Kosmiczne fabryki leków. Czy są możliwe?

Na orbicie, w warunkach mikrograwitacji można prowadzić badania, których nie da się wykonać na Ziemi - np. drukować trójwymiarowe konstrukcje z żywych komórek. Czy więc w kosmosie będą kiedyś produkowane leki lub zastępcze narządy? Opowiada o tym dr Piotr Kaczmarek-Kurczak z Akademii Leona Koźmińskiego.

Polska Agencja Prasowa: Według obecnej strategii NASA Międzynarodowa Stacja Kosmiczna ma się stać bardziej otwarta na komercyjne wykorzystanie. Mają m.in. być do niej dołączane prywatne moduły. Niektóre firmy myślą już nawet o swoich stacjach orbitalnych. Jednocześnie duża część badań prowadzonych na orbicie dotyczy medycyny. Czy można spodziewać się, że część farmaceutycznego przemysłu zacznie się przenosić w kosmos?

Piotr Kaczmarek-Kurczak, adiunkt w Katedrze Przedsiębiorczości Akademii Leona Koźmińskiego: To dosyć skomplikowane. Po zakończeniu lotów na Księżyc, NASA zdecydowała się na program wahadłowców, a potem budowę stacji kosmicznych. Spodziewano się wtedy, że społeczeństwo będzie dostawało z tego programu więcej zysków, także pieniężnych, niż inwestuje. Jednak badania kosmiczne finansowo nie są opłacalne. Pieniądze, które są "wystrzeliwane w przestrzeń" w dużej mierze tracimy.

Ludzie mogą więc być niezadowoleni. Nikt przecież nie lubi marnować pieniędzy.

 Tak, i chyba dlatego pojawiły się pewne legendy - i używam tego słowa świadomie - o rzekomych, cudownych właściwościach różnych rzeczy i substancji, które można uzyskiwać czy wytwarzać w kosmosie. Zresztą, entuzjaści kosmicznych lotów nadal szukają uzasadnienia dla ogromnych kosztów. Nawet w przypadku usług SpaceX, wyniesienie kilograma masy kosztuje bowiem od 60 do 80 tys. dol. Niewiele jest jednak na Ziemi substancji, które byłyby tak cenne. Jedna ze wspomnianych legend mówi o wydobyciu Helu-3 na Księżycu. To bardzo drogi izotop (1,4 mln USD za kg), który można wykorzystać w fuzji termojądrowej do wytwarzania energii. Niestety, jeszcze długo nie będziemy dysponowali reaktorami fuzyjnymi, więc Hel-3 jeszcze przez długi czas nie będzie przydatny.

A inne legendy?

Druga dotyczy dużych kryształów białek hodowanych w stanie mikrograwitacji, wykorzystywanych w technologiach laserowych oraz przemyśle farmaceutycznym. Niestety, już loty wahadłowców pokazały, że proces ich uzyskiwania jest skomplikowany i trudny w automatyzacji. Dzisiaj specjaliści podchodzą do tego tematu z dużym sceptycyzmem. Gdyby możliwe było łatwe uzyskiwanie takich substancji na orbicie, to byłyby one produkowane i stacja kosmiczna prawdopodobnie mogłaby sama siebie utrzymać.

Jednak badania medyczne na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej to ważna część programu.

Jest jeden produkt, który opłaca się przywozić z orbity, bo jest niematerialny i nie dotyczy go ograniczenie kosztów masy. To informacje (jak dane przesyłane z próbników planetarnych i satelitów) i wiedza. Zatem, jeśli chodzi o medycynę, możemy mówić o badaniach np. z zakresu fizjologii i psychologii człowieka. To m.in. dzięki lotom kosmicznym dowiedzieliśmy się wiele na temat reakcji ludzi na izolację. To się teraz przydaje w czasie epidemii. Astronauci przebywający długo w przestrzeni dostarczyli także dużej ilości wiedzy np. na temat osteoporozy. Wiele badań prowadzonych w kosmosie, w tym na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej jest bardzo sensownych. O procesie starzenia i wpływie promieniowania na DNA naukowcy dowiedzieli się bardzo dużo z rocznej misji Scotta Kelly'ego, którego brat bliźniak pozostał na ziemi.

Przykład, który się też często podaje, to hodowanie kryształów z białek na orbicie. Dzięki temu mają być one czystsze i pozwalać na lepsze zbadanie struktury danego białka. To z kolei klucz do opracowania wielu nowych leków.

