Ekologie vesmírných letů: Inovace a přínosy pro Zemi

Do vesmírných letů skutečně „tečou“ miliardy - ale zůstávají v prvé řadě na Zemi: nemíří v žádném úhledně zabaleném balíčku do mrazu Pluta či do výhně Venuše.

Americká NASA i evropská ESA si přitom význam kosmických technologií pro pozemské využití dobře uvědomují. Obě mají vlastní oddělení, jež se zabývají hledáním ryze „přízemních“ uplatnění pro vesmírný výzkum. A obě agentury tvrdí, že každoročně najdou využití pro desítky až stovky technologií, které by jinak zapadly.

Jednu otázku totiž představuje vědecký přínos kosmických misí, zatímco druhou ten technologický. A tak máme kromě dat o vesmíru k dispozici také nové materiály, postupy či techniky.

Kosmické technologie v každodenním životě

„Kosmické technologie“ nás přesto doslova obklopují. Přenos sportovního utkání na druhém konci planety můžeme sledovat díky komunikačním družicím. Pro každodenní předpověď počasí se využívají satelitní snímky Země. Hladkou jízdu autem zajišťují tlumiče vyrobené za použití stejné technologie, která ochraňuje družice startující do vesmíru na palubě raket před poškozením silnými vibracemi. K cíli nás pak bezpečně vede navigační přístroj přijímající signály systému GPS.

A nesmíme zapomínat ani na nepřímé využití. Data z meteorologických družic nám nejen napoví, zda si vzít ven deštník, ale pomáhají také předpovídat hurikány nebo odhadnout úrodu. Díky nim víme, kdy a kde udeří vichřice, odkud přichází teplá či studená fronta apod., což umožňuje například zavčas evakuovat obyvatele ohrožených oblastí nebo lépe plánovat sklizeň či energetickou politiku.

Čtěte také: Životní prostředí Petrohradu

Vesmír jako nový pohled na procesy

Následující příklad ukazuje, že nám vesmír umožňuje podívat se i na zcela banální procesy úplně novým pohledem. Tepelná regulace lidského těla představuje dnes - v 21. století - velkou záhadu. Máme určité modely, které na Zemi jistým způsobem fungují. Jenže jakmile se kosmonauti vydali do vesmíru, zmíněné modely najednou „vypověděly poslušnost“.

Na zeměkouli totiž naše tělo využívá konvekci, aby se ochladilo: když se kapaliny a plyny ohřejí, stávají se řidšími, stoupají, a odvádějí tak teplo pryč z kůže. Jenže ve stavu beztíže konvekce nefunguje - jednoduše řečeno neexistuje žádné „nahoru“, tudíž není kam stoupat. Je proto překvapivé, že se tělesné schránky kosmonautů nepřehřívají.

Kosmické technologie v lékařství

Kosmické technologie pomáhají i v lékařství na Zemi. Na rakovinu prsu umírá ročně přes půl milionu žen. Včasná diagnóza přitom zachraňuje životy. Donedávna platilo, že pokud mamograf či rentgen objeví v prsu podezřelý novotvar, musí lékař odebrat vzorek tkáně k dalšímu vyšetření, aby bylo možné odpovědět na otázky, zda jde o nádor zhoubný, či nezhoubný, v jakém je stadiu a jakou zvolit léčbu.

Díky čipům vyvinutým pro přístroj STIS na palubě Hubbleova vesmírného teleskopu se však nyní celá procedura zjednodušila. Firma LORAD Corporation zapracovala zmíněný čip do sofistikovaného zařízení, které poskytuje mnohem přesnější a kvalitnější snímky než dosavadní technologie. Lékař tak nemusí použít skalpel - k odběru tkáně mu stačí speciální jehla. Protože se zákrok provádí při lokálním umrtvení, není nutná ani hospitalizace.

Můžeme také zmínit, že studium buněk na Mezinárodní vesmírné stanici nasměrovalo výzkumníky k pochopení přesného principu, na němž pracuje náš imunitní systém. Farmaceutický průmysl může nyní detekovat geny, které je nutné aktivovat pro boj se specifickými chorobami, a na trh by se tak mohly dostat precizně cílené protilátky.

Čtěte také: Ekologické aspekty vody v podniku

Ekonomický přínos kosmických programů

Do letů člověka na Měsíc v rámci programu Apollo investovaly Spojené státy americké přibližně 24 miliard dolarů, které se jim však během dvaceti let vrátily zhruba 12-16násobně. Obnovená premiéra na lunárním povrchu by přitom dnes mohla představovat podobný ekonomický „skok pro lidstvo“.

