Misja IGNIS to pierwsza polska misja technologiczno-naukowa na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS), planowana na czerwiec 2025 roku. W jej ramach 14-dniowy pobyt na orbicie odbędzie polski astronauta dr Sławosz Uznański-Wiśniewski (astronauta projektowy ESA), który przeprowadzi 13 eksperymentów naukowych opracowanych przez polskie instytucje badawcze i firmy. Polska misja IGNIS będzie częścią komercyjnej wyprawy Axiom Mission 4 (Ax-4) – start planowany jest z Kennedy Space Center na Florydzie na pokładzie kapsuły Dragon wyniesionej przez rakietę SpaceX Falcon 9. Zakres badań jest bardzo szeroki – eksperymenty dotyczą m.in. zdrowia astronautów, mikrobiologii, nowych materiałów oraz zaawansowanych technologii kosmicznych (w tym sztucznej inteligencji). Poniżej przedstawiamy wszystkie 13 eksperymentów misji IGNIS, wraz z ich nazwą, instytucją odpowiedzialną oraz krótkim opisem celu i metody badań.

AstroMentalHealth

AstroMentalHealth – (Uniwersytet Śląski w Katowicach, we współpracy z Uniwersytetem Zielonogórskim, Uniwersytetem Wrocławskim, SWPS we Wrocławiu oraz stacją LunAres) to eksperyment psychologiczny badający wpływ długotrwałej izolacji, stosowanych technologii i ograniczonego kontaktu z naturą na dobrostan psychiczny astronautów podczas misji kosmicznej. Wykorzystuje on zarówno metody ilościowe (kwestionariusze psychologiczne), jak i jakościowe – analizę wideodzienników prowadzonych przez astronautów (w celu oceny treści oraz ekspresji emocji w mimice twarzy) oraz interpretację wykonywanych przez nich fotografii. Celem jest lepsze zrozumienie funkcjonowania psychicznego człowieka w warunkach izolacji kosmicznej; zebrane dane pomogą w przyszłości opracować skuteczniejsze metody zdalnego monitorowania stanu psychicznego astronautów i programy interwencyjne wspierające ich zdrowie psychiczne.

EEG Neurofeedback

EEG Neurofeedback – (Akademia Wychowania Fizycznego i Sportu w Gdańsku) eksperyment, którego celem jest sprawdzenie skuteczności metody treningowej neurofeedback EEG w obniżaniu poziomu stresu u astronautów podczas długotrwałej izolacji. Metoda ta polega na tym, że uczestnicy uczą się świadomie kontrolować swoje fale mózgowe poprzez obserwację własnej aktywności EEG w czasie rzeczywistym. W ramach badania prowadzone są sesje treningowe neurofeedback przed misją, pomiary fal mózgowych i samopoczucia przed i po locie oraz monitorowanie stanu psychicznego astronauty w trakcie misji; wyniki zostaną porównane z danymi z analogicznych misji symulowanych na Ziemi. Jeżeli metoda okaże się skuteczna, może pomóc ograniczyć negatywne skutki stresu u osób przebywających długo w odosobnieniu, a procedury treningowe zostaną dostosowane do warunków długotrwałych misji kosmicznych.

Human Gut Microbiota

Human Gut Microbiota – (Wojskowa Akademia Techniczna) eksperyment biologiczny poświęcony wpływowi warunków lotu kosmicznego (takich jak promieniowanie, mikrograwitacja oraz stres związany z izolacją) na skład i funkcje mikrobiomu jelitowego człowieka. W tym celu przeprowadzana jest analiza próbek biologicznych pobranych od astronauty przed misją, w trakcie pobytu na ISS oraz po powrocie – z wykorzystaniem sekwencjonowania DNA bakterii wchodzących w skład mikroflory jelitowej. Porównanie materiału genetycznego mikroorganizmów pozwoli określić zmiany w mikrobiomie wywołane pobytem w kosmosie. Cel badania to ulepszenie strategii żywieniowych dla astronautów oraz utrzymanie ich zdrowia i wydajności w trakcie długotrwałych misji, jak również po ich zakończeniu.

Immune Multiomics

Immune Multiomics – (Wojskowa Akademia Techniczna) dotyczy wpływu środowiska kosmicznego (promieniowanie, mikrograwitacja, przeciążenia podczas lotu) na działanie układu odpornościowego, a konkretnie na ekspresję genów i metylację DNA w jednojądrzastych komórkach krwi (są to komórki odgrywające kluczową rolę w odporności). Eksperyment polega na analizie materiału genetycznego – RNA i DNA – z próbek krwi astronauty pobranych przed lotem, w trakcie misji oraz po powrocie na Ziemię. Pozwoli to ocenić, jak warunki lotu kosmicznego wpływają na zdolność organizmu do obrony przed infekcjami oraz na procesy starzenia, co może przyczynić się do udoskonalenia terapii immunologicznych, przeciwzapalnych i opóźniających efekty starzenia w przyszłości.

