Scott Kelly strávil 340 dní ve vesmíru. NASA ho porovnávala s dvojčetem, které zůstalo na Zemi

Dne 1. března 2016 seděl Scott Kelly v návratové kabině Sojuzu TMA-18M a vracel se zpátky na Zemi. Vedle něj byli ruští kosmonauti Michail Kornijenko a Sergej Volkov. Kabina přistála v Kazachstánu ve 23:26 východoamerického času, v místním čase už dopoledne 2. března.

Kelly měl za sebou 340 dní na Mezinárodní vesmírné stanici. Odstartoval 27. března 2015 z Bajkonuru a domů se vrátil skoro po roce. Pro amerického astronauta to byl tehdy nejdelší souvislý pobyt ve vesmíru.

Neletěl tam jen proto, aby vydržel dlouho mimo Zemi. NASA potřebovala data. Zajímalo ji, co udělá skoro rok v beztíži s tělem, mozkem, očima, cévami, imunitou, spánkem, genovou expresí, bakteriemi ve střevech a schopností pracovat. Kelly se kvůli tomu stal člověkem, kterého vědci sledovali od krve až po kognitivní testy.

Na Zemi mezitím zůstal jeho jednovaječný bratr Mark Kelly. Také astronaut. Stejné geny, podobná minulost, jiný životní prostor. Scott byl na orbitě, Mark doma. Vznikla z toho jedna z nejznámějších studií v historii kosmické medicíny.

Scott Kelly se narodil 21. února 1964 v Orange v New Jersey. Jeho bratr Mark se narodil o několik minut později. Oba se později dostali k létání, oba sloužili u námořnictva a oba vybrala NASA do stejného programu pro astronauty v roce 1996.

Scott vystudoval elektrotechniku na State University of New York Maritime College a později letecké systémy na University of Tennessee. U námořnictva létal na stíhačkách F-14 Tomcat a F/A-18 Hornet. Prošel školou testovacích pilotů a nalétal tisíce hodin na desítkách typů letadel a kosmických lodí.

Do vesmíru letěl poprvé v prosinci 1999 na raketoplánu Discovery při misi STS-103. Posádka tehdy letěla k Hubbleovu teleskopu a během osmi dnů opravovala a modernizovala přístroje, na kterých závisela další práce astronomů.

Podruhé letěl v roce 2007 jako velitel raketoplánu Endeavour při misi STS-118 k Mezinárodní vesmírné stanici. Potřetí už na ISS nezůstal jen pár dní. V říjnu 2010 odstartoval v ruské lodi Sojuz a na stanici strávil 159 dní. Během té mise se stal velitelem Expedice 26.

Když ho NASA poslala v roce 2015 na skoro roční misi, nebyl žádný nováček. To bylo pro takovou misi důležité. Skoro rok na ISS není jen otázka odvahy. Člověk musí zvládnout techniku, rutinu, samotu, práci v mezinárodní posádce i návrat do těla, které si odvyklo gravitaci.

Scott Kelly a Michail Kornijenko odstartovali 27. března 2015 z kosmodromu Bajkonur v Kazachstánu. Spolu s nimi letěl Gennadij Padalka. Loď Sojuz TMA-16M se připojila k Mezinárodní vesmírné stanici a Kelly s Kornijenkem začali misi, která měla trvat skoro dvakrát déle než běžný pobyt na ISS.

Na stanici nebyli sami. Během jejich mise se na palubě vystřídali další astronauti. Kelly pracoval jako palubní inženýr v Expedici 43 a 44, později jako velitel Expedice 45 a 46. Kornijenko byl ruským protějškem dlouhodobé části mise.

Běžný den na ISS nevypadá jako filmové dobrodružství. Posádka kontroluje systémy stanice, opravuje vybavení, cvičí, dělá experimenty, mluví s řídicími středisky, fotografuje Zemi, čistí filtry, připravuje nákladní lodě a řeší drobné poruchy. Kelly k tomu měl navíc sérii měření, která se týkala přímo jeho těla.

