Kiedy myślimy o kosmicznych technologiach przyszłości, w głowie pojawiają się zazwyczaj rakiety, łaziki marsjańskie albo sztuczne inteligencje zarządzające koloniami na innych planetach. Ale równie ważne mogą się okazać… opaski z nanomateriałów, które potrafią wyczuć bicie ludzkiego serca. Właśnie taki eksperyment - MXene in LEO z Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie – trwa obecnie na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.
W jego centrum znajdują się MXeny (czyt. Mekseny): nowa rodzina nanomateriałów, które jeszcze dekadę temu istniały tylko na kartach publikacji naukowych. Dziś są drukowane na elastycznych płytkach i pakowane do eksperymentów orbitalnych. A wszystko po to, by sprawdzić, czy mogą stać się niezawodnym narzędziem monitorowania zdrowia astronautów podczas długich misji – na Księżyc, Marsa i dalej.
MXene to nanomateriału o grubości jednej warstwy atomów, który może zrewolucjonizować elektronikę. Gdy pierwszy raz o nim usłyszałem, pomyślałem - to trochę jak grafen. I okazuje się, że skojarzenie jest jak najbardziej słuszne, choć oba materiały różni jedna bardzo ważna rzecz - grafen może być toksyczny dla ludzkich komórek. Tymczasem MXenom taka przypadłość nie grozi.
Badania wykazały, że są one biokompatybilne, czyli mogą bezpiecznie przylegać do skóry – i właśnie dlatego nadają się na tzw. czujniki ubieralne.
Dodajmy do tego jeszcze jedną ich cechę: piezorezystywność. Wiem, to trudne słowo! ???? Do wczoraj sam go nie znałem, ale sprawdziłem - oznacza ono, że pod wpływem zaginania zmienia się oporność elektryczna!
No dobra, a co z wynika z tej całej biokdompatybilnośc i piezorezystywności? Ano to, że z takich MXenów można zrobić bardzo czuły czujnik, który rejestruje każdy mikroruch ciała – jak chociażby... puls! ♥️
Eksperyment MXen in LEO, realizowany przez Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie i Centrum Technologii Kosmicznych AGH ( Faculty of Space Technologies AGH) składa się z dwóch części:
Pierwsza (MX-A) bada, czy MXeny są stabilne w warunkach panujących na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, takich jak mikrograwitacja i promieniowanie kosmiczne – czyli czy materiał nie degraduje.
Druga (MX-B) to prawdziwa demonstracja technologii: astronauta zakłada opaskę na nadgarstek, a ta rejestruje jego puls, reagując na minimalne odkształcenia skóry. Czujniki nie są jeszcze bezprzewodowe – dane zbierane są za pośrednictwem odpowiedniego kabla – ale to dopiero początek.
Och! Słyszycie? To chyba wybuch śmiechu wszystkich użytkowników smartwatchy na całym świecie:
"MY JUŻ TO OD DAWNA MAMY! ????".
No, to teraz polećcie sobie z takim smartwatchem w kosmos, cwaniaki. Okazuje się bowiem, że typowe czujniki pulsu we wszelkiej maści smartbandach używają LED-ów. A diody w kosmosie z czasem zawodzą – promieniowanie robi swoje. Opaska z MXenami działa inaczej: opiera się na fizycznym odkształceniu materiału, a nie świetle. To zapewnia większą trwałość i niezawodność w ekstremalnych warunkach!
Ale to nie wszystko! Sama opaska którą nosi na nadgarstku Sławosz nie jest z plastiku, tylko z… celulozy bakteryjnej, produkowanej z kombuchy. Biologicznie obojętna, lekka, wytrzymała – przypomina naturalną skórę. I co najważniejsze: najprawdopodobniej można ją na luzie wyprodukować w kosmosie. To znaczy, że w przyszłości astronauci mogliby samodzielnie „hodować” materiały do naprawy sprzętu czy tworzenia nowych urządzeń – wystarczy im kilka prostych składników.
MXeny również można wytwarzać poza Ziemią. A to oznacza jedno: pełna samowystarczalność. Gdy coś się zepsuje na Marsie, nie trzeba będzie czekać na transport z Ziemi ????
Na razie sensor mierzy ruchy nadgarstka i puls. Ale już prowadzone są badania nad jego rozszerzonym zastosowaniem: mierzeniem temperatury, wilgotności, a nawet wykrywaniem pęknięć w konstrukcjach budynków. Wszystko dzięki temu, że piezorezystywność reaguje na nawet najmniejsze zmiany naprężenia!
Eksperyment od kilku dni trwa już na ISS, dane spływają – część online, a część zostanie zbadana po powrocie próbek na Ziemię. Dla polskiego zespołu to pionierski projekt, dla nauki – kolejny krok w kierunku inteligentnych, elastycznych technologii, które można zabrać w podróż poza naszą planetę.
I kto wie – może opaska, którą teraz testuje astronauta, za kilkanaście lat będzie standardowym wyposażeniem każdej misji na Marsa. Albo, po prostu, znajdzie się na Twoim nadgarstku? ????
Jednak wysłanie czujników z MXenów w kosmos to nie tylko przełom naukowy, ale też organizacyjny maraton. Bo zanim eksperyment trafił na Międzynarodową Stację Kosmiczną, zespół badawczy musiał przygotować około 3000 stron dokumentacji.
TRZY. TYSIĄCE. STRON. DOKUMENTACJI.
Od szczegółowych opisów działania po procedury awaryjne. W świecie astronautyki każda jedna śrubka i każdy materiał muszą zostać zatwierdzone przez komisje bezpieczeństwa.
Eksperyment został osobiście dostarczony przez dr inż. Shreyasa Srivatsę do Włoch, gdzie partnerzy logistyczni przygotowali go do dalszego transportu – aż do SpaceX. Cały proces odbywał się z kilkumiesięcznym wyprzedzeniem, bo misje kosmiczne nie wybaczają opóźnień ani niedociągnięć. Nowatorskie materiały, takie jak MXeny i celuloza bakteryjna, musiały zostać zgłoszone do specjalnej bazy NASA i ocenione m.in. pod kątem toksyczności. W kosmosie nie ma miejsca na błędy – dlatego sukces zaczyna się długo przed startem rakiety i często przysypany jest toną papierów ????????♂️
Przyznam szczerze - przed startem misji stosunkowo niewiele wiedziałem o polskich eksperymentach na ISS. Z każdym kolejnym postem który dla Was przygotowuję odkrywam kolejne ich niesamowitości. A osobiste rozmowy z naukowcami, którzy nad nimi pracowali (tym razem wielkie ukłony w stronę Pani dr inż. Dagmary Stasiowskiej z AGH) są potężną dawką wiedzy i inspiracji :))))
A jeśli marzy Wam się, by w przyszłości wziąć udział w takim kosmicznym przedsięwzięciu, to też macie szansę!
Na Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie powstał pierwszy w kraju Wydział Technologii Kosmicznych, a wraz z nim międzynarodowy kierunek Space Technologies. To tutaj zespół badaczy zaprojektował opaski z MXenami. Także tutaj młodzi ludzie uczą się dziś, jak projektować rakiety, analizować dane satelitarne i tworzyć technologie podtrzymywania życia.
źródło: z głową w gwiazdach
Inne tematy w dziale Gospodarka
