Problemi svemirske medicine. Projekt iz astronomije i biologije na temu "kozmonautika". Povijest razvoja znanosti

Druga polovica 20. stoljeća bila obilježena ne samo teorijskim istraživanjima za pronalaženje načina za razvoj svemir, ali i praktična izrada i lansiranje automatskih vozila u orbite bliske Zemlji i drugim planetima, prvi let s ljudskom posadom u svemir i dugotrajni letovi na orbitalnim postajama te slijetanje čovjeka na površinu Mjeseca. Teorijska istraživanja u području svemirske tehnologije i dizajna upravljanih letjelica dramatično su potaknula razvoj mnogih znanosti, uključujući i novu granu znanja - svemirsku medicinu.

Glavni ciljevi svemirske medicine su sljedeći:

osiguravanje vitalne aktivnosti i sigurnosti astronauta u svim fazama svemirskog leta, održavanje njegovog zdravlja i visokih performansi;

proučavanje utjecaja uvjeta svemirskog leta na ljudski organizam, uključujući proučavanje fenomenologije i mehanizama nastanka pomaka fizioloških parametara u svemirskom letu;

razvoj metoda za prevenciju i pružanje medicinske pomoći astronautu u slučaju štetnih događaja povezanih s utjecajem uvjeta leta na ljudsko tijelo;

razvoj metoda za odabir i obuku kozmonauta;

Svemirska medicina u svom povijesnom razvoju prošla je put od modeliranja čimbenika svemirskih letova u laboratorijskim uvjetima i tijekom letova životinja na raketama i satelitima do istraživanja vezanih uz dugotrajne letove orbitalnih postaja i letove međunarodnih posada.

U formiranju i razvoju svemirske biologije i medicine u SSSR-u važni su bili radovi utemeljitelja astronautike K.E. Tsiolkovsky, F.A. Zandera i drugih, koji su formulirali niz bioloških problema čije je rješavanje trebalo biti nužan preduvjet za ljudsko istraživanje svemira. Teorijski aspekti svemirske biologije i medicine temelje se na klasičnim načelima utemeljitelja prirodnih znanosti kao što su I.M. Sechenov, K.A. Timirjazev, I.P. Pavlov, V.V. Dokuchaev, L.A. Orbelija i drugih, u čijim se radovima doktrina interakcije organizma i vanjskog okoliša odražava kao crvena nit, razvijena su temeljna pitanja prilagodbe organizma promjenjivim uvjetima okoliša.

Radovi provedeni u području zrakoplovne medicine, kao i istraživanja provedena na biofizičkim raketama i svemirskim letjelicama 50-60-ih godina, odigrali su veliku ulogu u formiranju niza odredbi i odjeljaka svemirske medicine.

Praktično istraživanje svemira uz pomoć letova s ​​posadom počelo je povijesnim letom Yu.A. Gagarin, prvi svjetski kozmonaut, počinio je 12. travnja 1961. na letjelici Vostok. Svi se sjećamo njegove jednostavne ljudske fraze. „Idemo“, izgovoreno prilikom lansiranja svemirske letjelice Vostok.Ta je fraza jezgrovito, a ujedno i prilično sažeto okarakterizirala najveće postignuće čovječanstva. Između ostalog, let Yu.A. Gagarina bio je ispit zrelosti kako kozmonautike općenito, tako i posebno svemirske medicine.

Medicinska i biološka istraživanja provedena prije ovog leta i sustav za održavanje života razvijen na njihovoj osnovi omogućili su normalne životne uvjete u kabini svemirske letjelice potrebne astronautu za završetak leta. Sustav selekcije i obuke kozmonauta stvoren u to vrijeme, sustav biotelemetrijskog praćenja stanja i performansi osobe u letu i higijenskih parametara kabine odredili su mogućnost i sigurnost leta.

Međutim, sav dosadašnji rad, svi brojni letovi životinja na svemirski brodovi nije mogao odgovoriti na neka pitanja vezana uz ljudski let. Tako je, na primjer, prije leta Yu.A. Gagarin nije znao kako uvjeti bestežinskog stanja utječu na čisto ljudske funkcije: razmišljanje, pamćenje, koordinaciju pokreta, percepciju okolnog svijeta itd. Tek je let prvog čovjeka u svemir pokazao da te funkcije ne doživljavaju značajne promjene u bestežinskom stanju. Zato je Yu.A. Gagarina u cijelom svijetu nazivaju pionirom "zvjezdanih puteva", čovjekom koji je otvorio put svim kasnijim letovima s ljudskom posadom.

