Ahhoz képest, hogy eddig 190 milliárd dollárba került, kevés tudományos eredményt produkált a Nemzetközi Űrállomás

Támogasd a tudomány népszerűsítését, segítsd a munkánkat!

21 éve tartózkodnak folyamatosan űrhajósok a Nemzetközi Űrállomás (International Space Station, ISS) fedélzetén. A manapság 7 főből álló személyzet tagjai hónapokig az alacsony Föld körüli pályán keringő állomáson élnek és dolgoznak, tudományos kísérleteket végeznek, miközben 420 kilométeres magasságból csodálják bolygónkat.

Az, hogy mindez 2000 novembere óta lehetséges, vitathatatlanul hatalmas teljesítmény, az űrállomás nemzetközi együttműködést szimbolizáló jelentőségéről nem is beszélve. Az ISS nélkül szinte biztosan egy sor technológiai fejlesztéstől estünk volna el, és vélhetően a magánszektor sem tudta volna olyan szinten megvetni a lábát a világűrben, ahogyan azt az elmúlt évtizedben tette.

De mennyire volt jó befektetés az eddig hozzávetőleg 190 milliárd dolláros összköltségű űrállomás tudományos szempontból, és milyen konkrét kutatási eredmények születtek az ISS-en végzett munka eredményeként?

A Nemzetközi Űrállomás 2010-ben, az Atlantis űrsikló fedélzetérőlFotó: NASA

37 amerikai űrrepülőgép és öt orosz űrhajó indítása kellett az ISS összerakásához

Egy 109 méter hosszú, 73 méter széles, 388 köbméternyi lakható térrel rendelkező űrállomás felépítése komoly kihívást jelent, amit mi sem mutat jobban, mint hogy 42 űrhajó indítására és több mint 10 évre volt szükség hozzá.

Az ISS első modulja, az orosz Zarja 1998 novemberében állt Föld körüli pályára, két héttel később pedig az amerikai Endeavour űrrepülő fedélzetén szállított Unity követte, amit a NASA űrhajósai sikeresen az Zarjához rögzítettek. A következő két évben a Discovery és Atlantis űrsiklók négy küldetés során felszereléseket és ellátmányt szállítottak a modulokhoz. A következő komoly fejleményre 2000 júliusáig kellett várni, amikor az orosz Zvezda pályára állásával és a Zarja-Unity egység  dokkolásával összeállt az űrállomás alapszerkezete.

Az ISS 2000 decemberi állapota az Endeavour űrsiklóról készült felvételenFotó: NASA

Néhány hónappal később, 2000 novemberében egy Szojuz űrhajó fedélzetén megérkezett az első állandó legénység az ISS-re, és kezdetét vette az űrállomás máig tartó folyamatos működése. A két orosz és egy amerikai űrhajós, Jurij Gidzenko, Szergej Krikaljov és William Shepherd 136 napig tartózkodott az ISS-en, és nagyrészt annak kezdeti üzembehelyezésével és felépítésével foglalkozott.

A kezdeti háromfős legénységet újabbak követték, és a NASA 11 egymás utáni űrrepülőgépes küldetés során folytatta az űrállomás építését és ellátását. 2003-ban a Columbia űrsikló tragédiája az ISS további fejlesztését is megakasztotta, de a folyamatos jelenlétet és az űrhajósok ellátását viszont szerencsére biztosítani tudta az orosz Szojuz és Progressz addig, amíg az űrsiklóprogram újra nem indult. 

Az ISS-hez csatlakoztatott Endeavour űrsikló 2011 májusában, a Szojuz űrhajóról megörökítveFotó: NASA/Paolo Nespoli

Erre a Discovery űrsikló STS-114 küldetésével 2005 júliusában került sor, majd további egy évbe telt, mire az űrsiklók indítása visszaállt a normál menetrendbe, és folytatódhatott az ISS konstrukciója. Az űrállomás 2011-re lényegében elnyerte mai formáját, 15 nyomás alatt lévő modullal, különböző szerkezeti elemekkel és napelemtáblákkal. A tíz évvel ezelőtti helyzeten csak az idén júliusban megérkező orosz Nauka modul változtatott jelentősebben.

