Kosmiczny schron z ubrań i wody. Rutczyńska: z promieniowaniem w kosmosie nie ma żartów

Promieniowanie kosmiczne jest dużym wyzwaniem dla długotrwałych misji. W razie potężnych rozbłysków na Słońca astronauci mają procedury awaryjne - mogą obrócić kapsułę lub zbudować w niej schron z ubrań i zbiorników z wodą - mówi Aleksandra Rutczyńska, konstruktorka czujników promieniowania w misjach Artemis.

PAP: Zaprojektowane przez panią sensory promieniowania wzięły udział w dwóch misjach Artemis. Przypomnijmy, że bezzałogowa misja Artemis 1 okrążyła Księżyc pod koniec 2022 r., a misja Artemis 2, w której skład weszło czworo astronautów, okrążyła Srebrny Glob na początku kwietnia br. Jak to jest wypuszczać własne „dzieci” w podróż dookoła Księżyca?

Aleksandra Rutczyńska z Niemieckiego Centrum Lotnictwa i Kosmonautyki (Deutsches Zentrum fur Luft und Raumfahrt, DLR): Wysłałam już sporo urządzeń w kosmos, ale dopiero misje załogowe naprawdę rozpalają wyobraźnię. Misję Artemis 2 śledziłam z zapartym tchem, oglądałam wszystkie połączenia z astronautami i szukałam, czy gdzieś na obrazach z kapsuły Orion widać któryś z naszych czterech detektorów. To odbywało się w okresie Wielkanocy, więc miałam taki nietypowy, kosmiczny Easter Egg Hunt - poszukiwanie wielkanocnych jajeczek.

PAP: Jak państwa czujniki promieniowania spisały się podczas misji Artemis 2?

A.R.: To się dopiero okaże. Nasze sensory promieniowania nie były w czasie misji podłączone do komputera pokładowego, a więc nie dostarczały danych w czasie rzeczywistym. Na razie czekają na nas w NASA. Nie spodziewamy się jednak żadnych anomalii. To urządzenia bardzo podobne do tych, które leciały podczas misji Artemis 1 i tam sprawdziły się doskonale, dostarczając kompletu danych.

Jeśli zaś chodzi o promieniowanie, to w czasie misji Słońce był spokojne, chociaż jest teraz w okolicy maksimum swojej aktywności w cyklu 11-letnim. Spodziewamy się więc standardowych wyników promieniowania dla takiej trasy: w wynikach z czujników będą zapewne widoczne przejścia przez pasy Van Allena, później podróż w stronę Księżyca i moment, gdy kapsuła chowa się za nim. Bo na podstawie pomiarów możemy dosyć dokładnie powiedzieć, gdzie czujnik był na trajektorii lotu, jeśli działo się tam coś ciekawego z punktu widzenia środowiska radiacyjnego.

PAP: Detektory, które pani oprogramowała, nazywają się M-42. Czyżby w waszym zespole byli fani „Autostopem przez Galaktykę” Douglasa Adamsa? Tam liczba 42 padła jako odpowiedź na pytanie o sens wszechświata, życia i całej reszty.

A.R.: Tak, to fajna nazwa. Ale jest z nią związanych więcej skojarzeń. Ponieważ eksperyment odbywał się w kapsule Orion, to także nawiązanie do Mgławicy M-42 w gwiazdozbiorze Oriona. Poza tym to był czwarty eksperyment z serii Matrioszka, w którym brały udział dwa fantomy, więc nazwa M-42 pasowała nam z kilku powodów.

PAP: Na czym dokładnie polegała pani praca przy czujnikach?

A.R.: To praca na styku elektroniki i programowania tzw. systemów wbudowanych (ang. embedded systems). Urządzenie składa się z mikrokontrolera i różnych podzespołów. Muszę mieć pewność, że one ze sobą współpracują. Druga część moich zadań to późniejsza analiza danych z czujnika.

PAP: Czy w perspektywie są już kolejne misje kosmiczne?

A.R.: Oficjalne umowy nie są jeszcze podpisane, ale planujemy udział w misjach Artemis 3 i Artemis 4. Nasze detektory latają również w misjach komercyjnych – będziemy obecni na lądowniku firmy Astrobotic zmierzającym na Księżyc. Mamy też zaplanowane kolejne eksperymenty na Stacji Kosmicznej. Życie naukowca kosmicznego toczy się od misji do misji.

PAP: Na czym polega niebezpieczeństwo związane z promieniowaniem kosmicznym?

A.R.: Mamy dwa główne komponenty promieniowania kosmicznego. Pierwszy to promieniowanie kosmiczne, które dociera do nas z odległych galaktyk, na przykład z wybuchów supernowych. Druga składowa jest bezpośrednio związana z aktywnością Słońca. Zagrożenie zależy od tego, w którą stronę taki strumień się skieruje. Problem z kosmicznymi misjami załogowymi polega na tym, że długofalowy wpływ promieniowania na zdrowie nie jest jeszcze do końca zbadany. Wiemy jednak, że promieniowanie uszkadza DNA i że ekstremalne dawki mogą wywołać chorobę popromienną.

PAP: Czy zdarzył się kiedyś wśród astronautów przypadek choroby popromiennej?