Takie badania prowadzono już w latach 80-tych i 90-tych. Jednak obecnie w technikach komputerowych ma miejsce taki postęp, że z powodzeniem można posługiwać się mniejszymi kryształami hodowanymi na Ziemi i cyfrowymi symulacjami. Tymczasem automatyzacja w kosmosie jest trudna, a człowiek zawsze może przypadkiem wprowadzić jakiś błąd.

 Mogą jednak pojawić się takie procesy, które, przynajmniej przez pewien, dłuższy czas będzie można prowadzić tylko na orbicie. Pewna amerykańska firma prowadziła na pokładzie ISS eksperyment z trójwymiarowym drukiem żywymi komórkami. Tylko w mikrograwitacji udawało się ułożyć komórki w oddzielne warstwy. Może więc na orbicie będą kiedyś hodowane zastępcze narządy...

Myślę, że takie prace mają sens, ale tylko jako badania naukowe, podobnie jak inne orbitalne eksperymenty. Nie wierzę, że sektor prywatny może zapewnić sobie wystarczające zyski z działalności produkcyjnej, aby powstał z tego rentowny biznes.

A może jest trochę tak, że znajdujemy się teraz na etapie podobnym do początków lotnictwa. Kiedyś pokonanie oceanu stanowiło wyczyn, a dzisiaj loty na inne kontynenty to norma.

Rozwój lotnictwa był napędzany przez wojsko. Natomiast w eksploracji kosmosu rozwój bardzo zwolnił w latach 70-tych. Kosmiczny wyścig zbrojeń nigdy tak naprawdę nie był brany na poważnie, więc nie nabrał rozmachu. Roczny budżet amerykańskiej armii to 700 mld dol., z czego 30 mld jest przeznaczane na technologie kosmiczne. To więcej niż cały budżet NASA. Jednak armia nie dokłada się do budżetu NASA i nie dzieli się z nią technologiami. (...) Działalność kosmiczna była de facto napędzana politycznie, a przez długi czas system finansowania był nieefektywny. Sytuacja się poprawiła po wejściu do gry prywatnych przedsiębiorstw, takich jak Orbital ATK czy SpaceX, które muszą rozliczać się przed inwestorami. Straciliśmy co najmniej 40 lat rozwoju, więc zachodził on dużo wolniej niż w przypadku lotnictwa.

Zatem jest potencjał, aby wiele się zmieniło...

Podam pewne, ciekawe obliczenia. Otóż, jeśli chodzi o samą energię potrzebną do wynoszenia ludzi w przestrzeń, to koszty wynoszą ok. 250 dol. za osobę. SpaceX twierdzi, że w sumie obniży cenę do 2 tys. dol. za kilogram masy wynoszonej w przestrzeń kosmiczną. To oznaczałoby trzydziestokrotny spadek kosztów.

Może więc za 20-30 lat zobaczymy na orbicie nawet pierwsze fabryki leków, czy organów...

Różne firmy, w tym SpaceX silnie inwestują teraz w satelitarny Internet. To technologia, która może przynieść ogromne zyski. Jeśli na tym zarobią, to w połączeniu z pasją Elona Muska czy Jeffa Bezosa do zasiedlania kosmosu, mogą doprowadzić do przełomu. Zwłaszcza jeśli powstaną ogromne statki wielokrotnego użytku, takie jak Starship. Być może infrastruktura kosmiczna stanie się wtedy tańsza, łatwiejsza do wykorzystania i uda się przełamać polityczne oraz ekonomiczne bariery, o których mówiłem.

Jaka może być rola Polski?

Polski sektor kosmiczny się dobrze rozwija, ponieważ ma realistyczne cele. Jesteśmy m.in. podwykonawcami dla dużych graczy. Na przykład budujemy dla nich różne instrumenty i urządzenia umieszczane w sondach planetarnych np. Marsa, czy Jowisza. Jednocześnie rozwijamy własne know how i świetną kadrę inżynierską. Jesteśmy też znani jako specjaliści od pozyskiwania informacji z różnych misji, np. heliofizycznych czy z obserwacji planet. Tutaj uzyskujemy też największe korzyści finansowe. Mamy duże tradycje w medycynie kosmicznej, doskonałych specjalistów z zakresu materiałoznawstwa, teledetekcji. Bardzo zaniedbany jest u nas obszar wykorzystania danych satelitarnych przez administrację cywilną, a zwłaszcza rolnictwo. Powiązanie nowoczesnych technologii (w tym kosmicznych) w obszarze rolnictwa (Rolnictwo 4.0) to w ogóle przyszłościowy i potencjalnie atrakcyjny eksportowo temat.

Marek Matacz