Az űrhajósok ISS-re való szállításáról az űrrepülőgép-program 2011-es lezárása után az orosz Szojuz űrhajók gondoskodtak, egészen a SpaceX Crew-1, 2020 novemberi történelmi küldetéséig, amikor a Dragon 2 űrhajóval három amerikai és egy japán űrhajós érkezett az állomásra. Az ISS ellátásáról az űrrepülőgép-programot követően elsősorban az orosz Progressz, az európai ATV, a Japán HTV és az amerikai Cygnus, valamint a Dragon teherűrhajók gondoskodtak.

A Földet egy nap alatt 16-szor megkerülő űrállomás rendszereit persze nemcsak utánpótlással kell ellátni, hanem árammal is, amit nyolc hatalmas napelemtábla által termelt 75-90 kilowattnyi energia fedez. A rendszerek működését több tucat számítógép és közel 350 ezer különböző szenzor felügyeli, az ISS Földdel való kapcsolatáért pedig manapság főként a NASA geostacionárius pályáján keringő TDRS (Tracking and Data Relay Satellite System) kommunikációs műholdjai felelnek.

Csak az USA-nak 185 milliárd dollárba került az ISS

Becsléseink szerint az Egyesült Államok máig közel 185 milliárd dollárt költött az űrállomás létrehozására és fenntartására. Ebben egyrészt benne van az 1980-as évek közepétől az 1990-es évek elejéig tartó, részben az ISS alapjául szolgáló Freedom űrállomás projekt tervezési költsége, valamint a teljes ISS program finanszírozása, 2021-ig bezárólag, ami 112,5 milliárd dollárt tesz ki. Emellett része a programnak 37, 1998 és 2011 közti űrrepülőgépes küldetés is, aminek összköltsége hozzávetőleg 72,5 milliárd dollárra tehető repülésenként, mai értékben 1,96 milliárd dollárral számolva.

Az ISS persze nemzetközi program, így az Egyesült Államokon kívül Oroszország, az Európai Unió, Japán és Kanada is jelentős szerepet vállalt benne. Hat évvel ezelőttig, azaz 2015-ig nézve az ISS program teljes költsége tehát megközelíti a 190 milliárd dollárt, amiből az USA addig 159 milliárdot, Oroszország 15-öt, Európa és Japán egyenként 6,3-at, Kanada pedig 2,5 milliárdot vállalt.

Ha azt nézzük, hogy mennyit költött a NASA évente az ISS-re, kiderül, hogy az elmúlt években átlagosan 4 milliárd dollár körül alakult az összeg. A NASA 2021-es, 23 milliárd dolláros költségvetésének 17 százalékát teszi ki az állomásra fordított pénz, 3,98 milliárd dollár értékben. Ez kevesebb, mint a Holdra való visszatérést lehetővé tevő SLS rakétarendszer és Orion űrhajó fejlesztésére, valamint az Artemis programra fordított 6,51 milliárd dollár, illetve a NASA teljes tudományos programjára (beleértve a földmegfigyelést és bolygókutató szondákat) költött 7,3 milliárd dollár.

Ez a 4 milliárd dollár nagyrészt az űrállomás üzemeltetése, az ott zajló tudományos program, az űrhajósok és a hasznos teher ISS-re szállítása és az ezekhez kapcsolódó támogatási feladatok (kommunikáció, navigáció) között oszlik meg. Emellett a NASA az elmúlt években néhány tízmillió dollárt fordított az ISS-t alacsony Föld körüli pályán a 2030-as években felváltó magánűrállomások fejlesztésére, de ez az összeg hamarosan a tízszeresére növekedhet.

Nincsenek igazán áttörő tudományos eredmények

A legnagyobb Földön kívüli laboratóriumban az elmúlt 21 évben 3000-nél is több kísérletet végeztek el űrhajósok, kihasználva az állomás által nyújtott mikrogravitációs környezetet. Ez lényegében súlytalanságot jelent, amit a Föld körüli pályán keringő objektumok szabadesése hoz létre, és a közel 28 ezer kilométer per órás keringési sebesség tart fenn.

A kísérletek alatt elsősorban biológiai, fizikai, földtudományi és az ember világűrbeli jelenlétével kapcsolatos vizsgálatokat kell érteni, valamint technológiai fejlesztést célzó és oktatási projekteket. Ebből a háromezerből a NASA jelenleg 2250 különböző státuszú programot tart nyilván.

