Už dnes by se měla vstříc mezinárodní vesmírné stanici vydat pátá oficiální zásobovací loď Dragon. Pozornost se u tohoto startu točí hlavně okolo přistání prvního stupně na lodi ASDS. Dragon jakoby zůstával stranou zájmu. Proto jsme si řekli, že to napravíme a v dnešním článku Vám přinášíme přehled nákladu, který zamíří na palubě Dragonu vstříc Mezinárodní vesmírné stanici. Nákladu je více než dvě a čtvrt tuny a z velké části se jedná o vědecké přístroje.

Ještě než se budeme detailně věnovat důležitým součástem nákladu, musíme si náklad nejprve kategorizovat. Celkově náklad váží 2 317 kilogramů. Pokud počítáme i nezbytný obalový materiál, dostaneme se k číslu 2 395 kilogramů. Zásoby pro posádku váží 490 kg, systémový hardware 678 kg, vědecký náklad 577 kg, počítačové příslušenství 16 kg, potřeby pro výstupy do volného kosmu 23 kg, potřeby pro ruskou část stanice 39 kg. Tolik tedy vnitřní hermetizovaný prostor. Jedna součást nákladu je umístěna ve vnější části, takzvaném trunku. Je to 494 kg těžký vědecký přístroj CATS – rovnou si o něm proto řekneme pár slov.

CATS je sice anglický výraz označující kočky, nicméně v tomto případě mluvíme o zkratce Cloud Aerosol Transport System. Tento přístroj má tvar krabice s rozměry 1,5 x 1,0 x 0,8 metru a navíc disponuje i šedesáticentimetrovým teleskopem. CATS bude umístěný na vnější části japonského vědeckého modulu Kibó. Přístroj disponuje laserovou technologií LIDAR, u které využívá Dopplerova jevu. Úkolem je monitorovat pohyb oblaků a aerosolů v atmosféře. Tento výzkum je důležitý, protože aerosoly jako prach, kouř a další znečišťující faktory jsme zatím příliš nezkoumali. Velké otázky se točí třeba kolem jejich vlivu na energetickou bilanci planety a celkově na vývoj klimatu.

Ale CATS nebude zaměřený pouze na ekologii. Data z něj najdou uplatnění i při mimořádných událostech jako jsou prachové bouře, lesní požáry a nebo oblaka sopečného popela. Ve všech těchto případech by data mohla pomoci předvídat další vývoj.

Tím, že prozkoumáme chování mraků a aerosolů v globálním měřítku, se můžeme pochopit jejich roli a vazby na děje v atmosféře. Přístroj by měl kromě jiného poskytovat i výškově separovaná data, díky kterým bude možné odlišit přirozené částice jako prach a nebo pouští písek od aerosolů, které vyprodukovali lidé.

Těmito úkoly se zabývala už mise CALIPSO, která startovala v roce 2006 na raketě Delta II. CATS na její měření navazuje a zároveň je předchůdcem komplexnějšího projektu EarthCARE. Díky umístění na ISS může CATS využívat nonstop komunikačního kanálu, takže data z něj budou proudit téměř v reálném čase.

Pokud se detailněji podíváme na technické řešení přístroje, zjistíme, že CATS pracuje se třemi vlnovými délkami (1064, 562 a 355 nm), jejichž odrazy od atmosféry zachycuje teleskop. Přístroj disponuje dvěma zdroji laserových paprsků – každý na jedné straně. Tyto zdroje jsou (stejně jako objektiv teleskopu) chráněné krytkami. Při současném použití alespoň dvou vlnových délek je možné určit typ aerosolu, jeho výšku, případně sílu této vrstvy.

Fruit Fly Lab-01

Kdo někdy nechal doma třeba nakousnuté ovoce, ten se mohl za pár hodin setkat s octomilkami – malými muškami, které jsou přitahovány ovocnými šťávami. Na první pohled nezajímavých živočich ale zaujal vědce, kteří díky octomilkám pronikli do chápání genů a toho, jak ovlivňují podobu organismu. Octomilky jsou vůbec ideálními pokusnými objekty – žijí jen pár desítek dní, takže během krátké doby mohou vědci studovat několik generací. Octomilky nejsou náročné ani na prostor, nebo na potravu, takže se není co divit, že už mnohokrát letěly do vesmíru. Ale zařízení Fruit Fly Lab-01 se nedá srovnat s žádným ze svých předchůdců. Jedná se o nejpokročilejší technologii pro dlouhodobé studium octomilek ve stavu beztíže.

