszerek alkalmazásával a projekt hozzájárulhat a valós idejű egészségmonitorozás és a prediktív egészségügyi technológiák fejlesztéséhez a Földön.

A Cerebrális hemodinamika névre keresztelt projekt célja az agyi vérkeringés kutatása űri körülmények között. Az ultrahangos vizsgálatok során különös figyelmet kapnak majd a mikrogravitációra, a megnövekedett szén-dioxid-szintre, valamint bizonyos vizuális mintázatokra adott hemodinamikai, vagyis a vér áramlásának és nyomásának változására utaló válaszok. Az eredmények segíthetnek a kutatóknak jobban megérteni a szív- és érrendszer alkalmazkodását az űrutazáshoz, és hasznosak lehetnek a szív- és érrendszeri állapotok értékelésében a Földön is.

Lesz gyógyszerkísérlet is az ISS-en: az END-SANS szintén a HUNOR projektje, és egy új, szilárd nanostrukturált gyógyszerformulát tesztel az úgynevezett neurookuláris szindrómára (SANS). Korábbi vizsgálatok szerint az űrből való visszatérés után megemelkedett az agy öregedését és sérülését jelző több protein szintje. Különösen igaz ez a visszatérés utáni első hétre. Ez a projekt két célt szolgál: egyrészt vizsgálja a mikrogravitáció hatását az aktív gyógyszerhatóanyagokat tartalmazó szemészeti anyagokra. A másik része az lesz, hogy az űrhajós legalább öt napon keresztül naponta egyszer használ majd egy ilyen gyógyszerhatóanyagok nélküli szemészeti eszközt, és kérdőívet tölt ki a használati élményről. Emellett pre- és posztklinikai vizsgálatokat is végeznek majd kutatók a szem egészségének értékelése és a biológiai hatások nyomon követése céljából. Az eredmények földi alkalmazásokban, például makulaödéma esetén is relevánsak lehetnek.

Pszichológia és érzékelés az űrben

Kapu Tibor több, az emberi test űrbéli érzékelését vizsgáló kísérletben is részt vesz majd. Ennek egyike az úgynevezett ENPERCHAR kísérlet, ami azt vizsgálja, hogyan befolyásolja a mikrogravitáció az emberi érzékelést és a környezettel való kapcsolatot. A kutatók az űrhajósokat tudományos tevékenységek közben, környezetpszichológiai szempontok alapján elemzik majd, hogy lássák, torzul-e a térbeli tájékozódás és az észlelés a súlytalanság állapotában. Az űrhajósok hangját a kísérletek közben rögzíteni fogják, majd elemzik, ami bepillantást adhat abba, milyen pszichológiai hatásai vannak az extrém szélsőséges munkakörnyezetnek. Az ilyen hatások megértése kulcsfontosságú az ISS személyzetének pontos munkavégzése és a küldetés biztonsága szempontjából. Az eredmények általánosabban is hozzájárulhatnak az emberi érzékelés jobb megértéséhez.

A Szerzett ekvivalencia teszt (Acquired Equivalence Test) projekt célja az asszociatív tanulás folyamatának vizsgálata a térbeli észlelés területén, és annak tanulmányozása, hogy az űrutazás hogyan befolyásolja az egyszerű és összetett vizuális ingerek feldolgozását. A kísérlet különösen oda fog figyelni azokra a feladatokra, amik a fel-le tájolást érintik. A kutatók később az eredményeket összehasonlítják az űrutazás előtti és utáni adatokkal.

A NeuroMotion VR kísérletben virtuális valóságot használó headsetet alkalmaznak annak megfigyelésére, hogyan hat a mikrogravitáció a kognitív működésre és a motoros képességekre. Figyelemfelmérő feladatokat végeznek majd, miközben az űrhajós egy sapkát visel, ami az agyi aktivitást méri funkcionális közeli-infravörös spektroszkópia (fNIRS) segítségével. A kísérlet során nyál- és könnymintákat is gyűjtenek későbbi elemzésre, amikkel tanulmányozhatják a stresszhormonok és a biológiai válaszok változását az űrutazás és a megterhelő kognitív kísérleti feladatok során.