Az állomás amerikai, ISS Nemzeti Laboratóriumnak nevezett részén végzett munkából eddig 167, tudományos folyóiratokban publikált tanulmány született. Néhány száz tudományos publikáció viszont rögtön nem tűnik annyira soknak, ha összehasonlítjuk például a Szaturnuszt és környékét 2004-2017 közt vizsgáló Cassini űrszondához kötődőkkel, ahol ez a szám jelenleg 4 ezer körül van, és folyamatosan nő.

Peggy Whitson űrhajós csontsejtekkel folytatott kísérletek közbenFotó: NASA

A NASA konkrétabban nemrég 20 főbb területet jelölt meg, ahol úgy látja, hogy az űrállomáson folytatott kutatások vagy technológiai fejlesztések komoly áttörésekhez vezettek. Ilyennek tekintik az emberi betegségekkel kapcsolatos alapkutatásokat, amik a NASA szerint fehérjék, sejtek és szervmodellek mikrogravitációban való vizsgálatán keresztül hozzájárultak neurodegeneratív betegségek és tumorok kialakulásának megértéséhez vagy öröklődő megbetegedések kezeléséhez.

Emellett az ISS-en zajló munka egyik fő fókusza annak megértése, hogy miként hat a mikrogravitáció az emberi vagy állati szervezetre, különösen ami a csontritkulást és izomveszteséget illeti, és milyen stratégiákat lehet kifejleszteni ellensúlyozásukra  hosszú távú űrutazások esetén. Szintén ehhez a területhez kapcsolódott a Scott Kelly és Mark Kelly űrhajósok segítségével végzett ikerkutatás, amely azt szerette volna kideríteni, miként reagál Scott Kelly az ISS-en való több hónapos tartózkodásra. Ennek első genetikai, biokémiai, kognitív és immunológiai eredményeit 2017-ben közölte az űrügynökség.

Mint a Science egy 2019-es cikkéből kiderül, az űrállomás tudományos fókuszának jelentős részét mostanában a földmegfigyelés területe vette át, különösen az OCO-3, légköri szén-dioxid-koncentrációt mérő berendezés 2019-es megérkezése óta. Bár az ISS nem a legjobb platform egy ilyen műszer számára, jóval olcsóbb oda eljuttatni azt, mint teljesen különálló műholdként elindítani.

Az ISS-en több, fizikai területekhez kapcsolódó kísérlet zajlott az elmúlt években, amik hozzájárultak a több percig égő „hideg lángok” felfedezéséhez, a 3D nyomtatás világűrben való teszteléséhez, kolloidoldatok és egy különös állapotú anyag, a Bose–Einstein-kondenzáció vizsgálatához. Emellett a folyadékokra ható erők megértését célzó munka során az űrhajósok egy parányi orvosi eszközt is teszteltek egereken, ami idővel lehetővé teheti gyógyszerek bőr alól való folyamatos adagolását.

A kozmológiai, távoli objektumokat célzó vizsgálatok sem maradtak ki az ISS repertoárjából: a NASA röntgentartományban dolgozó NICER teleszkópja és a japán űrügynökség MAXI teleszkópja fekete lyukak és a speciális neutroncsillagok, a pulzárok vizsgálatára is alkalmas. A 2011-ben az Endeavour űrsikló utolsó küldetése során feljuttatott AMS-02 részecskefizikai kísérlet az univerzum anyagának 85 százalékát kitevő sötét anyag rejtélyére keresi a választ, eddig több mint 100 milliárd kozmikus részecske észlelésén keresztül.

Jessica Meir űrhajós növénytermesztési kutatások közbenFotó: NASA

Két további említésre érdemes eredmény: 2015-ben űrhajósok elfogyasztották az első, teljesen az ISS-en nevelkedett salátát, bizonyítva, hogy lehetséges a világűrben való növénytermesztés, ami elengedhetetlen lesz az első emberes marsutazás során. Egy évvel később sor került az első, teljesen a világűrben végzett DNS-szekvenálásra, azaz egy biológiai mintából származó DNS bázissorrendjének meghatározására, 2017-ben pedig az űrállomáson lévő egyes mikrobák genetikai azonosításra is.

Megért-e mindez 190 milliárdot?

