یک ربات جراح این هفته به «ایستگاه فضایی بین‌المللی» می‌رود

به زودی یک ربات جراح ممکن است چرخش خود را به دور سیاره ما آغاز کند و اگرچه این یک ماشین فلزی و انسان‌نما نخواهد بود که کت سفید به تن دارد و چاقوی جراحی به دست گرفته، اما ماموریت آن بسیار جذاب به نظر می‌رسد.

به گزارش ایسنا، دانشمندان در روز سه‌شنبه ۳۰ ژانویه، مجموعه‌ای از آزمایش‌های نوآورانه را با فضاپیمای «سیگنوس» (Cygnus) شرکت «نورثروپ گرومن» (Northrop Grumman) به «ایستگاه فضایی بین‌المللی» (ISS) خواهند فرستاد. این پرتاب در ساعت ۱۲:۰۷ بعد از ظهر به وقت منطقه زمانی شرقی انجام خواهد شد و اگر همه چیز طبق برنامه پیش برود، فضاپیما در روز اول فوریه به ایستگاه فضایی بین‌المللی خواهد رسید.

یکی از محموله‌ها، یک دستگاه رباتیک به وزن ۰.۹ کیلوگرم است و دو بازوی قابل کنترل دارد که یک گرسپر و یک جفت قیچی را نگه می‌دارند. این ربات پزشک که توسط شرکت «ویرچوال انسیژن» (Virtual Incision) توسعه داده شده، طوری ساخته شده است تا روزی بتواند با پزشکان انسان روی زمین ارتباط برقرار کند و در عین حال، اقدامات پزشکی را با دقت بالا روی یک فضانورد بیمار انجام دهد. «شین فریتور» (Shane Farritor)، از بنیان‌گذاران ویرچوال انسیژن گفت: بخش پیشرفته‌تر آزمایش ما، دستگاه را از نبراسکا کنترل می‌کند و به تشریح بافت شبیه‌سازی‌شده در مدار می‌پردازد.

از آنجا که این ربات در حال حاضر در مراحل مقدماتی به سر می‌برد، قرار است روی نوار‌های لاستیکی آزمایش شود، اما پژوهشگران امید زیادی به آینده دارند، زیرا برنامه‌ریزی‌ها برای اکتشافات فضایی در مأموریت‌های ماه، مریخ و فراتر از آن آغاز شده‌اند. پزشکی فضایی از راه دور طی چند سال اخیر به یک موضوع داغ تبدیل شده است، زیرا آژانس‌های فضایی و شرکت‌های فضایی خصوصی، برنامه‌هایی را برای انواع مأموریت‌های فضایی سرنشین‌دار آینده دارند.

به عنوان مثال، برنامه «آرتمیس» (Artemis) ناسا امیدوار است که در سال ۲۰۲۶ بتواند انسان را روی ماه فرود بیاورد. به علاوه، این برنامه قرار است راه را برای رسیدن انسان به سیاره سرخ هموار کند. همچنین، انتظار می‌رود که این ماموریت‌ها راه را برای یک آینده دور هموار سازند که انسان بتواند سفر‌های فضایی عمیق‌تری را آغاز کند و شاید به زهره یا حتی فراتر از منظومه شمسی برسد. بنابراین، دانشمندان برای اطمینان یافتن از ایمن ماندن انسان‌ها در فضا می‌خواهند مطمئن شوند که در کنار موشک‌های حامل فضانوردان، درمان پزشکی مبتنی بر فضا نیز پیشرفت می‌کند.

یک مثال سریع که به ذهن می‌رسد، این است که در سال ۲۰۲۱ چگونه «جوزف اشمید» (Josef Schmid) جراح پرواز ناسا، از طریق فناوری «هولولنز» (HoloLens) به ایستگاه فضایی بین‌المللی «هولوپورت» (Holoporte) شد.
براساس توضیحات گروه پژوهشی، ماموریت جراحی رباتیک نه تنها برای افرادی که در حال کاوش فضای خالی هستند، بلکه برای کسانی که روی زمین زندگی می‌کنند نیز می‌تواند سودمند باشد. فریتور گفت: یک متخصص بسیار خوب جراحی می‌تواند با مکان‌های گوناگون تماس بگیرد و در جراحی از راه دور کمک کند. امروزه تنها حدود ۱۰ درصد از اتاق‌های عمل، رباتیک هستند، اما هیچ دلیلی وجود ندارد که ۱۰۰ درصد آن‌ها رباتیک نباشند.

این یک مزیت بسیار مهم برای بیمارستان‌های مناطق روستایی است که متخصصان کمتری دارند و اتاق‌های عمل آن‌ها نیز با محدودیت‌هایی روبه‌رو هستند.

سایر مسافران ایستگاه فضایی بین‌المللی

پزشک رباتیک کوچک در فضاپیمای سیگنوس برای رسیدن به ایستگاه فضایی بین‌المللی تنها نخواهد بود. برای اولین بار، یک دوست رباتیک در آزمایشگاه مداری به آن می‌پیوندد و این دوست، یک بازوی رباتیک است. این بازوی رباتیک پیشتر در محدودیت‌های ایستگاه آزمایش شده است، اما با این مأموریت جدید، گروه امیدوار هستند که آن را در شرایط کاملا بدون فشار آزمایش کنند.

«می مورفی» (May Murphy) مدیر برنامه‌های شرکت «نانورکس» (NanoRacks) گفت: جدا کردن، اتصال مجدد و جابه‌جایی اجسام، همان کار‌هایی هستند که ما در اولین بررسی انجام دادیم. ما به نوعی پیچیدگی را افزایش می‌دهیم، تجهیزات مورد استفاده را خاموش می‌کنیم و روش‌هایی را به کار می‌گیریم که ما را قادر می‌سازند تا کار‌های بیشتری را انجام دهیم.

مورفی ادامه داد: ما می‌توانیم هدفی را فراتر از برداشتن یک جسم در نظر بگیریم. ما اکنون این ظرفیت را نیز داریم تا کار‌های بیشتری را در محیط‌های خشن‌تری انجام دهیم که لزوما نمی‌خواهیم خدمه را در معرض آن‌ها بگذاریم.

در همین حال، «آژانس فضایی اروپا» (ESA) یک چاپ‌گر سه‌بعدی را به فضا خواهد فرستاد که می‌تواند قطعات فلزی کوچک را ایجاد کند. هدف ما این است که ببینیم ساختار فلزی چاپ‌گر سه‌بعدی در فضا چگونه عمل می‌کند و در مقایسه با ساختار‌های چاپ سه‌بعدی روی زمین چگونه خواهد بود. نیمه‌رسانا‌های چاپ سه‌بعدی که اجزای اصلی بیشتر دستگاه‌های الکترونیکی هستند نیز به دلیل مشابهی مورد آزمایش قرار خواهند گرفت.

«مگان اورت» (Meghan Everett) معاون برنامه ایستگاه فضایی بین‌المللی گفت: زمانی که ما در مورد داشتن وسایل نقلیه در فضا برای مدت طولانی و بدون بالا و پایین بردن آن‌ها صحبت می‌کنیم، باید بتوانیم برخی از این قطعات کوچک‌تر را در فضا چاپ کنیم تا یکپارچگی وسایل نقلیه حفظ شود.

به گفته اورت، این کار می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بفهمند آیا می‌توان برخی از موادی را که روی زمین قابل چاپ سه‌بعدی نیستند، در فضا به صورت سه‌بعدی چاپ کرد. وی افزود: برخی از داده‌های اولیه نشان می‌دهند که ما واقعا می‌توانیم محصولات بهتری را در فضا در مقایسه با زمین تولید کنیم که مستقیما به تجهیزات الکترونیکی بهتر با قابلیت‌های تولید انرژی تبدیل می‌شوند.

آزمایش دیگری که پرتاب خواهد شد، به بررسی تأثیرات ریزگرانش بر تحلیل رفتن استخوان می‌پردازد. این آزمایش موسوم به «MABL-A»، نقش سلول‌های مزانشیمی مرتبط با مغز استخوان را بررسی می‌کند و به ارزیابی چگونگی تغییر کردن آن‌ها در رویارویی با محیط فضا می‌پردازد. این آزمایش می‌تواند اطلاعاتی را در مورد از دست رفتن استخوان فضانوردان و پیری انسان ارائه دهد. دکتر «ابا زبیر» (Abba Zubair) استاد آزمایشگاه پزشکی و آسیب‌شناسی در «مایو کلینیک» (Mayo Clinic) گفت: ما ژن‌های دخیل در تشکیل شدن استخوان و چگونگی تأثیر گذاشتن جاذبه را بر آن‌ها بررسی خواهیم کرد.

رایانه و شبکیه چشم

دو آزمایش کلیدی دیگر عبارتند از یک رایانه فضایی و یک چشم مصنوعی که اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، یک شبکیه مصنوعی است.