Odebíral krev, sliny a moč. Některé vzorky se ukládaly do mrazáků na stanici a vracely na Zemi později. Měřily se oči, cévy, imunitní reakce, spánek, výkon v testech, nálada, mikrobiom i změny na úrovni buněk. Na stanici také dostal očkování proti chřipce, aby vědci mohli sledovat reakci imunitního systému.

Na Zemi dělal Mark Kelly podobné testy. Nežil samozřejmě stejným životem jako Scott. Neměl beztíži, radiaci ani uzavřenou stanici. Vědcům ale pomohl jako srovnávací osoba se stejnou genetickou výbavou.

Na ISS se pro člověka žije jinak než dole na zemi. Stanice obletí Zemi zhruba za 90 minut. Astronaut vidí mnoho východů a západů Slunce za den, ale práce se neřídí romantickým pohledem z okna. Řídí se plánem.

Kelly cvičil každý den. Musel. Bez pravidelného cvičení by svaly a kosti v beztíži ztrácely sílu rychleji. Astronauti na stanici běhají na pásu, používají rotoped a cvičební zařízení, které nahrazuje zátěž činkami. I tak se po návratu na Zemi tělo musí znovu učit pracovat s vlastní vahou.

Jídlo bylo balené a přesně plánované. Voda se recyklovala. Spánek probíhal v malém prostoru, kde člověk neleží na matraci, ale připoutá se, aby neplaval kabinou. Soukromí bylo omezené. Ven nešlo vyjít. Nebyl tam žádný vítr, déšť, vůně trávy ani obyčejná procházka na čerstvém vzduchu.

Kelly během mise pořizoval fotografie Země a sdílel je na sociálních sítích. Lidé na Zemi viděli pouště, města, bouře, polární záře i poslední východ Slunce před návratem. Pro vědce ale byla důležitější jiné záznamy: krevní markery, změny v genech, tlak tekutin v těle, zrak a výsledky testů po přistání.

Během roční mise se na stanici provedlo téměř 400 výzkumných úkolů. Kelly a Kornijenko byli součástí širší práce, která měla připravit delší lety mimo nízkou oběžnou dráhu. NASA tehdy mluvila hlavně o budoucích cestách k Marsu.

NASA Twins Study, studie dvojčat, byla zvláštní tím, že NASA nemusela hledat běžnou kontrolní skupinu. Měla k dispozici dva lidi se stejnou genetickou výbavou a podobnou profesní minulostí. Scott letěl na ISS a Mark zůstal na Zemi.

Mark Kelly byl bývalý astronaut, pilot námořnictva a velitel raketoplánu. Věděl, co znamená astronautický výcvik, lékařské testy i přesné procedury. To z něj dělalo pro vědce cennější srovnání než běžného dobrovolníka.

Studie se nesnažila říct, že jeden člověk na Zemi a jeden člověk ve vesmíru stačí k definitivnímu popisu lidského těla. Vědci věděli, že vzorek je malý. Šlo o jedinečnou možnost sledovat velké množství změn u dvojčat v reálné misi a potom z toho připravit přesnější otázky pro další výzkum.

Pracovalo na tom deset výzkumných týmů. Každý sledoval jinou oblast. Jedni řešili genetickou aktivitu, jiní imunitu, další metabolismus, mikrobiom, bílkoviny v těle, cévy, oči nebo kognitivní výkon. Výsledky potom spojili do jedné velké analýzy.

Dne 1. března 2016 se Sojuz TMA-18M odpojil od stanice. V kabině byli Kelly, Kornijenko a Volkov. Po sestupu atmosférou přistáli jihovýchodně od města Žezkazgan v Kazachstánu. Návrat ze Sojuzu není žádné pohodlné přistání na letišti. Kabina se řítí atmosférou, brzdí padáky a poslední náraz zmírní motory těsně nad zemí. Po skoro roce v beztíži pak člověk najednou cítí vlastní tělo jinak. Hlava, záda, nohy, žaludek, rovnováha. Všechno se vrací do gravitace najednou a okamžitě.

Záchranné týmy otevřely kabinu a pomohly posádce ven. Astronauti po návratu ze Sojuzu často sedí v křeslech venku na stepi, zabalení proti chladu, a lékaři je kontrolují hned na místě. Kelly byl při vědomí, usmíval se a ukazoval palec nahoru. Tím ale začala další část mise.