U 20 godina koje su prošle od leta Yu.A. Gagarina, čovječanstvo je postojano i sveobuhvatno nastavilo istraživati ​​svemir. A u vezi s ovom slavnom obljetnicom, čini se da postoji prilika ne samo za analizu današnjih dostignuća u svemirskoj medicini, već i za povijesni izlet u prošlost i desetljeća koja su joj prethodila.

Kroz cijeli svoj razvoj svemirski letovi mogu se podijeliti u nekoliko faza. Prva faza bila je priprema ljudskog leta u svemir i obuhvatila je značajno vremensko razdoblje. Popraćen je istraživanjima kao što su: 1) generalizacija podataka iz fiziologije i zrakoplovne medicine koji su proučavali utjecaj nepovoljnih čimbenika okoliša na tijelo životinja i ljudi; 2) provođenje brojnih laboratorijskih istraživanja u kojima su simulirani neki čimbenici svemirskog leta i proučavan njihov učinak na ljudski organizam; 3) posebno pripremljeni pokusi na životinjama tijekom letova raketa u gornje slojeve atmosfere, kao i tijekom orbitalnih letova na umjetnim Zemljinim satelitima.

Glavni zadaci u to vrijeme bili su usmjereni na proučavanje pitanja temeljne mogućnosti ljudskog leta u svemir i rješavanje problema stvaranja sustava koji bi osigurali boravak osobe u kabini svemirske letjelice tijekom orbitalnog leta. Činjenica je da je u to vrijeme postojalo jasno mišljenje niza prilično autoritativnih znanstvenika o nekompatibilnosti ljudskog života s uvjetima dugotrajnog bestežinskog stanja, jer bi to navodno moglo uzrokovati značajne poremećaje u funkciji disanja i cirkulacije krvi. Osim toga, bojali su se da osoba možda neće moći izdržati psihički stres leta.

U našoj zemlji od ranih 50-ih godina prošlog stoljeća proveden je niz istraživanja na životinjama tijekom vertikalnog lansiranja raketa na visine od 100, 200 i 450 km. Ukupno su u Sovjetskom Savezu na rakete lansirana 52 psa, a trajanje bestežinskog stanja, ovisno o visini leta, kretalo se od 4 do 10 minuta. Analiza rezultata ovih istraživanja pokazala je da su tijekom leta rakete uočene samo umjerene promjene fizioloških parametara, koje su se manifestirale u povećanom broju otkucaja srca i povećanom krvni tlak kada su izloženi ubrzanjima tijekom polijetanja i slijetanja rakete (s tendencijom normalizacije ili čak smanjenja ovih pokazatelja dok su u nultoj gravitaciji).

Općenito, izloženost čimbenicima leta rakete nije uzrokovala značajnije poremećaje u fiziološkim funkcijama životinja. Biološki eksperimenti tijekom vertikalnih lansiranja raketa pokazali su da psi mogu na zadovoljavajući način izdržati prilično velika preopterećenja i kratkotrajno bestežinsko stanje.

Godine 1957. SSSR je s psom Laikom lansirao drugi umjetni Zemljin satelit. Ovaj događaj bio je od temeljne važnosti za svemirsku medicinu, jer je po prvi put omogućio visoko organiziranoj životinji da dovoljno dugo ostane u bestežinskom stanju. Kao rezultat toga, utvrđena je zadovoljavajuća tolerancija životinja na uvjete svemirskog leta. Naknadni pokusi sa šest pasa tijekom letova drugog, trećeg, četvrtog i petog sovjetskog satelita koji su se vraćali na Zemlju pružili su obilje materijala o reakcijama glavnih fizioloških sustava organizmi visokoorganiziranih životinja (u letu i na Zemlji, uključujući i razdoblje nakon leta).

U kabinama tih istih satelitskih brodova nalazili su se biološki objekti različite složenosti: mikroorganizmi, sjemenke raznih biljaka, kulture tumorskih stanica ljudskog epitela, male očuvane površine zečje i ljudske kože, kukci, crno-bijeli laboratorijski miševi i štakori, zamorci. Sve studije provedene uz pomoć satelita dale su opsežan eksperimentalni materijal koji je znanstvenike čvrsto uvjerio u sigurnost ljudskog leta (sa zdravstvenog gledišta) u svemiru.

Do sličnih zaključaka došli su i američki znanstvenici koji su nešto kasnije proveli istraživanje na majmunima tijekom suborbitalnih i orbitalnih (dvije orbite) letova svemirskih letjelica (1961.).

U istom razdoblju riješeni su i zadaci stvaranja sustava za održavanje života astronauta - sustav za opskrbu kabine kisikom, uklanjanje ugljični dioksid i štetnih nečistoća, kao i prehrana, opskrba vodom, medicinski nadzor i zbrinjavanje ljudskih otpadnih proizvoda. Specijalisti svemirske medicine izravno su sudjelovali u ovom radu.

Drugu fazu, koja se poklopila s prvim desetljećem letova s ​​ljudskom posadom (1961.-1970.), karakterizirali su kratkotrajni ljudski svemirski letovi (od jedne orbite za 108 minuta do 18 dana). Započinje povijesnim letom Yu.A. Gagarin.

Medicinski rezultati biološka istraživanja, provedeno tijekom tog vremena, pouzdano je dokazalo ne samo mogućnost boravka osobe u uvjetima svemirskog leta, već i održavanje njegove dovoljne učinkovitosti pri obavljanju različitih zadataka u kabini svemirske letjelice ograničenog volumena i pri radu u nepodržanom prostoru izvan svemirske letjelice. Međutim, identificiran je niz promjena u motoričkoj sferi, kardiovaskularnom sustavu, krvnom sustavu i drugim sustavima ljudskog tijela.

Također je utvrđeno da prilagodba astronauta na uobičajene uvjete zemaljskog postojanja nakon svemirskih letova u trajanju od 18 dana prolazi uz određene poteškoće i praćena je izraženijom napetošću u regulatornim mehanizmima od prilagodbe astronauta bestežinskom stanju. Stoga je uz daljnje povećanje vremena leta bilo potrebno stvoriti sustave odgovarajućih preventivnih mjera, poboljšati sustave medicinskog nadzora i razviti metode za predviđanje stanja članova posade tijekom leta i nakon njegovog završetka.

Tijekom letova s ​​ljudskom posadom u okviru ovih programa, uz medicinska istraživanja posade, vršeni su i biološki pokusi. Tako su na brodovima "Vostok-3", "Vostok-6", "Voskhod", "Voskhod-2", "Soyuz" bili takvi biološki objekti kao što su lizogene bakterije, klorela, tradescantia, hela stanice; normalne i kancerogene ljudske stanice, suho sjeme biljaka, kornjače.

Treća faza svemirskih letova s ​​ljudskom posadom povezana je s dugotrajnim letovima astronauta na orbitalnim postajama; podudara se s prošlim desetljećem (1971. -1980.). Posebnost letova s ​​ljudskom posadom u ovoj fazi, pored značajnog trajanja boravka osobe u letu, je povećanje količine slobodnog prostora u stambenim prostorijama - od kabine svemirske letjelice do prostranih stambenih prostora unutar orbitalne stanice. Posljednja okolnost imala je dvojako značenje za svemirsku medicinu: s jedne strane, postalo je moguće postaviti na stanicu raznovrsnu opremu za medicinska i biološka istraživanja i sredstva za sprječavanje štetnih učinaka bestežinskog stanja, as druge strane, značajno smanjiti utjecaj na ljudsko tijelo čimbenika koji ograničavaju motoričku aktivnost - hipokinezija (tj. povezana s malim veličinama slobodnog prostora).

Treba reći da se na orbitalnim stanicama mogu stvoriti ugodniji uvjeti za život, osobnu higijenu i sl. A korištenje kompleksa preventivnih sredstava može značajno ublažiti nuspojave tijela na bestežinsko stanje, što ima veliki pozitivan učinak. Međutim, s druge strane, to u određenoj mjeri ublažava reakcije ljudskog tijela na bestežinsko stanje, što otežava analizu nastalih promjena za različite sustave ljudskog tijela koje su karakteristične za uvjete bestežinskog stanja.