Összességében egyelőre nem állítható, hogy az ISS hatalmas tudományos áttörésekhez segítette az emberiséget. Haszontalannak azonban szintén nem lehet tekinteni, hiszen igazolta, hogy képesek vagyunk évtizedeken át állandó jelenlétet fenntartani a világűrben, ráadásul nemzetközi együttműködéssel. Ezt a nézőpontot erősítette Ellen Stofan, a NASA volt vezető kutatója a Nature-nek tett tavalyi nyilatkozatában, amiben az emberi egészséggel kapcsolatos, az ISS-en eddig elvégzett kutatások számát és jelentőségét hangsúlyozta.

Vannak azonban olyan szakemberek, mint Sir Martin Rees brit királyi csillagász és asztrofizikus, aki szerint az ISS-re fordított pénz egyszerűen nincs arányban a tudományos eredményekkel.

„Nem lehet igazolni az ISS megépítésére költött hatalmas összegeket. Az elért tudományos eredmények csekélynek bizonyultak. Tanultunk egy keveset arról, hogyan reagál az emberi szervezet a hosszú távú űrutazásokra, és növesztettünk néhány kristályt súlytalanságban, de ez egyszerűen nincs arányban az ISS-re költött több tízmilliárd dollárral. Az állomás csak akkor kerül be a hírekbe, amikor eldugulnak a mosdói, vagy az űrhajósok a súlytalanságban gitároznak" – mondta Rees tavaly a Guardiannek.

Ha az ISS-t más nagyobb tudományos vagy űrkutatási projektekhez hasonlítjuk, jól látszik, miért vélekedik így néhány kutató. Az állomás 190 milliárdos költségéből ugyanis nagyjából 19 LHC szintű részecskegyorsítót, 19 fejlett űrteleszkópot, 65 Perseverance-hez hasonló marsjárót vagy 380 klímakutató műholdat lehetett volna létrehozni vagy elindítani az elmúlt években. Nem csupán arról van szó, hogy ebből a pénzből hány szondával lehetett volna feltérképezni a Naprendszer legeldugottabb zugait, vagy hány exobolygó légkörét lehetett volna űrtávcsővel megvizsgálni, hanem hogy ezek nagyobb eséllyel szolgáltak volna áttörő eredményekkel.

A Nemzetközi Űrállomás persze tudományos feladata mellett egy állandó bázis is, ahol különböző országok űrhajósai élhetnek és közösen dolgozhatnak közösen. A partnerországok épp a befektetett hatalmas összegek miatt a következő években szeretnék a maximumot kihozni az ISS-ből és amíg lehet, fenntartani a működését. Az Egyesült Államok 2030-ig kívánja ezt kitolni, az oroszok hozzájárulása viszont egyelőre csak 2025-ig biztosított.

Az Artemis III legénysége a Holdon, a NASA illusztrációjánForrás: NASA

A 2030-as dátum lehetővé tenné az USA-nak, hogy egyrészt befejezze Hold körüli pályára tervezett állomását, a Lunar Gatewayt, valamint azt, hogy amerikai magáncégek Föld körüli pályán felépítsék az ISS utódjait. Azt ugyanis az Egyesült Államok valószínűleg nem fogja ölbe tett kézzel nézni, hogy az ISS program végével a kínai Tienkung űrállomás vagy annak utódja legyen az egyetlen Föld körül keringő állomás, ahol űrhajósok hosszabb távon élhetnek és dolgozhatnak.

Ahogy az emberiség visszatér a Holdra és határozott lépéseket tesz a Marsra szállás felé, az ISS-en végzett, az ember űrbéli jelenlétével összefüggő tudományos munka értéke könnyen felértékelődhet. Most azonban úgy tűnik, hogy az ISS-re költött pénz inkább technológiai, politikai és esetleg űrgazdasági szempontból érte meg a projektben résztvevő országok számára, nem pedig a rajta zajló tudományos kutatások miatt.

A Qubit szerkesztősége azért dolgozik, hogy a magyar nyilvánosság hiteles, alapos és közérthető tudományos ismeretekhez jusson. Tesszük ezt politikamentesen, közszolgálati hevülettel, száznál több kutató és tudós bevonásával. Égető kérdések, dermesztő válságok és zavaros álhírek sűrűjében igyekszünk tartani a fáklyát immár havi bő hétszázezer olvasónknak. Cikkeink ingyen olvashatók, de nem ingyen készülnek. Segítsd a munkánkat!

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: