Uzay yolculukları yapılmaya başlandığı ilk zamandan beri bilmediğimiz bu yer hakkında birçok deney gerçekleştirildi. Uzaya gönderilen ilk canlı Layka isimli bir köpekti. Merak edilen bilimsel soru ise uzayda bir canlının yaşayabilmesi mümkün müydü? Maalesef teknik aksaklıklar nedeniyle Layka geri dönemedi ancak alınan verilere göre Layka, Dünya yörüngesinden çıktıktan belli bir süre sonra daha canlı kalmıştı. O günden bugüne birçok gelişme yaşandı ancak uzay hakkında hala keşfedilmeyi bekleyen binlerce bilgi var.

İlk Türk astronotumuzun uzay görevleri arasında 13 bilimsel deney yer alıyor. 13 farklı deney, üniversiteler ve Tübitak tarafından hazırlandı. Deneylerin değerlendirilmesi ise Türkiye Uzay Ajansı ve Tübitak Uzay Teknolojileri Araştırma Enstitüsü tarafından bilimsel katkı, maliyet, deney süresi, yapılabilirlik ve altyapı değerlendirilmesi sonucunda seçildi. Seçilen deneylerin proje süreleri arasında farklılıklar bulunuyor. Bazı deneyler 1 sene sürebilirken bazıları için daha kısa süre gerekiyor. Peki, Gezeravcı’nın uzayda yapacağı bu deneyler neler?

Türkiye’nin İlk Uzay Deneyleri

1.UYNA (Uzay İçin Yeni Nesil Alaşımlar)

UYNA deneyi ile yerçekimsiz ortamda metal alaşımlarının ergitme ve katılaşma süreçlerini inceleyerek kristalleşme ve termofiziksel farklılıklar hakkında bilgi edinilecek. Bu çalışma yüksek sıcaklıklara ve ekstrem koşullara dayanıklı yeni nesil uzay alaşımlarının geliştirilmesi amacıyla yürütülecek. Böylece gelecekte uzay için malzeme üretimi sağlanabilecek.

Dünya fiziki koşullarında basınç, yerçekimi, sıcaklık gibi birçok faktör maddelerin şekillenmesi ve uzun süreli kullanılabilir hale gelmesine uygunluk sağlar. Ancak uzay şartları bildiğimiz Dünya’dan oldukça farklıdır. Basınç farklılığı, maddelerin erime ve kaynama noktaları gibi fiziksel özelliklerini etkiler. Örneğin, burada 180 derecede eriyen bir metal uzayda çok daha yüksek bir sıcaklıkta veya düşük sıcaklıkta eriyebilir.  Metallerin kaynama noktası, erime noktası gibi fiziksel özellikler malzemenin şekli, yumuşaklığı ve dayanıklılığını etkileyen en önemli kriterlerden biridir.

2. gMETAL (Katı Fazdaki Parçacıkların Bir Akışkan İçindeki Dinamiğine Yerçekimsiz Ortam Etkisi)

Yerçekimsiz ortamdaki katı fazdaki parçacıkların bir akışkan içindeki dinamikleri üzerine bir araştırma gerçekleştirilecektir. Bu çalışma, yerçekimi olmayan bir ortamda katı parçacıkların akışkan içindeki hareket özelliklerini anlamayı amaçlamaktadır. Elde edilen bulgular, uzayda kullanılan sistemlerde yerçekimsiz koşullarda daha etkili ve verimli çözümler geliştirmeye katkı sağlayacaktır.

3.UzMAn (Uzay Görevleri için Mikroalgal Yaşam Destek Üniteleri)

Yer çekiminin olmadığı bir ortamda yüksek düzeyde karbondioksiti absorbe etme ve oksijene dönüştürme yetenekleri sayesinde mikroalg türlerinin fotosentetik performansları ölçülecek. Deneyin son bölümünde ise UUI'de (Uluslararası Uzay İstasyonu) 14 gün boyunca mikrogravite koşullarına maruz bırakılan mikroalglerdeki metabolik değişiklikler yeni nesil RNA dizileme teknikleri kullanılarak belirlenecek ve sonuçlar, laboratuvarda gerçekleştirilen kontrol deney grubuyla karşılaştırılacaktır.