LeopardISS

LeopardISS – (firma KP Labs) eksperyment stanowiący demonstrację technologii zaawansowanego komputera pokładowego do przetwarzania danych (DPU, ang. Data Processing Unit), umożliwiającego testowanie algorytmów sztucznej inteligencji w rzeczywistych warunkach orbitalnych. Urządzenie LeopardISS zostanie zainstalowane w europejskim module Columbus na ISS i posłuży do uruchomienia algorytmu opracowanego na Politechnice Poznańskiej – algorytm ten służy do trójwymiarowego mapowania obrazów i może znaleźć zastosowanie w nawigacji przyszłych łazików planetarnych. Celem doświadczenia jest przetestowanie takiego systemu przetwarzania danych na orbicie, co w praktyce ma zademonstrować możliwość zmniejszenia ilości danych przesyłanych na Ziemię dzięki wstępnej selekcji i analizie informacji przez AI już na pokładzie stacji.

Astro Performance (Mollis Textus)

Astro Performance (Mollis Textus) – (firma Smart Diagnostics) eksperyment medyczny dotyczący wpływu misji kosmicznej na tkanki miękkie układu mięśniowo-szkieletowego astronauty, z wykorzystaniem nowoczesnych metod diagnostycznych wspomaganych przez algorytmy sztucznej inteligencji. W praktyce oznacza to, że przed misją oraz po powrocie astronauty przeprowadza się szczegółowe badania (m.in. badanie rezonansem magnetycznym, analizy krwi, pomiary składu ciała oraz ocenę sprawności układu ruchu), a zebrane dane są następnie analizowane za pomocą narzędzi AI; wyniki stanu zdrowia astronauty porównuje się z wynikami grupy kontrolnej na Ziemi. Takie podejście pozwoli zrozumieć, jak tkanki miękkie adaptują się do warunków lotu kosmicznego, a jednocześnie pomoże w rozwoju metod diagnostycznych opartych o AI oraz ulepszeniu procedur medycznych przed kolejnymi misjami załogowymil.

MXene in LEO

MXene in LEO – (Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie) eksperyment badający stabilność nowoczesnych nanomateriałów typu MXene w warunkach przestrzeni kosmicznej oraz oceniający możliwość ich wykorzystania w urządzeniach medycznych dla astronautów (np. w ubieralnych czujnikach do pomiaru pulsu). W ramach badania porównana zostanie trwałość próbek takiego nanomateriału przechowywanych na Ziemi i na ISS, a także przetestowany zostanie prototypowy pulsometr z czujnikiem opartym na warstwach MXene – pomiary działania tego urządzenia będą prowadzone przed lotem, w trakcie misji oraz po powrocie astronauty. Uzyskane wyniki przyczynią się do rozwoju zaawansowanych czujników medycznych i technologii telemedycznych wykorzystujących nanomateriały, co może poprawić opiekę zdrowotną astronautów podczas długich pobytów w kosmosie.

PhotonGrav

PhotonGrav – (firma CortiVision) eksperyment polegający na przetestowaniu innowacyjnego interfejsu mózg–komputer w warunkach nieważkości. Wykorzystuje on metodę fNIRS (funkcjonalna spektroskopia bliskiej podczerwieni) do monitorowania aktywności mózgu astronauty podczas pracy na orbicie. Podczas eksperymentu astronauta przejdzie kilka sesji testowych: w trakcie wykonywania zadań umysłowych oraz w stanie spoczynku mierzona będzie aktywność jego mózgu za pomocą systemu fNIRS. Zebrane sygnały posłużą następnie do „trenowania” algorytmu AI, aby nauczył się on rozpoznawać na podstawie wzorców aktywności mózgu, kiedy astronauta jest skupiony na zadaniu, a kiedy odpoczywa. Celem PhotonGrav jest sprawdzenie, czy technologia fNIRS może efektywnie działać jako interfejs mózg–komputer w mikrograwitacji oraz innych ekstremalnych warunkach, co potencjalnie umożliwi komunikację lub sterowanie urządzeniami bez użycia mięśni.

Scalable Radiation Monitor (RADMON on ISS)

Scalable Radiation Monitor (RADMON on ISS) – (firma Sigma Labs) jest demonstratorem skalowalnego detektora promieniowania jonizującego przeznaczonego do zastosowań w załogowych i bezzałogowych misjach kosmicznychl. Urządzenie to wykorzystuje technologię opracowaną pierwotnie dla akceleratora LHC w CERN i zostanie użyte do pomiaru parametrów środowiska radiacyjnego wewnątrz modułu Columbus na ISS (chodzi m.in. o bieżący pomiar poziomu promieniowania kosmicznego). Dzięki eksperymentowi RADMON możliwe będzie dokładniejsze monitorowanie dawek promieniowania oraz rejestrowanie błędów w elektronice powodowanych przez cząstki promieniowania w czasie rzeczywistym. Dane te posłużą do tworzenia precyzyjnych modeli środowiska radiacyjnego na orbicie, co pozwoli projektować bardziej niezawodne systemy elektroniczne do zastosowań kosmicznych.

