Från tyngdlöshet till hoppfullhet

Den internationella rymdstationen är mindre än vad många tror. Den totala ytan motsvarar visserligen ungefär en fotbollsplan, men boytan är inte större än en genomsnittlig femrummare. Ok, det beror i och för sig lite på hur man räknar; astronauter har som bekant möjlighet att nyttja mer än bara golvytan. Tacka tyngdlösheten för det.

Och det är just avsaknaden av gravitation som gör rymdstationen speciell ur forskningssynpunkt. Både vi människor och olika ämnen reagerar nämligen helt annorlunda på påfrestningar i rymden än på jorden.

Den forskning som bedrivs på rymdstationen godkänns och genomförs till största delen på jorden, av exempelvis ESA eller NASA. Utrustning skickas upp till rymdstationen, och om forskarna behöver manuell assistans utförs den av astronauterna, som i princip är att betrakta som labbassistenter.

Eller försökskaniner, som vår svenske astronaut Christer Fuglesang uttrycker det.

– Det pågår runt 100 experiment varje dag på rymdstationen‚ i ett enormt brett spektrum. Från grundläggande fysik till biologi och medicin. Med tanke på att vi bara är sex personer åt gången där uppe, och samtidigt måste ta hand om rymdstationen, så finns ingen chans att vi kan bedriva faktisk aktiv forskning i någon större utsträckning på plats, säger Christer Fuglesang.

Därmed inte sagt att det över huvud taget inte bedrivs forskning på plats i rymdstationen. Många astronauter är forskare i grunden och kan utnyttja sin expertkunskap där uppe.

En del av dem är väldigt påhittiga och hittar på sina egna experiment eller gör egna observationer. Och det finns tid över till experiment även på rent tekniska uppdrag. Det rör sig ofta om medicinska experiment, som observationer där astronauten tar nåt piller eller gör någon mätning på sig själv.

– Jag bad om att få göra ett experiment baserat på forskning som jag själv varit med om att initiera. Det gick ut på att studera ljusblixtar i ögonen och korrelera det med partiklar från rymden. Syftet var att bättre förstå vilken typ av partiklar som orsakar ljusblixtar och identifiera den fysiologiska processen i ögat. Den första som observerade de här ljusblixtarna var faktiskt Buzz Aldrin på Apollo 11, säger Christer Fuglesang.

Forskning ombord på den internationella rymdstationen har lett till en rad fantastiska upptäckter som gagnat oss människor. Med hjälp av teknik utvecklad på rymdstationen kan exempelvis drabbade områden i världen få tillgång till renat och filtrerat vatten. Och under försök om hur det mänskliga ögat beter sig i tyngdlöshet insåg forskarna att tekniken kan underlätta vid laseroperationer av ögat. Forskningen om hur våra muskler påverkas av tyngdlöshet ledde även till framtagandet av en medicin mot benskörhet.

Ett svenskt forskningsprojekt är Airway Monitoring, som startade 2010 och är ett initiativ av Karolinska Institutet, under ledning av forskaren Lars Karlsson. Airway Monitoring har pågått i tio år och syftet är att ge framtida astronauter bättre förutsättningar inför resor till månen och Mars. Men man hoppas även på att forskningen ska leda till upptäckter som kan underlätta för människor på jorden med astma och andra luftvägsinflammationer.

– Astronauter i rymden utsätts för en ökad risk att andas in fler partiklar än vad vi människor gör på jorden, eftersom partiklar, damm och andra fibrer i tyngdlöshet inte faller till marken. Dessutom finns det risk att andas in både giftigt måndamm och Marsdamm när vi så småningom besöker dessa platser, säger Lars Karlsson.

Testerna med astronauterna på rymdstationen är klara, och teamet har även gjort två kontrollmätningar med astronauter nere på jorden. När försöksutrustningen kom tillbaka till jorden i somras var medlemmarna i teamet väldigt nöjda.

– Tidigare har det på grund av brist på lastutrymme varit extremt svårt att få ner hårdvara , men nu när flera privata företag verkar i rymden har det blivit lättare. I november ska vi göra de sista testerna på vår hårdvara i en tryckkammare. Uppe i rymden sköts allt av astronauterna och automatiserade protokoll, därför är det viktigt att vi gör en kvalitetssäkring nere på jorden så att vi får så starka datapunkter som möjligt. Då råder det mindre osäkerhet kring mätvärdena, säger Lars Karlsson.

