Vesmírna misia Štefánik

Počas vesmírneho letu a pobytu na palube vesmírneho laboratória orbitálnej stanice Mir od 20. februára 1999 do 28. februára 1999 plnil slovenský kozmonaut Ivan Bella náročný vedecký program. V čom spočíval?

Úlohy I. Bellu ako kozmonauta výskumníka boli koncipované na plnenie vedeckovýskumných úloh prispôsobených jeho krátkodobej misii, ktorá dostala názov Vesmírna misia Štefánik. O účasť vo vedeckom programe expedície sa uchádzalo 22 projektov, po 11 z rezortu školstva a zo SAV. Odborná komisia vybrala šesť projektov, všetky zo SAV. Na stanici Mir sa riešili projekty Endotest, Prepelica, Senzo-asymetria a Dozimetria. Projekty Tréning a Metabolizmus sa realizovali pred letom a po jeho ukončení.
Koordinátorom účasti SAV v programe Štefánik bol člen Predsedníctva SAV, jadrový a subjadrový fyzik RNDr. Dalibor Krupa, CSc., D. Phil. Koordinátorom vedeckej časti bol medzinárodne uznávaný endokrinológ RNDr. Richard Kvetňanský, DrSc., z Ústavu experimentálnej endokrinológie SAV.

Život v beztiaži
Cieľom projektu Endotest, ktorého garantom bol Ústav experimentálnej endokrinológie SAV, bolo posúdiť stupeň stresogénneho pôsobenia kozmického letu a zistenie funkčnej rezervy neuroendokrinných funkcií kozmonauta. V Ústave experimentálnej endokrinológie SAV zhotovili viac verzií prístroja Plazma na odber krvi v stave beztiaže. Jeden bol inštalovaný na Mire a umožnil skúmať krvnú plazmu kozmonautov Ruska, Francúzska, Rakúska a teraz aj Slovenska. Pre výskum stresu je primárna prítomnosť adrenalínu a katecholamínov, ktoré vyvolávajú alarmovú reakciu. Výskum prebiehal pri krátkodobom kozmickom lete, ako aj v predletovej príprave a v readaptačnom období.
Zmrazené vzorky krvi sa dostali na Zem v dobrom stave. Intenzívny prípravný tréning viedol k zvýšeniu sympatikoadrenálnej aktivity. Tu však treba zvážiť výhodu tréningu na zníženie príznakov kinetózy v porovnaní s nevýhodami, napríklad nadmerné vyplavovanie noradrenalínu a adrenalínu po fyzickom stresovom podnete v stave beztiaže.
Pri readaptácii kozmonauta na gravitáciu po pristátí sa neukázali výrazné zmeny meraných parametrov. Poznatky majú všeobecnejší dosah na poznávanie reakcie človeka na nový stresogénny podnet, akým je stav beztiaže, s ktorým sa dovtedy na Zemi nestretol.
Výskum bol unikátny tým, že po prvý raz sa priamo na kozmickej stanici testovala odpoveď endokrinného systému na pracovnú, psychickú a metabolickú záťaž, teda nielen na pokojové hladiny hormónov, najmä katecholamínov.