Vědci potřebovali data po přistání. Část změn se dá zachytit jen okamžitě po návratu. Některé věci se vrátí do normálu rychle, jiné pomalu, další mohou zůstat měřitelné i později. Kelly měl za sebou 340 dní na stanici, více než pět tisíc obletů Země a tři výstupy do volného prostoru během této mise.

Celkem v kariéře nasbíral přes 520 dní ve vesmíru. Krátce po návratu oznámil odchod z NASA a agenturu opustil k 1. dubnu 2016.

Výsledky Twins Study vyšly v roce 2019 v časopise Science. Ukázaly, že lidské tělo se dokáže dlouhému letu přizpůsobit lépe, než by si člověk mohl myslet. Mnoho změn se po návratu postupně vrátilo k původním hodnotám. To se týkalo například některých imunitních reakcí, epigenetických změn, střevních bakterií, tělesné hmotnosti a metabolitů v séru.

Některé změny ale zůstaly měřitelné déle. Vědci sledovali malou část změn v genové expresi, dynamiku telomer, poškození DNA, změny na krční tepně, změny očí a některé kognitivní funkce. Neznamenalo to, že se z Kellyho stal jiný člověk. Znamenalo to, že dlouhý pobyt ve vesmíru nechává v těle stopy.

Jedním z témat byly telomery, koncové části chromozomů. U Scotta se během letu prodloužily víc, než vědci čekali, po návratu se zase zkracovaly. Další část studie ukázala změny v genové aktivitě související mimo jiné s imunitou, opravou DNA, kostní tkání a reakcí těla na prostředí s nižší hladinou kyslíku a vyšší hladinou oxidu uhličitého.

Vědci sledovali také tekutiny v těle. V beztíži se přesouvají směrem k horní části těla. To může souviset se změnami zraku, které se u astronautů objevují. U Kellyho se zkoumaly oči, cévy i bílkoviny v moči, aby se lépe pochopilo, proč se některým lidem ve vesmíru mění tvar očních struktur nebo ostrost vidění.

Kellyho mise byla často spojovaná s cestou na Mars. Let tam a zpět by mohl trvat přibližně tři roky. To je mnohem víc než 340 dní na ISS. Stanice navíc létá blízko Země, pod ochranou jejího magnetického pole. Cesta k Marsu by znamenala jiné riziko radiace, jinou izolaci a menší možnost rychlé pomoci.

NASA proto potřebovala vědět, co se s člověkem děje při dlouhém letu už na stanici. Jak rychle se mění tělo. Které změny se vracejí. Co se zhorší až po přistání. Jak reaguje imunita. Jak se chová zrak. Jak dlouho člověk dokáže spolehlivě pracovat.

Kellyho rok ve vesmíru nedal odpověď na všechno. Ani nemohl. Jeden astronaut a jedno dvojče na Zemi nejsou konečný důkaz pro všechny budoucí posádky. Studie ale ukázala, kde hledat dál. Další astronauti už mohli být sledováni s přesnějšími otázkami.

Jeho bratr Mark Kelly po kariéře astronauta vstoupil do politiky a stal se americkým senátorem za Arizonu. Scott se po návratu z ISS stal jednou z nejznámějších tváří moderního amerického programu pilotovaných letů. Vystupoval na přednáškách, psal knihy a mluvil o tom, co dlouhý pobyt ve vesmíru dělá s člověkem.

Zdroje:

https://www.nasa.gov/wp-content/uploads/2021/11/kellysj.pdf

https://www.nasa.gov/news-release/nasa-astronaut-scott-kelly-returns-safely-to-earth-after-one-year-mission/

https://www.nasa.gov/missions/station/looking-back-at-the-yearinspace/

https://www.nasa.gov/humans-in-space/twins-study/

https://www.nasa.gov/humans-in-space/nasas-twins-study-results-published-in-science-journal/

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aau8650

https://www.britannica.com/biography/Scott-Kelly

https://www.scottkelly.com/