Så hur ska den här forskningen kunna hjälpa astmatiker? Det handlar om en biomarkör för luftvägsinflammation som både astronauterna och astmatiker kan använda sig av för att mäta hur lungorna mår, enligt Lars Karlsson. Han hoppas på att rymdtesterna ska leda till en förbättrad möjlighet till diagnostisering.

– Lungan består av något vi brukar kalla luftvägsträdet, eftersom luftvägarna där inuti delar sig som grenar. Med hjälp av den här forskningen kan vi mer exakt se var biomarkören kvävemonoxid produceras i lungan. Det kan hjälpa till vid diagnostiken för astmatiker, säger Lars Karlsson.

Han hoppas att forskningen ska leda till att man i framtiden kan designa smartare läkemedel.

– När man vet mer exakt var i luftvägsträdet problemet finns kanske vi kan medicinera endast den delen, tack vare att läkemedlet kan ges exakt rätt storlek och då inhaleras lagom långt ned i lungorna. Men här brukar jag vara lite försiktig, eftersom det finns så många astmatiker. Vi håller på med grundforskning, och det kan både leda till ingenting och något bra, säger Lars Karlsson.

Hur fungerar då forskning på en rymdstation rent tekniskt. För det mesta väldigt bra, enligt Lars Karlsson. Men det är så klart inte helt utan problem och frustration. Ibland befinner sig exempelvis rymdstationen i lägen då kommunikationen inte fungerar – så kallad LOS, Loss of Signal. Under en period på några minuter har markkontrollen ingen möjlighet att se eller höra vad astronauterna gör.

– Ibland ber vi dem att vänta tills signalen är tillbaka, och ibland får de köra på. Dels för att de har koll på läget och dels för att deras scheman är så packade, säger Lars Karlsson.

Och han medger att det i början var en aning frustrerande att sitta nere på jorden när själva forskningen bedrevs uppe i rymden.

– Det var det verkligen, men det var samtidigt så väldigt imponerande hur hela den här strukturen fungerar. Vi sitter i ett control center i Odense, där vi får en videofeed från rymdstationen med ljud och även data i realtid. Videokameror filmar astronauterna så vi kunnat se vad och hur de gör, och om något ser tveksamt ut kan vi justera det. Sedan kan jag på min dator göra beräkningar för att se att testerna går som de ska och att vi får ut de ungefärliga värden som vi förväntar oss, säger Lars Karlsson och fortsätter: 

– Det är fantastiskt egentligen, att det finns så stora möjligheter för oss nere på jorden att agera, trots att de befinner sig i rymden. Det är även otroligt att astronauterna får ihop det och gör det så pass bra, trots att de är försökspersoner i så många experiment samtidigt.

Frågan är vad vi i framtiden kan förvänta oss av rymdforskningen. Enligt Lars Karlsson är det svårt att svara på, eftersom det ofta beror på vilka målbilder och tidshorisonter som gäller för stunden.

– USA är ledande och pendlar ibland om vad det övergripande målet är. Just nu är det att landa på månen, som ska ske inom bara några år, och då får vi gå efter det. För resor till månen är vår forskning väldigt relevant med tanke på risken att få med sig damm in i månbasen efter en månpromenad, och att astronauterna därefter andas in det. Sedan väntar resor till Mars, och då får vi ställa om horisonten igen. Vid Marsresor tillkommer andra problem såsom den ökade strålningen och andra fysiologiska utmaningar. Till exempel att trycket kan öka i skallen, vilket kan leda till förändrad syn när man vistas i lång tid i tyngdlöshet. Så det finns väldigt många frågor som vi inte har fått svar på än, om vi pratar medicinsk forskning, säger Lars Karlsson.

En stor del av den medicinska delen av rymdforskning är alltså, precis som rymden, okänd. Men den går snabbare och snabbare. Ju fler upptäckter forskarna gör, desto fler frågor och svar kan de ställa och ge. Men under en resa till Mars kan mycket uppstå, saker som dagens forskning inte kan förutse än.

– Med mycket av den medicinska forskningen är det enkelt att förutse vad som händer under längre tid i rymden. Andra är betydligt svårare. Vi vet till exempel inte hur immunförsvaret reagerar när man är isolerad så pass länge. Jag skulle gärna åka till rymden, men Mars känns lite för farligt än så länge, säger Lars Karlsson.