Biyolojik Uzay Araştırmaları
Uzay yolculuğunun mümkün hâle gelmesiyle birlikte insanlık Dünya’nın sınırlarının ötesine yelken açmaya başladı. Geçmişte bu heyecan verici yolculukları yalnızca özel eğitimler almış astronotlar gerçekleştirebiliyordu. Uzay turizmi yapan özel şirketler sayesinde artık yakın zamanda uzay yolculuğu normal insanlar için de hayal olmaktan çıkabilir.
Dünya’daki koşullara uyum sağlamış insan bedeninin uzaydaki zorlayıcı koşullara ne şekilde tepki vereceği tam olarak bilinmiyor. Aşırı sıcak veya aşırı soğuğun, yüksek enerjili radyasyonun ve kütle çekiminin neredeyse sıfır olduğu ağırlıksız ortam koşullarının genetik yapımızı nasıl etkileyebileceği uzun zamandır araştırılıyor. Çünkü insanların Ay’ın ötesinde başka gök cisimlerini, örneğin Mars’ı keşfedebilmesi için bu tür zorluklarla nasıl baş edebileceğini öğrenmesi gerekiyor.
Bu amaçla NASA tarafından Ay ve Mars keşiflerini desteklemek amacıyla bilim insanlarından uzay biyolojisi araştırmaları alanında proje önerileri toplanıyor. Önerilen projelerde temelde dört farklı konuya odaklanılıyor:
●Dünya’dakinden çok farklı koşullara sahip uzay ortamının canlı organizmaları nasıl etkilediğinin incelenmesi,
●Uzayda farklı kütle çekimine sahip ortamlardaki yaşamı incelemek için gök cisimlerinin yüzeyinde kurulu ya da yörüngesinde hareket eden uzay istasyonlarının geliştirilmesi,
●Gıda, hava, su ve biyoyakıtlar gibi uzayda ihtiyaç duyulan temel kaynakların genetik mühendisliği ile mikroorganizmalardan sağlanarak insanlı uzay görevlerinin nasıl desteklenebileceğinin araştırılması,
●Uzayda sürdürülebilir bir yaşam ortamı oluşturabilmek için ileri teknolojilerin geliştirilmesi.
Hava, su ve gıda gibi en temel ihtiyaçlarımızı Dünya’da kolayca karşılayabiliyoruz. Ancak uzay görevlerinde astronotların temel ihtiyaçlarının çoğu Dünya’dan taşınırken, sınırlı bir bölümü geri dönüştürülerek tekrar kullanılıyor. Özellikle başka gök cisimlerine yapılacak uzun uzay görevlerinde astronotların temel ihtiyaçlarının sürdürülebilir kaynaklardan karşılanması ve ortaya çıkan atıkların tekrar tekrar kullanılabilen ürünlere dönüştürülmesi gerekiyor.
Uzayda hava olmadığından, insanların oksijen ihtiyacının karşılanması için sürdürülebilir sistemlerin geliştirilmesi gerekiyor. Örneğin insanlı Mars görevleri için bitkilerden ilham alınarak geliştirilen MOXIE adı verilen cihaz karbondioksidi oksijenedönüştürebiliyor. Mars atmosferindeki gazlarınyaklaşık %96’sını karbondioksit oluşturuyor, oksijen ise sadece %0,13 oranında bulunuyor. Bu nedenle MOXIE ve benzeri cihazların geliştirilmesi konusunda yürütülençalışmalarhayli önemli.
Atık su için de gerçekleştirilen benzer çalışmalarda kirli suyun içilebilir suya dönüştürülmesi amaçlanıyor. Bilim insanları alglerin atık suları temizlemede kullanılması için çalışmalar yürütüyor. Sudaki atıklarla beslenen algler büyüyerek hem astronotlar için besin kaynağı olabiliyor hem de gerektiğinde biyolojik uzay araçlarında yakıt olarak kullanılabiliyor. Bu çalışmaların Dünya üzerinde de çevre kirliliğinin azaltılmasında ve hava araçlarına yakıt sağlanmasında kullanılmasıplanlanıyor.
Microbial Tracking-1 deneyi kapsamında uzayda hangi tür mikroorganizmaların hayatta kalabileceğine yönelik araştırmalar yapılıyor.
Genetik mühendisliği ve sentetik biyoloji konularında çalışan bilim insanları, uzayda suyu geri dönüştürebilecek sistemler tasarlamaya yönelik araştırmalar yürütüyor. Tasarlanan bu sistemlerdeki bakterilerin, diğer gök cisimlerinin yüzeyindeki tozlardan faydalanılarak zor koşullara dayanıklı barınakların yapılması sürecinde kullanılmasıbekleniyor.