Bir canlı için Dünya’da neredeyse yaşanmaz olarak düşünülen çok tuzlu, oksijensiz, aşırı sıcak veya soğuk, yüksek basınçlı ortamlar bazı canlı türlerinin yaşam yerleridir. Bu ekstrem koşullara dayanabilen canlılardan biri mikroalglerdir. Mikroalgler çok küçük su bitkileridir ve biyoyakıt, biyogaz ve yüksek miktarda protein içerdiğinden dolayı gıda alanlarında kullanılmaktadır. Uzay yolcuklarında ise karbondioksit ve ürin gibi vücut akıntılarından kurtulmak için kullanılmaktadır. Ancak, bundan daha önemlisi uzay deneylerinde, ekstrem koşullara dayanıklılığından dolayı metabolik aktivite testleri için kullanılmaktadır.

4.EXTREMOPHYTE (Ekstrem Halofit olan Schrenkiella parvula’nın Tuz Stresine Verdiği Yanıtların Uzay Ortamında Araştırılması) 

Uzayda ve Dünya üzerinde yetiştirilen A. thaliana ve S. parvula bitkileri, tuz stresine maruz bırakılarak yeni nesil dizileme yöntemi olan RNA-seq kullanılarak transkriptom analizi yapılacaktır. Bu çalışma, mikro yerçekiminde yetişen glikofitik ve halofitik bitkilerin tuz stresine karşı verdikleri fizyolojik ve moleküler yanıtları karşılaştırmayı amaçlamaktadır.

Bugüne kadar gerçekleştirilen birçok bilimsel çalışma model canlılar üzerinden yapılmıştır. Model canlılar, aşırı sıcak veya uygulanan herhangi bir faktöre karşı canlı yanıtlar oluşturur. A.thaliana en sık kullanılan model canlılar arasında yer almaktadır.

A. thaliana, uygulanan sıcaklık, aşırız tuz ve ağır metallere karşı bazı biyolojik cevaplar verir. Bu satırları okuduğunuzda size fazla bilimsel gelebilir ancak eğer bir bitkiye bakım veriyorsanız zaten siz de farkında olmadan benzer deneyler yapıyorsunuz. 3 gün üst üste su vermeyi unuttuğunuz bitkiniz kuruyarak size biyolojik yanıt veriyor.

Bilimsel çalışmalar ise çok daha detaylı, sistemli ve derin şekilde incelenmektedir. Dünyada gerçekleşen deneyler gibi uzayda da A.thalia’nın, uzay koşullarına verdiği yanıtlar incelenecek. Böylece gelecekte uzayda bitki yetiştirebilme ihtimalimiz ve bilgimiz artmış olacak.  Ayrıca, tuz gölünde yaşayan ve endemik bir bitki türü olan S.parvula'nın da tuz ve ekstrem koşullara verdiği yanıtlar da incelenecek. 

5.METABOLOM (Uzay Görevlerinde Bulunan Astronotların Metabolom/ Transkriptomlarındaki Değişimlerin Analizi ve Ulusal Omik Veri Setlerinin Oluşturulması)

Astronotların uzaydaki düşük yerçekimi, radyasyon etkisi, değişen fiziksel aktiviteler gibi faktörlere biyolojik tepkileri araştırılacak. Bu deney, astronotların uzaydaki sağlığını korumak ve iyileştirmek için önemli veriler sunacaktır.

Uzaya gitmemizin en önemli sebeplerinden biri uzayın yaşanabilir olup olmadığını veya nasıl yaşanabileceği hakkında sorularımıza yanıt bulmak. Çeşitli toplumlar Dünya üzerinde yüksek rakımlı, kutuplarda aşırı soğuk havalarda vb. ekstrem koşullara uyum sağlamıştır. Bu uyum, insanların metabolizmalarını da farklılaştırmıştır. Yani normal bir rakımda yaşayan bir insanın oksijen alma kapasitesi yüksek rakımlar için yeterli olmayabilir. Ancak, yüksek dağlarda yaşayan insanlar bu seviyeye uyum sağlamış ve rahatlıkla nefes alabilmektedir. Buna benzer şekilde uzaya gönderilen astronotların vücutları da uzay koşullarına uyum sağlamak için belirli değişiklikler gösterebilir. Bu değişiklikler, DNA seviyesinde bazı değişikliklere yol açıyor mu? Eğer değişiklik oluyorsa bu farklılıklar nelerdir? Bu gibi değişikliklerin analizi sekanslama teknikleri ile incelenecektir.

6.MİYELOİD (Uzay Misyonuna Katılan Bireylerde Radyasyona Maruz Kalmanın Kanser İçin Öncül Lezyonlar Olan Periferik Kandaki Miyeloid-Kökenli Baskılayıcı Hücrelere Etkisinin İncelenmesi)

Bu çalışma, uzaydaki radyasyonun özellikle miyeloid kökenli baskılayıcı hücreler aracılığıyla insan bağışıklık sistemini nasıl etkilediğini inceleyecektir. Ayrıca, bu hücrelerin kanser gelişimi üzerindeki potansiyel etkileri detaylı bir şekilde araştırılacaktır.

Miyeloid, kemik iliği (miyeloid doku) ile ilişkilidir ve genellikle kan hücreleri üretimiyle ilgilidir. Kemik iliği, kırmızı kan hücreleri, beyaz kan hücreleri gibi çeşitli kan hücrelerini üreten bir doku olarak bilinir.

Beyaz kan hücreleri bağışıklık sisteminin en önemli elemanlarından biridir. Dolayısıyla bağışıklık sistemi üzerinden etkisi büyüktür. Lösemi hastalığı ile ilişkilendirilmektedir. Bu hücrelerin yerçekimsiz ortamda ve radyasyon altında gösterdiği değişiklikler incelenecektir.

7.MESSAGE (Microgravity Associated Genetics Science Mission/Mikroyerçekimi İlişkili Genetik Bilim Misyonu)

Yerçekimsiz ortamda gen ifadesindeki değişiklikleri ve bunun insan sağlığına olan etkilerini araştıran bu deney, genetik biliminde önemli keşiflere öncülük edebilir.

Genetiğimiz bizim geçmişimiz, geleceğimiz ve şimdimizin yapıtaşlarını oluşturur. Sistemimizde oluşabilecek en ufak farklılık ve bozulma şu ana kadar görülmemiş genetik bozukluklara sebebiyet verebilir. Dolaysıyla insanlarda gen ifadesindeki değişiklikleri incelemek kritik öneme sahip.

8.ALGALSPACE (Uzay Koşullarında Antarktika ve Ilıman Mikroalg Yetiştiriciliğinin Karşılaştırmalı Bir Çalışması)

Uzay ve Dünya'nın kutup bölgelerinde mikroalglerin büyüme koşulları karşılaştırılacak. Bu araştırma, uzayda sürdürülebilir yaşam destek sistemlerinin geliştirilmesine katkıda bulunabilir.

Uzay koşullarında en çok tercih edilen besin kaynaklarından biri mikroalglerdir. %70 protein ’den oluşan mikroalgler ayrıca zengin bir yağ kaynağıdır. Ayrıca ekstrem koşullarda fotosentez yapan bir canlıdır.

Uzayda yaşam destek sistemlerini sürdürülebilir kılmak, astronotlar için gıda kaynakları sağlamak ve uzay istasyonlarında biyojenik hava arıtma sistemleri geliştirmek için kullanılmaktadırlar.

9.CRISPR-GEM (Mikro Yerçekimi Altında Bitkilerde CRISPR Gen Düzenleme Verimliliğinin Araştırılması)

Uzay ortamında CRISPR gen düzenleme tekniklerinin etkinliği test edilecek. Bu, uzaydaki bitki yetiştiriciliği ve uzun süreli uzay görevlerinde önemli bir adım olabilir.

CRISPR-Cas9 çalışması 2020 yılında Nobel ödülüne layık görülmüştü. Bu çalışma bilim insanlarının gen düzenleme yöntemlerinden biridir. Genetik, bir canlının sağlıklı-sağlıksız olması, fiziksel, metabolik kısaca her şeyini belirleyen en temel faktörlerden biridir. Örneğin, orak hücreli anemisi, genetik bir rahatsızlıktır.

Hastanın, kan taşıyan hücrelerinin elips şeklinde olması gerekirken orak şeklindedir ve oksijen taşıma kapasitesi düşer. Bu kişiler, rahatsızlıklarından dolayı vücutlarında şiddetli ağrı ve acı hisseder. Yaşam süreleri genellikle daha kısadır. Böyle rahatsızlığı olan bir kişi, CRISPR-Cas 9 yöntemi kullanılan bir hastaneye gittiğinde ilgili gen bölgesi tespit edilir. CRISPR Cas9 yöntemi şöyle çalışır:

Bu gen bölgesine ulaşmak için özel olarak rotası oluşturulmuş bir taşıyıcı dizayn edilir. Taşıyıcı içerisine makas gibi sorunlu bölgeyi kesebilecek bir parça yüklenir. Dizayn edilen bu parçacık hastaya enjekte edilir. Varış noktasını bilen bu taşıyıcı hedefine ulaşır ve içerisinde taşıdığı makası bölgeye bırakır. Makas bölgeyi keser ve kesilen bölge yeniden sağlıklı bir şekilde oluşturulur. Kesilen bölgeye istenilen gen dizisi yerleştirilebilir.