Készül kísérlet arra is, hogy a mesterséges intelligencia képes-e felismerni az űrhajósok hangmintázatának és hallási képességeinek változásait. Az ISS fedélzetén a súlytalanság és az esetleges kognitív változások hatására ugyanis megváltozhat az űrhajósok hangja. A hangszalagok rezgését elektroglottográf segítségével mérik majd, ami kvantitatív elemzést ad a hangszalagok működéséről. Előre rögzített, szövegolvasást, éneklést, magánhangzók kiejtését és hangmagasság-utánzást tartalmazó hangfelvételek segítségével részletes hangmintázat-elemzést fognak végezni. Ezek az adatok lehetővé teszik a kutatók számára, hogy vizsgálják az emberi hang működését és annak változását az űrben, valamint értékeljék, hogyan hat a világűri környezet az emberi hangképzésre.

Folyadékdinamika és űrkémia – mi történik az ISS-en a paracetamollal?

A DIRoS-B kísérlet az űrbeli folyadékdinamikát fogja vizsgálni a mikrogravitációs környezetben egy teniszlabda méretű, forgó vízcsepp alakjának tanulmányozásával. Az eredmények segíthetnek megérteni a gázóriások – például a Szaturnusz – légkörében megfigyelhető nagyléptékű jelenségeket, mint például az északi pólus felett elhelyezkedő hatszögletű képződményt.

A M4D-kísérlet (Microfluidic Drug Dosage Detection Development) célja, hogy jobban megértsük, hogyan viselkednek a folyadékok az „egy chipre épített labor” típusú mikrofluidikai eszközökben az űrben. A hosszú távú cél olyan mikrofluidikai rendszerek tervezése és gyártása, amelyek képesek a gyógyszerek stabilitásának és minőségének elemzésére hosszú időtartamú mélyűri küldetések során. A kísérlet során folyadékot fecskendeznek a mikrofluidikai eszközbe, és elemzik az áramlási jellemzőit. Emellett a kutatás azt is vizsgálja, hogyan hat az űrutazás és a sugárzás egy gyakran használt, paracetamol alapú gyógyszerre.

Légkör- és sugárzáskutatás – az űrből érthetjük meg jobban a zivatarokat

Az UHU kísérlet célja az átmeneti fényjelenségek (Transient Luminous Events, TLE-k) tanulmányozása lesz. A TLE-k olyan elektromos jelenségek, amik zivatarokhoz kapcsolódnak, és fénykitöréseket hoznak létre akár 100 kilométeres magasságban is. A projekt során Kapu különféle TLE-ket rögzít majd az űrből, a kutatók pedig összehangolják a földi és űrbéli megfigyeléseket, valamint mérik az elektromos paramétereket, hogy jobban megértsék ezeknek a jelenségeknek a természetét és okait. Ez hozzájárulhat a zivatarok és légköri folyamatok jobb megértéséhez, javíthatja az időjárás-előrejelzést, növelheti a zivatarveszélyes területek biztonságát, valamint előmozdíthatja a légköri elektromosság kutatását.

Az űrbéli sugárzásmérés magyar kutatóknak egyáltalán nem újdonság: elég, ha csak a Farkas Bertalan űrhajós által 1980-ban a Szaljut–6 űrállomásra vitt Pille doziméterre gondolunk. Kapu most is végez majd sugárzásmérést az ISS-en, egy nano-dozimétert fog magával vinni. A HUNOR RANDAM (RAdNano Dosimeter Astronaut Module) projekt célja az ISS-en dolgozó kutatóűrhajósok sugárterhelésének és a környezeti feltételek nyomon követése a küldetés során. Az erre a célra tervezett, mindennapi viselésre is alkalmas miniatürizált eszközök mérik a sugárzási szintet, a hőmérsékletet, a páratartalmat, a légnyomást, a szén-dioxid-koncentrációt, a fényerősséget és a mágneses mezőt is. A sugárzás mérése kulcsfontosságú az ISS-űrhajósok egészségének és biztonságának megőrzéséhez.

