Технологическая лаборатория
В космосе проходят сотни научных экспериментов. Они совершенно уникальны, так как нигде на Земле невозможно воссоздать условия, которые есть на орбите. Расскажем про самые интересные направления.
Печать живых тканей на 3D-принтере
В конце прошлого года медицинская компания «Инвитро» отправила на МКС разработанный учеными лаборатории биопринтер «Орган.Авт». С его помощью космонавт Олег Кононенко провел эксперимент по печати тканей щитовидной железы мыши и хряща человека. На формирование микроорганов ушли сутки, это быстрее, чем на Земле. Напечатанная на биопринетере щитовидная железа внешне не похожа на естественную, но такая задача и не ставилась, главное — внутреннее структурное сходство, и его удалось добиться. После возвращения напечатанных тканей на Землю исследователи убедились в том, что клетки живые и в них не произошло патологических изменений. Главным результатом стал сам факт, что устройство на орбите успешно работает, а некоторые нюансы процесса печати живых тканей на 3D-принтере в космосе оказались даже лучше, чем на Земле. Например, в невесомости на МКС микроорганы собираются идеально в середине кюветы (съемные емкости, в которых происходит печать), а на Земле из-за силы тяжести они могут смещаться в сторону. Эта технология может пригодится, в частности, для пополнения рациона космонавтов искусственным мясом, выращенном в лаборатории на МКС.
Грызуны в эксперименте по старению
Космонавтам приходится проводить и не самые приятные опыты. Например, с грызунами. Один из экспериментов включает наблюдение за живыми особями: «жилой отсек» с мышами размещается на борту МКС. Две недели животные адаптируются к условиям микрогравитации, затем космонавты проводят биомедицинские исследования на грызунах, вводят им вакцину (в частности, столбнячный токсин). Через две недели грызунов умерщвляют с помощью инъекции. После этого проводится кровопускание путем пункции сердца, у мышей удаляется селезенка, ее замораживают в холодильной камере при температуре -80°С. Кровь сепарируют с помощью центрифуги, и сыворотку крови также замораживают до момента их возвращения на Землю. Специалисты МКС используют грызунов в частности для того, чтобы понять, как пребывание на МКС влияет на старение живых организмов и есть ли подобная опасность для космонавтов.
Исследование людей в космосе
На МКС проводится огромное количество опытов по изучению человеческого организма в условиях космоса. Одни ученые проверяют болевую чувствительность космонавтов, делая им «больно» на Земле и на орбите, а потом сравнивая эти болевые ощущения. Другие пытаются предотвратить ухудшение зрения. По статистике, у более чем половины астронавтов после космических путешествий наблюдаются анатомические изменения в глазах, падает зрение. Предположительно, это связано со смещением жидкости во время космического полета и увеличением давления на глазное дно. Для изучения этого феномена проводится эксперимент Fluid Shifts – совместный российско-американский медицинский проект.
Как чувствует себя человек, находясь в длительной изоляции? Ученые проводят огромное число опытов на людях, как в космосе, так и на Земле. Космонавты ведут личные журналы, где пишут о работе, общении с внешним миром, адаптации, общении, своем самочувствии. В долгосрочной перспективе изоляция приводит к психологическим проблемам, поэтому с каждым участником полета работает психолог.
Терминатор и серебристые облака
Эксперимент «Терминатор» должен помочь разгадке происхождения серебристых облаков. Официальная наука считает, что эти облака концентрируются в диапазоне 54 градуса северной широты и выше и 54 градуса южной широты и ниже. Космонавты-фотографы, в том числе Федор Юрчихин, побывавший в пяти космических полетах общей продолжительностью 672 суток, смогли зафиксировать серебристые облака на экваторе —в абсолютно непредсказуемом месте.
Геофизический эксперимент «Терминатор», инициированный Институтом прикладной геофизики имени академика Е. К. Федорова, подразумевает проведение измерений в окрестности солнечного терминатора (это линия светораздела между днем и ночью) и изучение слоистых атмосферных структур (эмиссионных атмосферных слоев и серебристых облаков) на высотах верхней мезосферы – нижней термосферы. Космонавты при изучении серебристых облаков должны будут фотографировать их одновременно в четырех длинах волн, расположенных в видимом и ближнем инфракрасном участках спектра.
«Терминатор» может помочь формированию глобальной системы контроля волновых потоков, распространяющихся из нижней атмосферы в верхнюю, а в будущем возможно поспособствует созданию технологий космического мониторинга нового поколения.
Аквариум
Как чувствуют себя рыбы в условиях космического полета? На борту МКС прошел эксперимент «Аквариум»: более 90 суток наблюдали космонавты за поведением рыб и мальков в условиях невесомости. Было установлено, что в полете произошло комплексное изменение экспрессии генов рыб, впервые выявлен факт возможности восприятия и передачи в ряду поколений экологической информации сухими диапаузирующими эмбрионами.
Российские и японские ученые совместно изучили замкнутую экологическую систему и оценили, как она работает в условиях микрогравитации. Выяснилось интересное: ухудшение среды обитания заставляет многие организмы, особенно водные, впадать в состояние биологического покоя, которое может длится до сотен лет и дольше. Если это касается вредных организмов-паразитов, то это создает серьезную проблему как для организации межпланетного карантина, так и для биологической безопасности внутри корабля. В то же время виды животных и растений, которые могут понадобиться для дальних полетов, демонстрировали снижение жизнеспособности, что может стать важным препятствием для длительных космических перевозок и последующей культивации биологических систем жизнеобеспечения вне земной биосферы, в том числе на планетарных станциях.
Муравьиная разведка
Однажды в космос было отправлено 800 муравьев. Ученые на МКС, используя камеры и специальное программное обеспечение, провели анализ их передвижения и уровня взаимодействия. Оказалось, что в замкнутом пространстве эти насекомые двигаются по кругу, стараясь занять как можно меньшую площадь, тогда как в природе в условиях неограниченного пространства они двигаются по прямой линии. Полученную информацию относительно поведения муравьев в условиях микрогравитации можно использовать для построения различных алгоритмов или решения определенных математических проблем. Так, например, «муравьиные» алгоритмы могли бы помочь ученым разработать более дешевые и эффективные стратегии роботизированного поиска и разведки.
Робот Fedor
Человекоподобный робот FEDOR отправился на МКС 22 августа. В основном, проводимые эксперименты были связаны с отработкой мелкой моторики руки в условиях невесомости. В частности, робот использовал дрель, полотенце, проводил стыковку электросоединителей и некоторые другие операции. При этом космонавты столкнулись с рядом проблем при работе с FEDORом. Например, Овчинин испытывал проблемы с включением электропитания робота и рассматривал вариант "стукнуть по роботу молотком", однако это в итоге не понадобилось.
FEDOR устроен по принципу "аватара". В нынешней версии им управляет космонавт на МКС с помощью специального экзоскелета, позволяющего роботу повторять движения человека. В будущем робота планируется использовать для работы в открытом космосе и в российской Лунной программе.
Космические технологии будущего
Будущее сферы космических технологий обещает быть невероятно интересным! Очень хотелось бы верить в то, что все мы сможем дожить хотя бы до начала реализации тех идей и миссий, которые сегодня планируются. Некоторые представленные концепции выглядят как вполне логичный шаг развития в правильном направлении, другие же кажутся совершенно безумными и даже самоубийственными идеями. Однако и у первых, и у вторых есть реальный шанс.
Экскурсию провела Толкачева Светлана Михайловна