Experimenty s octomilkami (biologicky správně muškami rodu Drosophila) pomohou pochopit, jak jejich organismus reaguje na dlouhodobý pobyt ve stavu beztíže a další faktory, které s tím souvisí. Tím pádem mohou vědci lépe pochopit, co hrozí lidem při dlouhodobých pobytech v kosmu. Může se sice zdát, že lidé nemají s těmito muškami nic společného, ale při pohledu na geny zjistíme, že 77% genů, které mají souvislost s lidskými chorobami, najdeme i v genomu octomilek.

Na ISS poletí zástupci druhu Drosophilla melanogaster, u kterých se bude v několika generacích zkoumat jejich celý životní cyklus – od vajíčka, přes růst, reprodukci až po stárnutí. Díky tomu bude možné v krátkém čase srovnat rozdíly mezi několika generacemi, které se narodily ve stavu beztíže.

Mušky budou žít v kazetách s hliníkovým tělem, do kterých se dá úzkým otvorem zasunout pásek s krmením. Víko kazety je z průhledného plastu na bázi polykarbonátu, což umožňuje sledovat chování mušek. Výměnu vzduchu zajišťují malé otvory po stranách kazety, které ještě překrývá ocelová síťka.

V každé kazetě najdeme také videokameru a osvětlovací LED diody, které mají simulovat střídání dne a noci. V noci přijde ke slovu infračervená dioda, díky které budou vědci monitorovat chování mušek i za tmy. Na ISS poletí 12 kazet s octomilkami. Šest z nich bude umístěno v malé odstředivce NanoRacks Platform3, zbytek bude vystaven mikrogravitaci. Díky tomu bude možné odlišit změny v důsledku stavu beztíže a změny kvůli dalším parametrům – například záření.

Microbial Observatory-1

V rámci tohoto experimentu budou astronauti odebírat vzorky vzduchu i různých povrchů na mnoha místech stanice. Rozbory pak ukáží, jaké druhy bakterií se tu vyskytují. Tento sběr má trvat rok a vědci díky němu pochopí nejen to, které druhy mikroorganismů mohou přežívat na stanici, ale i to, jak se v průběhu času mění. Získaná data pomohou omezit riziko pro posádky na stanici, ale umožní i studovat adaptaci mikroorganismů na vesmír, což bude zajímavé při porovnání s daty, která máme ze Země.

Ve výsledku tak můžeme najít cestu k účinnějším antibiotikům, nebo protimikrobiálním prostředkům. Experiment zároveň slouží pro ověření technologií pro vyhledávání a identifikaci mikroorganismů.

Flatworm Regeneration

Ploštěnci, dříve nazývaní ploští červi, jsou živočišným kmenem, který lidé příliš neznají. Patří sem třídy jako ploštěnky, jednorodí (zvaní též žábrohlísti), motolice a tasemnice. Právě poslední dvě třídy jsou veřejnosti nejznámější. Ploštěnci obecně jsou zajímaví mimo jiné kvůli tomu, že dokáží obnovovat své poškozené buňky tím, že je nahradí novými. Je jedno, zda staré buňky odešly vlivem stáří, nebo zranění. Experiment Flatworm Regeneration se zabývá úlohou gravitace v tomto obnovovacím procesu. Hraje přitažlivost nějakou roli při obnovování buněk?

Výsledky této studie mohou přispět k pochopení vlivu gravitace na hojení běžných ran, ale v budoucnu i na obnovování poškozených orgánů, nebo nervů. Zní to sice jako sci-fi, ale je potřeba upozornit, že zatím stojíme na začátku a sami vědci nevědí, kam až mohou při svých výzkumech dojít.

Červům, kteří jsou uzavřeni v nádobce s čistou vodou, bude krátce před startem amputována hlava, nebo „ocas“ a po návratu na Zemi se bude zkoumat stav regenerovaných částí. Cílem je pochopit, jak organismus ve stavu beztíže určuje umístění svého poškození a jak se určuje, co přesně se má nechat znovu vyrůst.

Vzorky budou před a po letu umístěny v teplotě 10 – 14°C, což je méně než optimální teplota. Díky tomu by měla většina regenerace probíhat na ISS, kde je vyšší teplota. Součástí experimentu jsou i čidla monitorující teplotu, tlak, magnetické pole a vibrace.

Triple Lux-B

Jde o jeden ze dvou satelitů Triple Lux, které letí na ISS, aby studovaly změny imunitního systému ve vesmírném prostředí. Zároveň chtějí odlišit specifické projevy mikrogravitace a kosmické radiace. Tím, že pochopíme, jaké mechanismy zhoršují imunitní systém, což je pozorováno u mnoha astronautů, můžeme lépe pochopit projevy mnoha chorob, které ovlivňují imunitní systémy tady na Zemi.