A földmegfigyeléssel kapcsolatban az ORBGEO projektet végzik majd el az űrállomáson, aminek a célja annak megállapítása, hogy mennyire kivitelezhető a Föld felszínének helymeghatározása a Föld körüli pályáról készített képek alapján. A fedélzeti kamerákkal készített földfelszíni felvételeket később elemzik, hogy meghatározzák, milyen pontossággal végezhető geolokáció a képek alapján. Vizsgálni fogják többek között a felhőborítottságot, a felvétel szögét és egyéb légköri hatásokat is. A kutatás hozzájárulhat a jelenlegi Föld-megfigyelési technológiák fejlesztéséhez, és javíthatja az olyan alkalmazásokat, mint a környezeti megfigyelés vagy a katasztrófaelhárítás.

Kicsit kakukktojás a témában, de indul a világűrbe még az IMU DRS projekt is, aminek a célja az inerciális navigációs rendszerek mikrogravitációs vizsgálata lesz. Az úgynevezett „dead reckoning” – azaz a korábbi pozíciók alapján történő helymeghatározás és navigáció – jóval összetettebb feladat az űrben, mint a Földön. Ebben a kísérletben egy mobiltelefon beépített érzékelőinek (gyorsulásmérő, giroszkóp, mágneses térmérő, közelségérzékelő) pontosságát és „eltérését” (driftjét) fogják vizsgálni mozgásalapú gesztusokkal. Az űrben mért adatokat összevetik majd a földi környezetben rögzítettekkel, hogy megállapítsák, mennyiben változik az érzékelők teljesítménye, és ezzel együtt a helymeghatározási számítások pontossága a mikrogravitációban. A vizsgálat eredményei hozzájárulhatnak a jövőbeli űrhajós navigációs rendszerek tervezéséhez.

Egy növénybiológiai kísérlet is felkerült Kapu listájára: a VITAPRIC kísérlet a növények csírázását, mikrogyökér-képződését és levélfejlődését tanulmányozza majd űri környezetben. A projekt célja az, hogy vizsgálja az alacsony szeléntartalmú környezet hatását a növények által előállított vitaminok, fehérjék, ásványi anyagok és egyéb tápanyagok termelésére. Emellett az élelmiszertermelési lehetőségeket is javítani szeretné a jövőbeli hosszú távú űrmissziók számára. Az eredmények hatással lehetnek a földi mezőgazdasági gyakorlatokra is, különösen erőforrásban szegény vagy városi környezetben történő gazdálkodás esetén.

A diákok kedvét is meg akarják hozni az űrkutatáshoz

Kapu nemcsak tudományos kísérleteket végez majd az ISS-en, hanem tudománynépszerűsítő tevékenységet is végez majd. A CORVUS projekt célja például, hogy minden korosztálynak meghozza a kedvét az űrkutatáshoz a magyar űrhajós segítségével, aki különféle oktató jellegű kísérleteket végez majd, és betekintést nyújt az ISS fedélzetén eltöltött mindennapi életbe.

Egy másik HUNOR-projekt célul tűzte ki az űrkutatás és a kommunikációs technológiák népszerűsítését is az iskolákban azzal, hogy Kapu rádiós kapcsolaton keresztül fog kommunikálni a diákokkal. Elindul majd a SUMIMANT (Send Up My Image via MANT) Útitárs projekt is, ami megint csak egy ismeretterjesztő kampány, célja a HUNOR program és a magyar űrtevékenységek népszerűsítése, különösen a gyermekek és fiatalok körében. Az érdeklődők online küldhetik majd be a nevüket és a fényképüket, amikért cserébe egy „beszállókártyát” kapnak. A nevek és képek egy SD-kártyára kerülnek, amit Kapu az űrbe juttat, majd, ha minden jól megy, visszahoz a Földre.

A magyar gyerekek egy másik projekt keretein belül kérdéseket tehetnek majd fel az űrhajósoknak. Ennek megint csak az a célja, hogy ösztönözze az érdeklődést az űrkutatás, a természettudományos, technológiai, mérnöki és matematikai (STEM) tárgyak, valamint a környezettudatosság iránt.

Egy interaktív, 3D-s videós túra is készül a Nemzetközi Űrállomásról, különös tekintettel a HUNOR űrhajós mindennapi tevékenységeire és küldetésére. A túra VR formátumban, VR headsetekkel kompatibilisen lesz elérhető, és új nézőpontot nyújt az érdeklődőknek az űrbéli élet mindennapjairól, például az étkezésről, a munkáról vagy a mikrogravitációs mozgásról.