«نیکول واگنر» (Nicole Wagner) مدیرعامل شرکت «لمبداویژن» (LambdaVision)، هدف خیره‌کننده‌ای دارد. هدف او بازگرداندن بینایی به میلیون‌ها بیمار است که در اثر بیماری‌های دژنراتیو شبکیه و در مرحله نهایی آن‌ها نابینا شده‌اند. از جمله این بیماری‌ها می‌توان «تباهی لکه زرد» یا «دژنراسیون ماکولا» (Macular degeneration) و «ورم رنگیزه‌ای شبکیه» یا «رتینیت پیگمنتوزا» (Retinitis pigmentosa) را نام برد.

واگنر و گروهش برای رسیدن به این هدف سعی دارند تا یک شبکیه مصنوعی مبتنی بر پروتئین بسازند که از طریق فرآیندی به نام «رسوب لایه‌به‌لایه الکترواستاتیک» ساخته می‌شود. به طور خلاصه، این فرآیند شامل قرار دادن چندین لایه از یک پروتئین ویژه روی یک چارچوب است.

در هر حال، همان طور که واگنر توضیح داد، اثرات گرانش می‌توانند این فرآیند را روی زمین مختل کنند و بروز هرگونه نقص در لایه‌ها می‌تواند عملکرد شبکیه مصنوعی را تا حد زیادی از بین ببرد. پرسشی که ایجاد می‌شود، این است که نتیجه در شرایط ریزگرانش چطور خواهد بود. وی افزود: شرکت لمبداویژن تا به امروز بیش از هشت مأموریت را به ایستگاه فضایی بین‌المللی داشته است و آزمایش‌ها نشان داده‌اند که ریزگرانش در واقع لایه‌های همگن بیشتری را تولید می‌کند. بنابراین، لایه‌های نازک بهتری برای شبکیه چشم ایجاد می‌شوند.

واگنر ادامه داد: ما در این ماموریت به دنبال فرستادن یک نوع پودری از پروتئین «باکتریورودوپسین» (Bacteriorhodopsin) به ایستگاه فضایی بین‌المللی هستیم که پس از آن به صورت محلول درمی‌آید. ما از تجهیزات ویژه برای بررسی کیفیت پروتئین استفاده خواهیم کرد که در این مورد، طیف‌سنج‌ها هستند. علاوه بر این، میزان خلوص این پروتئین در ایستگاه فضایی بین‌المللی مورد بررسی قرار خواهد گرفت و برای تایید فرآیند تبدیل پروتئین به محلول استفاده خواهد شد.

«مارک فرناندز» (Mark Fernandez) پژوهشگر ارشد پروژه «اسپیس‌بورن کامپیوتر-۲» (Spaceborne Computer-۲)، یک فرضیه را در مورد رایانه فضایی مطرح کرد. فرناندز گفت: فضانوردان به پیاده‌روی فضایی می‌روند و پس از پایان یافتن روز کاری، دستکش‌های آن‌ها از نظر ساییدگی بررسی می‌شوند. این کار باید توسط هر فضانورد، پس از هر پیاده‌روی فضایی و پیش از استفاده مجدد از دستکش انجام شود.

فرناندز توضیح داد که آن‌ها عکس‌هایی را با وضوح بالا از دستکش‌های احتمالا آلوده می‌گیرند و سپس، عکس‌ها را برای تحلیل ارسال می‌کنند.

پایان یافتن این تحلیل معمولا حدود پنج روز طول می‌کشد. بنابراین، گروه فرناندز به امید حل کردن این مشکل، یک مدل هوش مصنوعی را با همکاری ناسا و شرکت «مایکروسافت» توسعه دادند که می‌تواند تحلیل را مستقیما در ایستگاه انجام دهد و مناطق مورد نظر را به نمایش بگذارد. تکمیل شدن هر کدام حدود ۴۵ ثانیه طول می‌کشد. فرناندز گفت: گروه ما تحلیل DNA را که معمولا در ایستگاه فضایی انجام می‌شود، در حدود ۱۲ دقیقه انجام داد. ما در ادامه، زمان مورد نیاز را از پنج روز به چند دقیقه خواهیم رساند.

فرناندز و گروهش می‌خواهند مطمئن شوند که سرور‌های شرکت اسپیس‌بورن کامپیوتر-۲ به درستی در ایستگاه فضایی بین‌المللی کار می‌کنند.