Prva dugoročna orbitalna stanica (Salyut) lansirana je u SSSR-u 1971. U narednim godinama, letovi s posadom izvedeni su na orbitalnim postajama Salyut-3, -4, -5, -6 (s četvrtom glavnom ekspedicijom stanice Saljut 6" bio je u svemiru 185 dana). Brojna medicinska i biološka istraživanja provedena tijekom leta orbitalnih stanica pokazala su da s povećanjem trajanja boravka osobe u svemiru općenito nije bilo progresije u težini reakcija tijela na uvjete leta.

Korišteni kompleksi preventivnih sredstava osigurali su održavanje dobrog zdravlja i performansi astronauta tijekom takvih letova, a također su pomogli uglađivanju reakcija i olakšali prilagodbu na zemaljske uvjete u razdoblju nakon leta. Važno je napomenuti da provedene medicinske studije nisu otkrile nikakve promjene u tijelima astronauta koje bi spriječile sustavno povećanje trajanja leta. Istodobno, otkrivene su funkcionalne promjene u nekim tjelesnim sustavima, koje su predmet daljnjeg razmatranja.

GOU licej br. 000

Kalininski okrug Sankt Peterburga

Istraživanje

Medicinska i biološka istraživanja u svemiru

Guršev Oleg

Voditeljica: nastavnica biologije

Sankt Peterburg, 2011

Uvod 2

Početak biomedicinskih istraživanja sredinom 20. stoljeća. 3

Utjecaj letova u svemir na ljudski organizam. 6

Egzobiologija. 10

Perspektive razvoja istraživanja. 14

Popis korištenih izvora. 17

Dodatak (prezentacije, pokusi) 18

Uvod

Svemirska biologija i medicina- složena znanost koja proučava karakteristike života ljudi i drugih organizama u uvjetima svemirskog leta. Glavni zadatak istraživanja u području svemirske biologije i medicine je razvoj sredstava i metoda održavanja života, očuvanja zdravlja i performansi članova posade svemirskih letjelica i postaja tijekom letova različitog trajanja i stupnja složenosti. Svemirska biologija i medicina neraskidivo su povezane s kozmonautikom, astronomijom, astrofizikom, geofizikom, biologijom, zrakoplovnom medicinom i mnogim drugim znanostima.

Relevantnost teme je prilično velika u našem modernom i brzom 21. stoljeću.

Zainteresirala me tema “Medicinska i biološka istraživanja”. prošle godine dva, budući da sam se odlučila za izbor zanimanja, odlučila sam napraviti znanstveni rad na ovu temu.

2011. je obljetnička godina - 50 godina od prvog ljudskog leta u svemir.

Početak biomedicinskih istraživanja u srediniXXstoljeća

Sljedeće prekretnice smatraju se polazištima razvoja svemirske biologije i medicine: 1949. - prvi put je postalo moguće provoditi biološka istraživanja tijekom raketnih letova; 1957. - prvi put je na drugom umjetnom Zemljinom satelitu u orbitalni let blizu Zemlje poslano živo biće (pas Laika); 1961. - Završen prvi let s ljudskom posadom u svemir. Kako bi se znanstveno potkrijepila mogućnost medicinski sigurnog ljudskog leta u svemir, proučavana je podnošljivost utjecaja karakterističnih za lansiranje, orbitalni let, spuštanje i slijetanje na Zemlju svemirskih letjelica (SV), te rad biotelemetrijske opreme i opreme za održavanje života. testiran je sustav za astronaute. Glavna pozornost posvećena je proučavanju utjecaja bestežinskog stanja i kozmičkog zračenja na tijelo.