Bir uzay aracının Dünya’nın kütle çekim etkisini yenerek uzaya ulaşabilmesi için çok miktarda enerjiye ihtiyaç duyuluyor. Uzay aracının kütlesi arttıkça ihtiyaç duyulan enerji miktarı da katlanarak artıyor. Bu nedenle gök cisimlerinin yüzeyinde kurulan ya da yörüngesinde hareket eden uzay istasyonlarının hacmi hayli sınırlı. Dolayısıyla atıkların istasyonda yer kaplamaması için katı atıkların uygun şekilde bertaraf edilmesi gerekiyor. Bu amaçla geliştirilen ısı eritmeli kompaktör sistemi, astronotlar tarafından üretilen katı atıkları ısı ile eritip, normal hacimlerinin sekizde biri kadar sıkıştırarak karolara dönüştürüyor. Sıkıştırılmış çöp daha sonra yüksek sıcaklıkta sterilize edilerek içindeki zararlı gazlar uzaklaştırılıyor. Elde edilen karoların radyasyondan korunmak amacıyla kullanılabileceğidüşünülüyor. Geliştirilen bu yöntem aynı zamanda Dünya üzerindeki atıkların çevreye zarar vermeden bertaraf edilmesinde de kullanılabilir.
NASA astronotları Scott ve Mark Kelly’nin katıldığıİkizler Çalışması’nda, Scott Kelly uzayda bir yıl geçirirken Mark Kelly Dünya’da kaldı. Çalışmada bilim insanları uzay yolculuklarının insan vücudu üzerindeki etkilerini.
Astronotların uzay görevleri sırasında maruz kaldıkları kütle çekim kuvveti değişebiliyor. Kütle çekimindeki değişikliklerin insan bedeni üzerine etkilerinin araştırılmasında ve ağırlıksız ortam koşullarının Dünya üzerinde oluşturulmasında santrifüj olarak isimlendirilen cihazlar kullanılıyor.
Ayrıca uzay koşullarında yaşlanma, hastalık, travma ve çevresel faktörlerin etkilerinin tespit edilebilmesi için astronotların sağlık durumunun takip edilmesi gerekiyor. Bunun için uzay istasyonları için taşınabilen ya da uzaktan kontrol edilebilen tıbbi araçlar (örneğin ultrason, cerrahi robotları)geliştiriyor. Bu sayede yaralanmalar ya da kırıklar teşhis edilebiliyor.
Uzay koşullarının canlıları nasıl etkilendiğinin belirlenmesinde hayvan deneyleri de yapılıyor. Örneğin Uluslararası Uzay İstasyonu’nda fareler üzerinde gerçekleştirilen biyolojik deneyler, hayvanların değişikliklere nasıl uyum sağladığı hakkındabilgi veriyor. Bu sayede uzay koşullarında kalp-damar sisteminde ortaya çıkan değişimleri anlamak mümkün olabiliyor.
Mikrobiyolojik araştırmalar ile bakteri, mantar ve virüs gibi mikroorganizmalardaki değişiklikler tespit edilerek Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki mürettebat ve çevre için etkileri (örneğin bulaşıcılığın nasıl değiştiği) belirlenmeye çalışılıyor.
Toprakta ve bitkilerde bulunan mikroorganizmalar arasındaki etkileşimin uzay koşullarında nasıl değiştiği ve bitkilerin savunma mekanizmasındaki değişimler de üzerine odaklanılan konular arasında.
Gerçekleştirilen bu çalışmalardan elde edilecek bilgiler,başka gök cisimlerini keşfetmek amacıyla yapılacakuzun uzay yolculuklarında astronotlarınsağlıklı bir şekildegörevlerinisürdürmelerine yardımcı olabilir.
Kaynaklar:
- https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/moxie/for-scientists/
- https://technology.nasa.gov/patent/TOP2-219
- https://www.nasa.gov/ames/research/space-biosciences/microbial-tracking-1-spacex-6
- https://www.nasa.gov/ames/heat-melt-compactor
- https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/experiments/2902.html
- https://www.nasa.gov/feature/nasa-s-twins-study-results-published-in-science/
- https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/benefits/human_health_benefits
- https://www.nasa.gov/image-feature/breezy-science-plant-studies-and-more-head-to-space-station-on-spacex-4
- https://www.nasa.gov/feature/jpl/microbes-in-space-jpl-researcher-explores-tiny-life
- https://news.psu.edu/story/502406/2018/01/25/research/microbes-may-help-astronauts-transform-human-waste-food