A.R.: Nie, ale mieliśmy ciekawy przypadek w latach 70. XX pomiędzy misjami Apollo 16 i Apollo 17. Doszło wtedy do dużego wybuchu na Słońcu. Gdyby w tym momencie astronauci odbywali spacer na powierzchni Księżyca, skutki zdrowotne mogłyby być dla nich dramatyczne. W przypadku takich rozbłysków, bez osłony statku, magnetosfery ani atmosfery Ziemi, przyjmuje się ogromne dawki energii.

Sam lot dookoła Księżyca, trwający około 10 dni, dostarcza dawkę porównywalną do badania tomografem komputerowym całego ciała. Więc nie tak dużo. Jeśli jednak naszym celem jest trwała obecność na Księżycu i podróż na Marsa, wtedy te wartości zaczynają się drastycznie kumulować.

W historii ludzkości w kosmosie było jednak zaledwie około 700 osób, a w okolicach Księżyca tylko dwadzieścia kilka. Nie mamy ogromnej bazy danych, dlatego praca nad nowymi czujnikami jest tak ważna – to szansa na lepsze dane.

PAP: Stare wersje czujników już nie wystarczają?

A.R.: Dążymy do miniaturyzacji, zmniejszenia poboru mocy oraz zwiększenia zakresu energii, które nasze detektory mogą rejestrować. Im więcej wiemy o promieniowaniu, tym lepiej możemy się przed nim chronić. Każdy punkt pomiarowy pomaga analizować skutki tego zjawiska. Jednak jeśli chodzi o detektory osobiste, których używają astronauci, to często jest to stosowana od lat technologia pasywna, która świetnie się sprawdza.

PAP: Jak działają pasywne dozymetry, które noszą przy sobie astronauci? Czy jeśli promieniowanie wzrasta, widzą na nich jakieś ostrzeżenie?

A.R.: Nie, detektory pasywne nie mają baterii ani wyświetlacza. Mierzą zsumowaną dawkę promieniowania z całej misji i odczytywane są dopiero po powrocie do laboratorium. Astronauci nie dowiadują się o zagrożeniu z dozymetru, ale z Centrum Kontroli Misji, które stale monitoruje pogodę kosmiczną. Jeśli dochodzi do rozbłysku słonecznego, załoga jest informowana i udaje się do schronu. Taki schron przewidziano zarówno na Stacji Kosmicznej, jak i w kapsule Orion.

PAP: Schron w tak małej kapsule? Jak on wygląda?

A.R.: W razie zagrożenia schron buduje się w czasie misji z materiałów dostępnych na pokładzie statku. Wykorzystuje się na przykład zapasy wody, ubrania czy wyposażenie, które układa się tak, by stworzyć barierę ochronną. Korzysta się więc z tego, co i tak jest już na pokładzie.

Planując misję, możemy więc operować nie tylko fizycznymi osłonami, ale też ustawieniem statku, by osłaniać astronautów jego konstrukcją. I tak podczas misji Artemis 1 kapsuła Orion w pewnym momencie obróciła się o 90 stopni, co spowodowało spadek dawki promieniowania w niektórych miejscach aż o połowę.

PAP: W bezzałogową misję Artemis 1 wybrały się dwa manekiny – Helga i Zohar. Jaka była rola tych nieruchomych astronautek?

A.R.: Helga i Zohar to dwa bliźniacze manekiny wykonane z tworzywa sztucznego o strukturze przypominającej ludzkie tkanki. Zostały gęsto naszpikowane dozymetrami – umieszczono w nich kilkanaście tysięcy detektorów promieniowania. Zohar miała na sobie kamizelkę chroniącą przed promieniowaniem, a Helga leciała bez niej. Kiedy manekiny wróciły na Ziemię, odczytaliśmy dane z czujników w laboratorium. Manekiny są teraz opróżnione z dozymetrów – część tego eksperymentu można zobaczyć na wystawie w Kennedy Space Center Visitor Complex NASA, a część pozostaje w naszych laboratoriach w DLR w Kolonii.

Co ciekawe, eksperymenty z manekinami, zwane „Matrioszka”, trwają od 20 lat, ale w misji Artemis 1 po raz pierwszy wysłano na misję manekiny o kobiecych kształtach i parametrach narządów. Podejście do udziału kobiet w misjach kosmicznych na szczęście się zmienia.

PAP: Czego nauczył panią udział w misjach kosmicznych?

A.R.: Misje kosmiczne to nie jest tylko podziwianie pięknych widoków Ziemi czy błysków meteorów. Życie astronautów w przestrzeni kosmicznej jest narażone na ogromne ryzyko, również związane z promieniowaniem kosmicznym. To jest niezwykle ciężka, niebezpieczna praca. A systemy, które wspólnie dla nich rozwijamy w kosmosie, ostatecznie wracają na Ziemię i służą nam wszystkim, ułatwiając codzienne życie.

Aleksandra Rutczyńska była gościnią kongresu Perspektywy Women in Tech Summit 2026 w Warszawie (10-11 czerwca).

PAP oraz portal Nauka w Polsce były patronami medialnymi wydarzenia.

Rozmawiała Ludwika Tomala (PAP)

lt/ bar/