Nad naszymi głowami powstaje apteka na orbicie. Stawką jest walka z nowotworami

Produkcja w kosmosie przestaje być domeną science fiction. Na orbicie działają już niewielkie laboratoria, w których firmy testują wytwarzanie substancji przydatnych m.in. w medycynie. Jednym z liderów tej branży jest amerykańska Varda Space Industries, która chce uruchomić całą flotę orbitalnych fabryk.

Kosmiczne laboratoria Varda Space Industries nie są większe od pralek, ale prowadzą kilka różnych eksperymentów. Trzy kapsuły krążą około 480 km nad Ziemią. W jednej badana jest hodowla kryształów na potrzeby prac nad potencjalnym lekiem przeciwnowotworowym. Dwie pozostałe służą do testowania izolacji termicznej i systemów nawigacji, które mają pomóc pojazdom bezpiecznie wracać na Ziemię.

Dwie kapsuły wysłano na orbitę 1 października, trzecią – 20 października. To element planu budowy floty autonomicznych fabryk.

Na Ziemi grawitacja utrudnia niektóre procesy krystalizacji. Cząsteczki opadają, a różnice gęstości wprawiają ciecz w ruch, przez co powstające kryształy mogą mieć mniej uporządkowaną strukturę. Na orbicie te czynniki tracą na znaczeniu. To właśnie mikrograwitacja sprawia, że kosmos staje się interesującym miejscem do produkcji zaawansowanych materiałów.

– Jeśli uda się wyeliminować te czynniki, kryształy mogą rosnąć w sposób znacznie bardziej uporządkowany – dla portalu The Guardian wyjaśnia dr Meganne Christian z brytyjskiej organizacji Satellite Applications Catapult, zajmującej się zastosowaniami technologii satelitarnych.

W produkcji leków istotne są również właściwości fizyczne substancji czynnych. To, jak ułożą się one w kryształy i jakie rozmiary osiągną, wpływa na ich rozpuszczanie, stabilność oraz sposób podania pacjentowi. Lepsza kontrola nad tym procesem otwiera drogę do tworzenia nowych postaci leków. Ich produkcja na orbicie może w przyszłości ułatwić opracowywanie preparatów o zmienionej strukturze i właściwościach. Jednym z możliwych kierunków jest zastąpienie części obecnych leków dożylnych wygodniejszymi formami podawania. Na razie nie ma jednak podstaw, by zakładać, że takie preparaty będą skuteczniejsze.

Wytwarzanie materiałów poza Ziemią nie jest nowym pomysłem. Naukowcy eksperymentują z nim od dziesięcioleci, także na pokładzie ISS. Na razie są to jednak badania, a nie działalność przemysłowa. Ponieważ stacja ma zostać wycofana około 2030 r., jej miejsce mogą częściowo zająć prywatne konstrukcje. Przykładowo brytyjska BioOrbit postanowiła wykorzystać warunki panujące na orbicie do prac nad lekami na raka. W tym celu wysłała na ISS miniaturowe laboratorium, którego rozmiary można porównać do kuchenki mikrofalowej. Technologia ma w przyszłości ułatwić podawanie terapii przeciwnowotworowych.

Farmacja nie jest jedyną branżą zainteresowaną mikrograwitacją. W kosmosie można byłoby wytwarzać także półprzewodniki, niezbędne w elektronice – od smartfonów po samochody elektryczne. O ich jakości decyduje m.in. uporządkowanie struktury krystalicznej. Mikrograwitacja i brak atmosfery mogą ograniczać liczbę defektów powstających podczas produkcji, co otwiera drogę do uzyskania materiałów o lepszych parametrach. Taki grafen ma ogromny potencjał, ale jego właściwości pogarszają niedoskonałości sieci krystalicznej. Meganne Christian wskazuje, że przeniesienie produkcji na orbitę mogłoby ograniczyć ten problem. Podobne korzyści mogłyby odnieść także półprzewodniki.

Walijska firma Space Forge rozwija technologię, w której kosmiczne kryształy staną się podstawą dalszej produkcji. Po sprowadzeniu na Ziemię posłużą jako zalążki do tworzenia kolejnych partii materiału. Można to porównać do zakwasu, z którego przygotowuje się następne porcje. Pierwsza misja ForgeStar-1 pozwoliła przetestować technologie potrzebne do orbitalnej produkcji. Na razie nie udało się jednak wytworzyć gotowego materiału i dostarczyć go na Ziemię. Andrew Bacon ma nadzieję, że firma dokona tego jeszcze przed końcem dekady.

Kosmiczne laboratoria Varda nie potrzebują astronautów ani stałej obsługi. Rakiety SpaceX wynoszą je na orbitę, gdzie automatycznie przeprowadzają eksperymenty. Następnie kapsuły wracają na Ziemię, wykorzystując spadochrony do bezpiecznego lądowania. Dzięki temu naukowcy mogą odzyskać i zbadać materiał zebrany podczas misji. Brak astronautów ogranicza koszty, a zarazem ryzyko zanieczyszczeń i drgań. W niektórych procesach nawet niewielkie zakłócenia mogą wpłynąć na jakość produktu.

Varda planuje coraz więcej lotów. Po kilku udanych misjach firma chce wysłać w kosmos siedem kapsuł w 2027 r. i dziesięć kolejnych rok później. Regularne dostawy próbek na Ziemię mają znaczenie dla badań nad lekami, które wymagają powtarzania eksperymentów. Rzadkie loty oznaczałyby przestoje w pracach.

– W miarę jak częstotliwość startów rośnie, wizja produkcji wyrobów w kosmosie, niegdyś uważana za szalony pomysł z przyszłości, staje się coraz bardziej realna – przekonuje Will Bruey, dyrektor generalny Varda Space Industries.

Do przemysłowego wykorzystania tej technologii wciąż jednak daleko. Firmy muszą udowodnić, że produkcja na orbicie daje powtarzalne wyniki, a korzyści uzasadniają koszty. Wynoszenie aparatury i materiałów w kosmos nadal jest drogie, mimo że ceny komercyjnych lotów rakietowych stopniowo maleją. Zresztą nawet najlepsza technologia nie wystarczy, by przenieść przemysł farmaceutyczny na orbitę. Konieczne są kosmiczne przepisy określające, jak kontrolować leki powstające poza Ziemią. Takie wytyczne planuje przygotować brytyjska MHRA. Producenci będą musieli też udowodnić, że cały proces przebiega stabilnie i daje przewidywalne wyniki w kolejnych próbach.

Nie ma jeszcze pewności, czy kosmiczne laboratoria pomogą opracować skuteczniejsze leki na raka. Zainteresowanie firm farmaceutycznych tym kierunkiem pokazuje jednak, że poszukiwania nowych terapii wykraczają już poza ziemskie laboratoria. Niewykluczone, że ich rezultaty z czasem trafią do klinik.