Evropská kosmická agentura (ESA) podpoří 13 českých vědeckých a technologických experimentů, které se stanou součástí této mise. Na jednom z nich s názvem AstroMoWe aktuálně pracují vědci z kladenské Fakulty biomedicínského inženýrství ČVUT. Vyvíjejí zde chytrou elektroniku pro monitorování pohybu a svalové aktivity astronautů. „Kosmonautům ve vesmíru výrazně ubývá svalová hmota a tím se výrazně zvyšuje riziko jejich zranění po návratu na Zemi. Bez pravidelného a intenzivního denního cvičení jejich fyzický stav po dlouhodobém pobytu ve vesmíru odpovídá kondici osmdesátiletého jedince,“ říká vedoucí vědeckého týmu z katedry zdravotnických oborů a ochrany obyvatelstva ČVUT Patrik Kutílek.
Proč je důležité takové zařízení vyvíjet?
Astronauti mohou během jediného měsíce v beztížném stavu přijít až o 30 procent objemu svých svalů. Náš experiment AstroMoWe chce najít řešení tohoto problému. Vyvíjíme proto chytré senzory kombinující pokročilou elektroniku, chytré textilie i umělou inteligenci. Astronaut je bude mít umístěné na svém těle. Umožní sledovat změny v jeho kondici i adaptaci v podmínkách mikrogravitace. A tím optimalizovat jeho pracovní a tréninkové programy.
Jak bude experiment na ISS konkrétně probíhat?
Technologie AstroMoWe umožní měřit svalovou a pohybovou aktivitu astronauta při jeho každodenních pracovních i volnočasových činnostech. Senzory bude mít připevněny na pažích a nohách pomocí pružných pletených návleků z vodivé textilie, které zajistí přesné umístění senzorů na kůži. Snímat budou aktivitu klíčových svalů a současně zaznamenávat pohyb a orientaci končetin ve vesmíru. Naměřená data se uloží do vnitřní paměti senzorů, přičemž kvalitu signálu bude v reálném čase kontrolovat umělá inteligence.
V čem je váš projekt nový?
Tradiční metody sledování svalové a pohybové aktivity ve vesmíru byly často nepravidelné, vyžadovaly přerušení běžných činností astronautů nebo použití objemného laboratorního vybavení, což omezovalo množství získaných dat a jejich přesnost. AstroMoWe toto omezení odstraňuje díky kompaktní elektronice a chytrým textiliím, které lze pohodlně nosit. Předpokládáme, že naše zařízení na sobě bude mít Aleš Svoboda několik hodin denně.
Co výsledek přinese nám, pozemšťanům?
Technologie AstroMoWe umožňuje nejen optimalizovat pracovní a tréninkové programy astronautů, ale také ji lze úspěšně využít na Zemi pro dlouhodobé sledování svalové a pohybové aktivity u zdravých osob i pacientů. Uplatnění tak najde například ve zdravotnictví v rehabilitaci, diagnostice a prevenci úrazů v namáhavých povoláních, ale i v péči o seniory. U nich dokáže včas odhalit úbytek svalové hmoty či riziko přetížení způsobené změnami v životním stylu. Ale také při tréninku sportovců, při výrobě sportovních oděvů nebo zdravotnických pomůcek, třeba různých bandáží.
Co vašemu vývoji předcházelo?
Už před několika lety jsme se zapojili do projektu Hydronaut. Což je výzkumná a výcviková stanice, navržená pro krátkodobé i dlouhodobé pobyty malých skupin lidí pod vodou. A začali jsme našimi přístroji monitorovat potápěče, třeba jejich EKG nebo dechové aktivity. Postupně jsme monitoring rozšířili i na pohybové aktivity. Pak už byl jen krok ke kosmickému výzkumu. Postupně jsme vyvinuli první verzi monitorovacích zařízení a nyní pracujeme na jejich vylepšeních.
Na jakých vylepšeních teď pracujete?
Naší snahou je, aby zařízení umělo nahrávat bezdrátově data z pohybové a svalové aktivity astronauta kontinuálně alespoň po dobu jednoho týdne. Budeme k němu vyvíjet nový hardware. Teď jsme zatím ve fázi první verze, finální bude ta letová.
Dokdy máte stanovený termín dokončit poslední verzi?
Dozvěděli jsme se, že to musí být nejpozději do března 2027, to je dost šibeniční termín. Ale jsme přesvědčeni, že se nám to podaří splnit.
Platí pro vámi vyvíjené zařízení nějaká omezení?
Ano, například celková maximální hmotnost nesmí přesáhnout 0,7 kilogramu. Naše zařízení také nesmí uvolňovat žádné mikročástice.
S kým na vývoji zařízení spolupracujete?
Samozřejmě spolupracujeme s naší mateřskou ČVUT v Praze, brněnskou firmou G.L. Electronic zaměřující se na kosmický průmysl, Výzkumným ústavem bavlnářským a také se Západočeskou univerzitou v Plzni. My děláme elektroniku, hardware a zařízení pro zachycení a zpracování získaných dat, kolegové pak chytré textilie na návleky. Vyrobeny budou ze speciálních nití, na jejichž vývoji nyní také pracují.
Vaše senzory bude mít Aleš Svoboda umístěny na svém těle už při startu?
S velkou pravděpodobností zařízení bude dopraveno na vesmírnou stanici ISS nákladní lodí, která tam odstartuje už dříve. To ale zároveň znamená, že experiment nebude závislý na tom, zda se Aleš Svoboda do vesmíru nakonec podívá, nebo ne.
Z kolika českých projektů ESA vybírala?
Na začátku jich bylo kolem sedmdesáti. Postupně jsme procházeli výběrovým sítem, až jsme se dostali mezi posledních třináct, které získaly podporu. A to i na základě našich dosavadních výsledků, právě třeba z mise Hydronaut. Vy jste si ale zařízení testovali také v Antarktidě. Náš kolega, doktorand kladenské fakulty Marek Sokol tam strávil více než dva měsíce jako vědec výzkumné skupiny Biomechaniky a asistivních technologií v rámci týmu Mendel. Zúčastnil se mezinárodní expedice na české stanici J. G. Mendela na ostrově Jamese Rosse. Zařízení tam monitorovalo pohybové aktivity účastníků mise a změny v jejich kosterním a svalovém systému. Umožnilo nám to otestovat zařízení v extrémním prostředí i přenos získaných dat ze vzdálené Antarktidy do Čech.
Už jste Aleši Svobodovi vzali jeho míry?
Na to přijde čas, ale až později.
Vizitka Patrik Kutílek
Na kladenské Fakultě biomedicínského inženýrství ČVUT je vedoucím vědeckovýzkumné skupiny. Do roku 2007 působil v oblasti kybernetické a informační bezpečnosti na ministerstvu obrany. Jako akademický pracovník několik let působil na 2. lékařské fakultě Univerzity Karlovy a na Lékařské fakultě Univerzity Karlovy v Hradci Králové. Ve svém výzkumu se zaměřuje na využití robotiky a kybernetiky v biomedicínských a environmentálních aplikacích a na implementaci senzorových systémů v asistenčních technologiích. Je řešitelem nebo spoluřešitelem řady národních a mezinárodních projektů.
