Υποσύστημα Science Unit
Στόχος του Science Unit αποτελεί ο σχεδιασμός της ερευνητικής αποστολής του AcubeSAT. Συγκεκριμένα, αναφερόμαστε στο ωφέλιμο φορτίο το οποίο θα φέρει ο νανοδορυφόρος, που αποτελείται από τους ζυμομύκητες που πρόκειται να μελετηθούν. Το υποσύστημα του Science Unit είναι επίσης υπεύθυνο και για τα μικρο-οργανολογία που είναι απαραίτητα για την πραγματοποίηση της αποστολής.
Από το 2002, σχεδόν χίλια CubeSats έχουν εκτοξευτεί, ωστόσο λιγότερα από δέκα έχουν επικεντρωθεί στον τομέα της διαστημικής βιολογίας. Κινητοποιημένα από αυτό το γεγονός, τα μέλη του AcubeSAT ξεκίνησαν να σχεδιάζουν μια αποστολή με διπλό στόχο: να εισάγουν τεχνολογίες Lab-on-a-chip, όπως διατάξεις μικρορευστομηχανικής (microfluidic chips) και να εξετάσουν σε μεγάλη κλίμακα (high-throughput), για πρώτη φορά σε ένα αυτόνομο νανοδορυφόρο, τη δυναμική ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης των ευκαρυωτικών κυττάρων, κάτω από συνθήκες μικροβαρύτητας και ακτινοβολίας σε χαμηλή Γήινη τροχιά.
Τα μέλη του υποσυστήματος σχεδιάζουν να εξετάσουν πως οι ζημομύκητες, συγκεκριμένα στελέχη Saccharomyces cerevisiae, συμπεριφέρονται σε διαστημικές συνθήκες, κάτω δηλαδή από τις συνθήκες της μικροβαρύτητας και τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας μιας χαμηλής Γήινης τροχιάς. Η ομάδα του AcubeSAT αποφάσισε να χρησιμοποιήσει στο πείραμά της τα συγκεκριμένα αυτά κύτταρα, καθώς αξιοποιούνται ως μοντέλο μελέτης ευκαρυωτικών κυττάρων, λόγω των τεχνικών δυσκολιών που παρουσιάζει η διατήρηση των ανθρώπινων. Επιπρόσθετα, οι ζημομύκητες χρησιμοποιούνται τόσο ευρέως στη μελέτη θεμελιωδών και παντός είδους διεργασιών ευκαρυωτικών κυττάρων, που 5 βραβεία Νόμπελ έχουν απονεμηθεί από το 2000 για έρευνες που έχουν διεξαχθεί πάνω σε αυτούς. Εκτός από τη βαθιά χρησιμότητα τους ως μοντέλο ανθρωπίνων κυττάρων, οι ζημομύκητες είναι επίσης απαραίτητα “κυτταρικά εργοστάσια”, παράγοντας μια ευρεία σειρά φαρμάκων, βιοϋλικών και βιοκαυσίμων στη Γη.
Το διάστημα αποτελεί ένα αφιλόξενο περιβάλλον για τις μορφές ζωής. Μαζί με τους περιορισμούς χώρου και ισχύος μιας αποστολής νανοδορυφόρου, το υποσύστημα αντιμετωπίζει πολλαπλές εγγενείς προκλήσεις, τόσο στο σχεδιασμό του επιστημονικού φορτίου όσο και στην υλοποίηση της αποστολής. Για παράδειγμα, η διασφάλιση της επιβίωσης των πολύτιμων ζυμομυκήτων κατά τη διάρκεια των συνθηκών εκτόξευσης είναι εξαιρετικά σημαντική. Για να το αντιμετωπίσει αυτό, το υποσύστημα βελτιστοποιεί πρωτόκολλα για να “μετατρέψει” τους ζυμομύκητες σε σπόρους, μια μορφή που μπορεί να επιβιώσει σε ακραίες περιβαλλοντικές συνθήκες. Επιπλέον, η “καταγραφή” των γονιδιακών διαφορών στα κύτταρα πρέπει να είναι εύκολη και να διεξάγεται από απόσταση εκατοντάδων χιλιομέτρων μακριά από τη Γη, αφού τα δείγματα/κύτταρα δεν είναι δυνατόν να επιστραφούν. Για να υπερβεί αυτές τις δυσκολίες, το υποσύστημα χρησιμοποιεί μια βιβλιοθήκη με “επισημασμένα” κύτταρα με “ετικέτες” φθορισμού, και κατασκευάζει ένα μικροσκόπιο για εύκολη οπτική παρατήρηση. Η ανάπτυξη των κυττάρων πρέπει να είναι μεγάλης χρονικής διάρκειας και αποδοτική, και γι’ αυτό χρησιμοποιείται ένα πολύπλοκο σύστημα καλλιέργειας πάνω σε μια διάταξη μικρορευστομηχανικής, εμπνευσμένη από τις τελευταίας τεχνολογίας διατάξεις μικρορευστομηχανικής (microfluidic chips). Τέλος, η στήριξη όλων των οργάνων “μαζί” και σε κατάλληλες θέσεις για το πείραμα είναι ιδιαίτερα δύσκολη, και γι’ αυτό το υποσύστημα συνεργάζεται με τα μέλη του υποσυστήματος Structural, ώστε να δημιουργηθεί ένας ενιαίος σχεδιασμός και να εξασφαλιστεί η στήριξη όλων των απαραίτητων οργάνων.
Ελπίζουμε ότι η αποστολή του AcubeSAT θα επιβεβαιώσει τη δυναμική των CubeSats ως μια νέα και αξιόπιστη “πλατφόρμα” για έρευνα στη διαστημική βιολογία και θα αποτελέσει “σκαλοπάτι” για μεγαλύτερη συμμετοχή ερευνητικών ομάδων από όλη την Ευρώπη, δεδομένου ότι τα σχέδια, τόσο για επιστημονικό φορτίο όσο και την υποστηρικτική πλατφόρμα, είναι ελεύθερα διαθέσιμα (open source).
Οι σύνδεσμοι που μπορείτε να επισκεφθείτε για να βρείτε τα σχέδια του νανοδορυφόρου και του επιστημονικού φορτίου είναι οι ακόλουθοι:
https://benchling.com/organizations/acubesat/
https://gitlab.com/acubesat