Prepelice z vesmíru
Pre verejnosť bol najpríťažlivejší projekt Prepelica (Ústav biochémie a genetiky živočíchov SAV) – liahnutie japonských prepelíc v kozmickom priestore.
Pre dlhodobé pobyty človeka v kozme je potrebné dosiahnuť jeho nezávislosť od planéty, a tak bol tento projekt príspevkom k riešeniu stravovania. Ako experimentálny objekt sa vybrala japonská prepelica, pretože má rýchly reprodukčný cyklus – vajíčka znáša už 35 dní po vyliahnutí. Na základe predchádzajúcich experimentov sa riešil problém prežitia prepelíc v prvých dňoch postembryonálneho vývoja, keď ešte nie sú schopné adaptovať sa na mikrogravitáciu. Použila sa centrifúga v rozpätí 0,1 – 1 G, čo imituje gravitáciu Mesiaca (0,15 G) a Marsu (0,33 G). Riešitelia v spolupráci so Slovenskou technickou univerzitou v Bratislave a Slovenským metrologickým ústavom vyrobili prístroje určené na palubu stanice Mir – centrifúgu, transportný inkubátor a modul jeho riadenia, transportné zariadenia
na návrat prepelíc a kontajnery na krmivo.
Do kozmu kozmonauti viezli 60 prepeličích vajíčok. Vyliahlo sa viac ako 30 prepelíc, ďalšie liahnutie sa zastavilo. Na Zem viezli 10 prepelíc, ale v návratovom module sa pokazila klimatizácia a chlad prežili iba tri. Experimenty neboli ukončené podľa plánu, lebo po 15-hodinovej prevádzke sa poškodila centrifúga. Projekt napriek tomu splnil ciele – prvý raz sa na Zem vrátili živé prepelice vyliahnuté v prostredí kozmického letu, čo sa predtým nepodarilo, a prvý raz sa uskutočnila aj inkubácia prepeličích vajec, ktoré dve tretiny embryonálneho vývoja prekonali na Zemi; liahnivosť bola 64,3 %.

Dobrý výber kozmonauta
Senzorom orientácie tela v priestore je vestibulárny aparát. Jeho závislosť od gravitácie je dôvod, prečo sú experimenty v kozme významné. Ústav normálnej a patologickej fyziológie SAV pripravil projekt Senzo-asymetria. Vedci skonštruovali prenosný stabilometer a vyhodnocovacie programy testov kozmonauta pred letom na Slovensku a po lete vo Hviezdnom mestečku. Vyhodnotili stabilitu rovnováhy kozmonauta pred letom a po ňom.
Počas letu kozmonaut každý deň vykonal podľa programu na počítači otáčanie steny orbitálneho komplexu, ktorá tienila jadrá primárneho žiarenia.
Výskum bol dôležitý na ochranu posádok kozmických lodí a ich zariadení pred vplyvom žiarenia.

Pozemské experimenty
Projekty Metabolizmus a Tréning boli pozemské projekty, realizovali sa pred letom a po jeho ukončení.
Projekt Metabolizmus (Ústav experimentálnej endokrinológie SAV) overoval v pozemskom modeli mikrogravitácie neuroendokrinnú, metabolickú a kardiovaskulárnu odpoveď na záťažové situácie identické s testami, ktorými bol vyšetrovaný slovenský kozmonaut pred letom, počas letu a po návrate na Zem. Na experimentoch sa zúčastňovali dobrovoľníci z leteckej základne v Malackách.

Modelom mikrogravitácie v pozemských podmienkach je pokoj na lôžku v polohe so sklonom lôžka k hlave -6˚. Už krátkodobý pobyt na lôžku a porovnanie odpovedí organizmu s reakciou kozmonauta na pracovnú záťaž na kozmickej stanici poukázali na možnosť využiť model mikrogravitácie na sledovanie mechanizmov fyziologickej adaptácie neuroendokrinného systému počas kozmického letu. Výsledky sú podnetom aj na úpravu liečebného režimu pacientov, kde vhodnou úpravou fyzickej aktivity sa pri niektorých ochoreniach môže predísť následkom uloženia na lôžku.
Cieľom Tréningu bolo overiť odpoveď na rozdielne stresové podnety kardiovaskulárneho a neuroendokrinného systému po vytrvalostnom tréningu fyzicky zdatných jednotlivcov, teda to, či je vytrvalostný tréning najsprávnejšou prípravou pred letom do vesmíru.
Aj tu sa zapojili dobrovoľníci a vytrvalostný tréning trval šesť týždňov. Ukázalo sa, že krátkodobý vytrvalostný tréning mal priaznivý účinok na metabolizmus glukózy. Neuroendokrinná odpoveď na pracovnú záťaž sa výrazne nezmenila pri väčšine hormónov. Nezistila sa nadmerná adrenomedulárna odpoveď na podnety, na ktoré neboli dobrovoľníci trénovaní.

prof. Ing. Štefan Luby, DrSc., Dr. h. c. mult.
v rokoch 1995 – 2009 predseda SAV
S použitím hodnotení záverečnej oponentúry a konzultácií s ústavmi SAV