Experiment cílí na bílé krvinky, které tvoří první obrannou linii lidského těla před infekcemi. Bílé krvinky buďto své nepřátele požírají, nebo na ně vypouští atomární kyslík, který je ničí. V tomto experimentu jsou použity bílé krvinky z krys a bude se na nich zkoumat jejich chování ve stavu beztíže se zaměřením na genetické mechanismy na buněčné úrovni – včetně oprav DNA.

Pozorované změny se porovnají se změnami zaznamenanými u hemocytů (imunitních buněk u bezobratlých) ve slávkách jedlých. Ty jsou z evolučního hlediska starší a jakékoliv rozdíly mezi projevy v buňkách krys (které zde reprezentují pokročilé obratlovce včetně lidí) a v buňkách starších organismů jsou pro vědce velmi zajímavé. Experiment bude probíhat v Advanced Experimental Containment Hardware, který je součástí BioLabu. Astronauti budou vybírat z palubní chladničky MELFI zmrzlé vzorky, které vloží do BioLabu na minimálně dva 75 hodinové bloky. Během této doby se bude natáčet průběh experimentu. Krysí makrofágové budou zkoušet svou schopnost fagocytózy (pozření cizího materiálu) na zymosanu, což je látka, kterou produkuje droždí.

Měřící vesta

Jak zkoumat na astronautech  třeba srdeční frekvenci nebo údaje o dýchání aniž bychom je rušili? Třeba při spánku jsou taková měření komplikovaná, protože se tím poruší astronautův spánkový cyklus. Jenže pokud chceme mít opravdu komplexní měření, pak je potřeba pravidelně kontrolovat všechny hodnoty. Tyto problémy by mohl odstranit zkušební exemplář nové látkové vesty, která má v sobě integrované snímače srdečního tepu, dýchání, teploty pokožky, pohybů těla. Vesta je z lehkého materiálu a najdeme v ní stříbrné dráty a senzory, které jsou umístěny tak, aby při nošení nerušily. Stejné pokusy probíhaly v minulých letech v ruské sekci ISS.

V první fázi poslouží vesta pro zkoumání kvality spánku astronautů na oběžné dráze. Naměřené parametry pomohou prozkoumat fyziologii spánku ve stavu beztíže a možná odpoví na otázku, proč si někteří astronauti stěžují, že se jim na oběžné dráze špatně spí. Doposud se přitom nikdo podrobně nevěnoval studiu vesmírného spánku. Některé teorie pracují s tím, že se během spánku některé části mozku nečekaně probudí, čímž se naruší spánkový cyklus. Důležitou roli by přitom mělo hrát chování srdce, které by ve stavu beztíže mohlo k tomuto probouzení přispívat.

NORS

Nejedná se o vědecký experiment v pravém slova smyslu. Zkratka znamená Nitrogen/Oxygen Recharge System. S tím souvisí i zkratka RTA (Recharge Tank Assembly). První exemplář této nádrže byl zničen při havárii rakety Antares, proto si prvenství (doufejme) připíše firma SpaceX. V minulých letech zajišťovaly dodávku vzduchu na ISS evropské lodě ATV a ruské Progressy. Jenže další ATV už nevznikne a spoléhat se v takto klíčové záležitosti pouze na jediný zdroj je riskantní.

Nádrže NORS RTA vznikly za účelem doplňování plynů na ISS. Nejde přitom jen o dýchání posádky, ale i o tlakování staničního chladícího systému, nebo o správnou funkci přechodové komory Quest. Nádrž NORS RTA měří 90 centimetrů na délku při průměru 53 cm a váží 109 kg. V jejích útrobách může být převážen jak kyslík, tak dusík – právě ten se použije při aktuální misi. Nádrže jsou tlakované na více než 400 barů, což je dvojnásobek toho, co zvládaly předchozí nádrže. Původní plány hovořily o výrobě 37 těchto nádrží, přičemž se počítá s tím, že budou znovupoužitelné.

Tím jsme vyčerpali seznam zajímavých vědeckých experimentů na palubě, ale ještě tu máme několik cubesatů, které Dragon vynese na ISS, odkud budou vypuštěny do vesmíru.

SERPENS

Jde o zkratku ze španělského Sistema Espacial para Realização de Pesquisa e Experimentos com Nanossatélites, která označuje společné dílo zhruba stovky studentů Brazilské univerzity. Tento projekt, který se skládá ze tří spojených krychlí, má studentům pomoci nabrat zkušenosti s plánováním, výrobou a řízením vesmírného projektu. Jedná se sice o tzv. 3U konstrukci, ale ve skutečnosti se skládá ze dvou částí, které vznikaly nezávisle na sobě.

První část zabírá dvě kostky a obsahuje systémy pro určení výšky a kontrolní systémy, dále energetické systémy, systémy pro hospodaření s daty, telemetrické a ovládací systémy a experimentální pulsní plasmovou trysku. Druhý sektor má vlastní zdroje energie, hospodaření s daty a komunikační systémy. Najdeme tu i sestavu pro radioamatéry. Druhý sektor zabírá jednu kostku.