Genetik düzenleme, bitkiler üzerine de benzer şekilde uygulanmaktadır. Çok su isteyen bir domates tohumu, genetik düzenleme ile daha az su isteyen bir forma getirilebilir. Bilim insanlarının hedefleri arasında uzayda bitki yetiştirmek bulunmaktadır. Eğer uzayda bitki yetiştirilebilirse, bu uzayda yaşamın başlangıç habercisi olabilir. Bu sebeple, bitkiler üzerinde yapılan gen düzenlemeleri büyük önem taşıyor.

10.PRANET (Propolisin Anti bakteriyel Etkisi)

Propolisin uzaydaki mikro yerçekimi koşullarında bakterilere karşı olan etkileri üzerine bir araştırma yapılacak. Bu çalışma, uzayda hastalık kontrolü ve tedavi stratejileri için kritik öneme sahip veriler sunarak, uzay ortamında sağlık hizmetlerini iyileştirmeye yönelik önemli adımlar atılmasına katkıda bulunabilir.

Bakteriler gözümüzle göremediğimiz canlılardır ancak bu canlıların büyük kitleler üzerinde etkisi oldukça büyük olabilir. Bu yüzden şimdiye kadar karşılaşmadığımız bir bakteri türü insanlar için tehdit oluşturabilir. Bakterilere karşı kullanılan antibakteriyel (bakteri büyümesi önleyici maddeler) maddelerin uzay ortamında kullanılabilirliğini araştırmak olası salgınlar için bir önlem olacaktır.

11.VOKALKORD (Uzay’da Yaşamaya Karşı Oluşan Hayati Tepkimelerin Vokal Kord Kaynaklı Değişimler ile Tespiti ve Düşük Yerçekimsizliğin Sebep Olduğu Rahatsızlıkların Ses Frekansları ile Tanımlanması)

Uzay koşullarında insan sesindeki değişiklikler incelenecek ve kaydedilecektir. Kaydedilen değişimler üzerinden rahatsızlıklar tespit edilmeye çalışılacak. Bu çalışma, uzayda yaşayan bireylerin sağlığını anlama ve koruma konusunda önemli bir rol oynayabilir.

Solunum sistemi fizyolojisi içerisinde akıllı saat yapay zeka desteği ile seste meydana gelen frekans değişiminden rahatsızlıkların tespit edilmesi hedeflenmektedir. Sesin yayılması için madde ortamı gerekmektedir. Uzay havasında sesin çarpabileceği tanecik sayısı çok azdır dolayısıyla ses iletimi gerçekleşmez. Bu ortamın insan sesi üzerindeki etkisi incelenecektir. Peki, uzayda ses iletimi gerçekleşmezken bu deney nasıl mümkün? Uzay gemisi içerisinde bulunan katı ortamda ses iletilebilir ancak bu bildiğimiz şekilde gerçekleşmez. Uzay dışında ise radyo frekansları ve işaretle birbirleriyle iletişim kurulmaktadır.

Vokal kordlar, boğazımızda bulunan iki elastik dokulu kıvrımıdır ve ses üretiminde önemli bir rol oynar. Hava akımının geçişi sırasında titreşirler ve bu titreşimler, çeşitli frekanslarda ses dalgalarını oluşturur. Uzay koşullarına maruz kalan bir insanda yaşanan değişiklikler incelenecek.

12.OKSİJEN SATURASYONU (Solunum Sistemi Fizyolojisi İçerisinde Yapay Zekâ Desteği ile Verilen Havanın Oksijen Seviyesini Hesaplayarak Düşük Yer Çekiminin Sebep Olduğu Rahatsızlıkların Tanımlanması)

Yapay zeka destekli bir çalışma ile mikro yerçekiminin solunum sistemine etkileri ve oksijen seviyelerindeki değişimler detaylı bir şekilde izlenecek. Bu araştırma, astronotların sağlığını korumak ve uzayda uzun süreli görevlerde daha iyi sağlık yönetim stratejileri geliştirmek için önemli veriler sunabilir.

13.MİYOKA (Mikro Yerçekimi Ortamında Kurşunsuz Lehimleme Araştırması)

Uluslararası Uzay İstasyonu'nda, kurşunsuz lehimleme tekniklerinin pratik kullanımının etkinliği üzerine bir araştırma yapılacaktır. Bu deney, uzay ortamında elektronik cihazların bakımı ve onarımı için kritik öneme sahip olabilecek değerli bilgiler sunacaktır.