Space Volcanic Algae

Space Volcanic Algae – (firma Extremo Technologies) eksperyment biologiczny badający zdolność przetrwania i adaptacji w warunkach kosmicznych u ekstremofilnych mikroorganizmów – mikroglonów pochodzących z wulkanicznych ekosystemów. W ramach doświadczenia hodowle takich mikroalg zostaną wysłane na ISS, gdzie w warunkach mikrograwitacji monitorowana będzie ich aktywność – m.in. produkcja tlenu mierzona za pomocą innowacyjnego czujnika tlenowego. Równolegle na Ziemi prowadzone będą identyczne hodowle kontrolne. Dodatkowo naukowcy przeanalizują zmiany w ekspresji genów odpowiedzialnych za adaptację i metabolizm mikroglonów, porównując próbki z kosmosu i z Ziemi. Cel eksperymentu to rozwój technologii podtrzymywania życia w kosmosie – na przykład stworzenie zamkniętych ekosystemów, w których mikroglony produkują tlen dla załogi – oraz zbadanie, czy ekstremofilne algi i wytwarzane przez nie substancje mogą znaleźć zastosowanie w medycynie kosmicznej.

Stability of Drugs

Stability of Drugs – (Centrum Materiałów Polimerowych i Węglowych PAN) eksperyment poświęcony stabilności leków oraz systemów ich podawania w warunkach długotrwałego pobytu w przestrzeni kosmicznej. Na ISS zostaną umieszczone próbki biodegradowalnych polimerowych nośników zawierających wewnątrz substancje lecznicze i pozostawione tam na okres roku, dwóch oraz trzech lat, podczas gdy identyczne próbki kontrolne będą przechowywane na Ziemi. Po upływie każdego z tych okresów próbki „kosmiczne” zostaną porównane z próbkami referencyjnymi pod kątem zmian właściwości fizycznych i struktury chemicznej leków pod wpływem długotrwałej ekspozycji na warunki orbity. Zebrane wyniki pozwolą opracować lepsze metody przechowywania i podawania farmaceutyków podczas przyszłych długotrwałych misji kosmicznych, a także usprawnić stabilność leków stosowanych na Ziemi (np. w trudnych warunkach klimatycznych).

Wireless Acoustics

Wireless Acoustics – (firma Svantek) eksperyment mający na celu rozwój bezprzewodowego systemu monitorowania hałasu na pokładzie stacji kosmicznej. Obecnie hałas na ISS jest monitorowany za pomocą stacjonarnych mierników akustycznych oraz osobistych dozymetrów noszonych przez astronautów. W eksperymencie Wireless Acoustics wykorzystane zostaną dwa nowoczesne mierniki hałasu (w tym jeden model dozymetru firmy Svantek, który NASA już teraz testowo używa na ISS) do rejestrowania poziomu dźwięku w module Columbus podczas misji. Długofalowym celem jest stworzenie w pełni bezprzewodowych rozwiązań zdolnych do ciągłego monitorowania warunków akustycznych na stacji, co zwiększy bezpieczeństwo i komfort pracy załogi w kosmosie.

Yeast TardigradeGene

Yeast TardigradeGene – (Uniwersytet Szczeciński – koordynator, we współpracy z Uniwersytetem im. Adama Mickiewicza w Poznaniu oraz Uniwersytetem Śląskim w Katowicach) to eksperyment biologiczny sprawdzający, czy zmodyfikowane genetycznie drożdże piekarskie, wzbogacone o gen kodujący białko niesporczaków (tardigradów – mikroskopijnych bezkręgowców słynących z niezwykłej odporności), potrafią przetrwać i prawidłowo funkcjonować w warunkach mikrograwitacji. Naukowcy porównają przeżywalność oraz aktywność metaboliczną (poziom energii komórkowej) drożdży z dodatkowym „kosmicznym” genem z niesporczaka z drożdżami niemodyfikowanymi – obie grupy hodowane będą równolegle na ISS, a identyczny eksperyment kontrolny zostanie przeprowadzony na Ziemi. Jeżeli „ulepszone” drożdże wykażą większą wytrzymałość na stres kosmiczny, eksperyment wskaże możliwości wykorzystania takich zmodyfikowanych mikroorganizmów jako biofabryk – do produkcji pożywienia lub biopaliw – podczas długotrwałych podróży kosmicznych, a w przyszłości nawet w bazach na Księżycu czy Marsie.

Polskie eksperymenty realizowane w ramach misji IGNIS pokazują, że rodzime zespoły naukowe i firmy mają znaczący wkład w badania prowadzone na orbicie okołoziemskiej. Dzięki nim poszerzymy wiedzę o wpływie lotu kosmicznego na organizm ludzki i działanie technologii, a jednocześnie zdobędziemy cenne doświadczenia i rozwiązania, które znajdą zastosowanie w przyszłych misjach kosmicznych oraz na Ziemi.

Źródła: Polska Agencja Kosmiczna (POLSA), PLinSpace.pl, Ministerstwo Rozwoju i Technologii (gov.pl).