Pulsed Plasma Thruster for CubeSat Propulsion (PPTCUP) si klade za úkol minimalizovat rozměry elektrických pohonných systémů. Ty používají většinou tuhé palivo, které se odpařují teplem z elektrického oblouku. Palivo se umísťuje mezi elektrody, kde se při průchodu proudu vytvoří plasma, která uzavře obvod a umožní elektronům volně plynout. Tím se navíc generuje silné elektromagnetické pole a s tím spojené Lorentzova síla, která urychluje náklad. Tento motor tedy hoří v pulsech, během kterých se musí elektrody znovu nabít. O podobném principu jsme psali v tomto článku.

PPTCUP byl  postaven ve spolupráci Mars Space Ltd, Clyde Space a University of Southampton. Celá pohonná jednotka váží jen 180 gramů včetně 7 gramů teflonového paliva. Počítá se s tahem 40 mikronewtonů při odběru 2 W. Motor je uložen v obálce o rozměrech 90 x 90 x 27 mm. Specifický impuls motoru je 608 sekund a počítá se s milionem a půl zážehů, nebo chcete-li pulsy. Kvůli trvanlivosti použili studenti elektrody ze slitiny mědi s wolframem.

V budoucnu by mohl pohon na bázi PPTCUP sloužit pro drobné korekce dráhy malých satelitů – třeba pro udržování jejich orientace nebo pro let ve formaci. Pokud bude tento motor využit pro eliminaci tření o atmosféru, může prodloužit životnost satelitu až o 200%. Stejně tak je možné těchto pulsů využít pro snížení perigea, aby se naopak urychlil zánik družice.

AESP-14

Jde o jednoduchou krychli, na jejímž vývoji se ale podílelo velké množství brazilských institucí. Na 1U cubesatu najdeme dvě přístroje pro zkoumání plasmatu v okolí Země a také pro výzkum plasmových bublin v rovníkových oblastech.

Během dne se mění orientace elektrického pole Země vlivem ohřívání ionosféry. Po setmění, kdy se ionosféra ochlazuje, dochází k dějům, které způsobují vznik jakýchsi bublin plasmatu, jejichž průměr může kolísat od pár centimetrů po 1000 kilometrů. V těchto oblastech kolísá koncentrace elektronů a může docházet k ovlivňování telekomunikačních, nebo navigačních signálů mezi 20. rovnoběžkami severní a jižní šířky.

V minulých letech vznikly studie, které popisovaly tyto nestálé jevy, ale je potřeba získat více dat, abychom pochopili jejich chování v průběhu času. Na cubesatu AESP-14 najdeme Langmuirovu sondu, která bude měřit teplotu, hustotu a elektrický potenciál elektronů a okolního plasmatu. Satelit bude zkoumat vznik plasmových bublin a jejich chování se speciálním zaměřením na oblast nad Brazílií.

Flock-1d (R)

Po ztrátě 26 satelitů Flock-1d při havárii rakety Antares, společnost Planet Labs mimořádně urychlila stavbu dvou náhradních satelitů Flock-1d. Cílem je zacelit trhlinu ve snímání Země – cubesat Flock-1 již zanikl v atmosféře.

Satelity Flock se věnují snímkování Země v hejnu. Rozlišení přitom není špatné – pohybuje se mezi třemi a pěti metry. Cílem je vytvořit síť satelitů, z nichž některé by měly krátký život jiné delší. Část se má vypouštět z ISS, zbytek z jiných raket.

Satelit je složený ze tří základních cubesatových krychlí a váží zhruba 5 kg. Našli bychom na něm dva výklopné solární panely, o jejichž vyklopení se postará pružina po přepálení kabelu. Lithium-iontové baterie se postarají o uložení elektrické energie. Orientace se udržuje pomocí tříosých magnetometrů, které ovlivňují systém setrvačníků.O přesné zaměření se stará kamera snímající hvězdy. K přenosu dat se používá pásmo X, díky kterému se dosahuje rychlosti 120Mbit/s. Technické detaily samotného teleskopu neznáme. Víme jen, že má průměr 90 mm a je chráněný krytkou, která se otevírá pomocí pružin.

Zdroje informací:
http://www.spaceflight101.com/

Zdroje obrázků:
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/2744956_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/1709823_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/_1071559_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/489368_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/5536571_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/7059085_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/6169681_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/350512_orig.jpg?313
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/367638_orig.jpg
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/6612740_orig.png
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/1717739_orig.png
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/1228803_orig.png
http://www.spaceflight101.com/uploads/6/4/0/6/6406961/4370414_orig.png