Při dlouhodobém pobytu na Měsíci bychom totiž získali úplně jiné a nové dovednosti než dosud. Pobyt na povrchu našeho přirozeného satelitu bez možnosti okamžitého návratu či bez relativně průběžného zásobování by nás přinutil sáhnout po úspornějších technologiích a naučil by nás vystačit s omezenými zdroji, ale také by nám umožnil vyvíjet nové materiály použitelné na rodné planetě.

Všechny uvedené přínosy by se pak daly shrnout jedním slovem: ekologie.

Space farming a udržitelný rozvoj

Space farming a co největší míra automatizace pěstebních procesů ve vesmíru jsou klíčové prvky pro případné budoucí dlouhodobé mise a pokusy o kolonizaci jiných planet. Pěstování rostlin v mimozemských podmínkách nám umožní produkci čerstvých potravin, recyklaci vody a CO₂, snížení závislosti na dodávkách zásob ze Země, což je z logistického i ekonomického hlediska zásadní.

„Jak dole, tak nahoře“ to bez rostlin nepůjde. Rostliny jsou základem našeho ekosystému jak z pohledu tvorby kyslíku, tak konverze světelné energie na energeticky bohaté organické sloučeniny. Z tohoto pohledu jsou rostliny významné pro jakoukoliv misi, která si nechce na svou cestu balit velkou svačinu.

Čtěte také: Nerezová ocel a životní prostředí

Výzkumná skupina Space Agri Technologies se zabývá udržitelným poľnohospodárstvom v extrémnych podmienkach s dôrazom na aplikácie vo vesmíre aj na Zemi. Venujeme sa výskumu fyziológie rastlín, mikrorias a cyanobaktérií, ktoré testujeme v stresových podmienkach napodobňujúcich prostredie Mesiaca či Marsu. Na testovanie životaschopnosti fotosyntetických mikroorganizmov využívame i stratosférické aplikácie. Okrem vesmírnych aplikácií sa sústreďujeme aj na praktické využitie na Zemi - najmä v oblasti precízneho poľnohospodárstva (smart farming).

Zajímají nás systémy pro kultivaci, přepravu či skladování řas, mikrořas případně sinic pro jejich přepravu a následnou kultivaci v kosmickém prostoru, včetně vývoje těchto zařízení a výroby prototypů. Space farming z pohledu fyziologických reakcí rostlin a ve stresových podmínkách nejen kosmického prostoru. Dále využití aplikací AI v těchto oblastech.

Výzkum mikrořas v kosmickém prostředí

Dopady kosmické radiace a UV záření na přežití a růst mikrořas zkoumají vědci z Agronomické fakulty Mendelovy univerzity v Brně. Minulý rok odborníci vyslali do stratosféry sondu, která nesla několik desítek vzorků těchto mikroorganismů. První výsledky nyní ukazují, že pobyt ve vesmíru řasy dlouhodobě ovlivnil. Nové poznatky by vědci do budoucna chtěli využít k vytipování odolných druhů, které by astronauti mohli využívat například k výrobě biopaliva nebo k čištění vody.

„Na mikrořasách je skvělé, že mají několik využití. Lidé znají třeba chlorelu, která se používá jako doplněk stravy a obsahuje proteiny, vitamíny, antioxidanty, B12 a další prospěšné věci. Ve vesmíru se ale nabízí možností mnohem víc,“ řekla Katarína Molnárová z Laboratoře Space Agri Technologies na AF MENDELU.

Mezi benefity řas patří, že produkují kyslík, a některé mohou být také základem výroby biopaliva nebo pomocníkem při čištění vody. „Chtěla bych se věnovat i odbourávání toxických látek s využitím mikrořas. Například půda na Marsu obsahuje velké množství perchlorátů, což jsou toxické soli, které způsobují poruchy štítné žlázy. Při pěstování na takové půdě se soli dostanou do těla rostliny a pro astronauty by konzumace těchto plodin představovala značné zdravotní riziko,“ vysvětluje Molnárová. Za pomoci mikrořas by ale podle vědkyně bylo teoreticky možné perchloráty odbourat. „Samozřejmě nesmíme zapomínat ani na využití mikrořas coby klasických doplňků stravy,“ doplnila.

Při experimentálním letu vyslali vědci loni na podzim do stratosféry kolem 70 vzorků různých mikrořas. Ve výšce 35 kilometrů zůstala sonda zhruba hodinu. Na mikrořasy působila kosmická radiace, UV záření, ale také změna teploty. „Cestu do vesmíru nepřežilo zhruba 5 procent vzorků, což považujeme za dobrý výsledek,“ řekla vědkyně.

V laboratoři vědci následně část přeživších mikrořas rozkultivovali a část zmrazili pro další analýzy. Po dvou týdnech kultivace se zaměřili na spektrální analýzy. „Překvapilo nás, že ještě i po těch dvou týdnech byla zvýšená antioxidační aktivita, to znamená, že se vzorky stále vzpamatovávaly. I takto krátké vystavení vesmírným podmínkám tedy dokázalo mikrořasy poznamenat na několik generací,“ upozornila Molnárová. Aktuálně mají odborníci v plánu zaměřit se ještě na molekulární studie a izolaci RNA.

Zároveň už vědci plánují další výzkumy, kterými by na nová zjištění mohli navázat. „V podstatě existují dvě cesty. Tyto výzkumy by pak měly reálné, praktické využití nejen ve vesmíru,“ hodnotí Molnárová. První varianta je vytvoření jakéhosi katalogu mikrořas, který by shrnoval, jak různé druhy reagují na vesmírné podmínky. „Popsali bychom, že například tento druh produkuje ve vesmíru velké množství lipidů, takže ho budeme používat na výrobu biopaliva. Jiný produkuje silný antioxidant, takže bude vhodným doplňkem stravy astronautů,“ dodala vědkyně.

Druhá z cest je založená na popisu genové exprese. Do budoucna by odborníci chtěli využít genové inženýrství a v uvozovkách vyšlechtit dokonalou vesmírnou řasu.

Vesmírný odpad a budoucnost kosmických letů

Velký počet satelitů na oběžné dráze začíná ohrožovat řízení dopravy ve vesmíru. Problémem se stávají i dosluhující družice, které vytvářejí vesmírné „smetí". Jako kosmický odpad krouží dnes po oběžné dráze přes 2 tisíce nefunkčních satelitů. Pravděpodobně nás čeká doba, kdy uvidíme mnohem méně hvězd, sílící pohyb satelitů je problémem i pro jejich vědecká pozorování. A co způsobí srážka satelitů?

Dnes je na oběžné dráze kolem Země přes 15 tisíc satelitů různého účelu. Jejich prostřednictvím získáváme informace o tom, co se děje v různých místech na Zemi, rozšiřují nám možnosti připojení k internetu, zvyšují rychlost přenosu dat. Světového úspěchu ve vyhodnocování satelitních snímků dosáhla česká firma Space Know, projekt Starlink společnosti SpaceX poslal do vesmíru již přes 4 tisíce satelitů.

Průzkum vesmíru už není doménou Spojených států a Ruska, snižování nákladů na cesty do vesmíru otevírá možnosti využívat kosmické technologie dalším zemím. Významnou roli v závodech o vesmírnou ekonomiku hrají i soukromé firmy. Jde totiž o ekonomicky stále lukrativnější odvětví?

Rok 2023 bývá označován za začátek „nové doby kosmické". Významně se zvýšil počet letů do vesmíru, cestování do kosmu se otevírá i pro běžné turistické lety. A Češi u toho nechybí. Česko je po bývalém Sovětském svazu a Spojených státech třetí zemí, jejíž občan se dostal do vesmíru. A první československý kosmonaut Vladimír Remek má následovníky. Kdo další z našinců se chystá do vesmíru?

Česko nemělo a nemá vlastní kosmický program, příspěvek ČR k dobývání vesmíru ale rozhodně není zanedbatelný. Jako člen evropské kosmické agentury ESA se různou formou podílí na evropských výzkumných projektech, desítky českých firem jsou zapojeny do kosmického průmyslu. Čím konkrétně se některé z nich zabývají, uvidíte v ukázce z pořadu Bilance.

Kosmický průmysl nepatří v Česku mezi významné průmyslové obory a povědomí o něm je mezi veřejností malé. Centrem kosmického průmyslu je v České republice Brno, kde se nachází desítky firem věnujících se tomuto oboru. Jednou z nich je i firma SAB Aerospace, která vyvinula tzv. dispenser, unikátní zařízení pro vypouštění družic na oběžnou dráhu Země, které transport družic značně urychluje a zefektivňuje. A co ještě v Brně dělají?

tags: #ekologie #vesmírných #letů

Oblíbené příspěvky:

• Správné nakládání s odpady
• Rozměry a využití košů do karavanu
• Videoatlas chráněných živočichů
• Komunální odpad v ČR
• Proč volit ekologické prací prostředky?