Lajka (pas kozmonaut) 1957

R rezultati dobiveni tijekom bioloških eksperimenata na raketama, drugom umjetnom satelitu (1957.), rotirajućim letjelicama-satelitima (1960.-1961.), u kombinaciji s podacima zemaljskih kliničkih, fizioloških, psiholoških, higijenskih i drugih studija, zapravo su otvorili put čovjeku u svemir. Osim toga, biološki pokusi u svemiru u fazi pripreme za prvi ljudski svemirski let omogućili su identificiranje niza funkcionalnih promjena koje se događaju u tijelu pod utjecajem čimbenika leta, što je bila osnova za planiranje kasnijih pokusa na životinjama. i biljni organizmi u letovima svemirskih letjelica s ljudskom posadom, orbitalnih postaja i biosatelita. Prvi svjetski biološki satelit s pokusnom životinjom - psom "Lajkom". Lansiran u orbitu 3. studenog 1957. I ostao tamo 5 mjeseci. Satelit je postojao u orbiti do 14. travnja 1958. Satelit je imao dva radio odašiljača, telemetrijski sustav, softverski uređaj, znanstvene instrumente za proučavanje zračenja Sunca i kozmičkih zraka, sustave regeneracije i toplinske kontrole za održavanje uvjeta u kabini. nužna za postojanje životinje. Dobivene su prve znanstvene informacije o stanju živog organizma u uvjetima svemirskog leta.

Dostignuća u području svemirske biologije i medicine uvelike su predodredila uspjehe u razvoju astronautike s posadom. Uz letenje , izvedenog 12. travnja 1961., vrijedi istaknuti takve epohalne događaje u povijesti astronautike, poput slijetanja astronauta 21. srpnja 1969. Armstrong(N. Armstrong) i Aldrina(E. Aldrin) na površinu Mjeseca i višemjesečne (do godinu dana) letove posada na orbitalnim postajama Saljut i Mir. To je omogućeno zahvaljujući razvoju teorijske osnove svemirska biologija i medicina, metodologija provođenja medicinskih i bioloških istraživanja u svemirskim letovima, opravdanost i primjena metoda selekcije i predletne obuke astronauta, kao i razvoj opreme za održavanje života, medicinski nadzor, očuvanje zdravlja i sposobnosti članova posade u letu.

Tim Apollo 11 (s lijeva na desno): Neil. A. Armstrong, pilot zapovjednog modula Michael Collins, zapovjednik Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Utjecaj letova u svemir na ljudski organizam

Tijekom svemirskog leta na ljudski organizam djeluje kompleks čimbenika koji se odnose na dinamiku leta (ubrzanje, vibracije, buka, bestežinsko stanje), boravak u zatvorenoj prostoriji ograničenog volumena (promijenjeno plinsko okruženje, hipokinezija, neuroemocionalni stres itd.). ), kao i čimbenici svemira kao staništa (kozmičko zračenje, ultraljubičasto zračenje i dr.).

Na početku i na kraju svemirskog leta tijelo je pod utjecajem linearnih ubrzanja . Njihove vrijednosti, gradijent porasta, vrijeme i smjer djelovanja u razdoblju lansiranja i ubacivanja letjelice u nisku Zemljinu orbitu ovise o karakteristikama raketno-svemirskog kompleksa, au razdoblju povratka na Zemlju - o balističke karakteristike let i tip svemirske letjelice. Izvođenje manevara u orbiti također je popraćeno utjecajem ubrzanja na tijelo, ali su njihove veličine tijekom letova modernih svemirskih letjelica beznačajne.

Lansiranje svemirske letjelice Soyuz TMA-18 u International svemirska postaja s kozmodroma Baikonur

Osnovne informacije o djelovanju ubrzanja na ljudski organizam i načinima zaštite od njihovog štetnog djelovanja dobivene su istraživanjima u području zrakoplovne medicine, a svemirska biologija i medicina samo su dopunile te podatke. Utvrđeno je da boravak u uvjetima bestežinskog stanja, osobito dugo vremena, dovodi do smanjenja otpornosti tijela na učinke ubrzanja. U tom smislu, nekoliko dana prije spuštanja iz orbite, astronauti prelaze na poseban režim tjelesnog treninga, a neposredno prije spuštanja dobivaju dodatke vode i soli za povećanje stupnja hidracije tijela i volumena cirkulirajuće krvi. Razvijene su posebne stolice - potpore i anti-g odijela, što osigurava povećanu toleranciju na ubrzanje pri povratku astronauta na Zemlju.

Među svim čimbenicima svemirskih letova konstantan iu laboratorijskim uvjetima praktički neponovljiv je bestežinsko stanje. Njegov utjecaj na tijelo je raznolik. Javljaju se kako nespecifične adaptivne reakcije karakteristične za kronični stres, tako i različite specifične promjene uslijed poremećaja interakcije osjetilni sustavi tijela, redistribucija krvi u gornju polovicu tijela, smanjenje dinamičkih i gotovo potpuno uklanjanje statičkih opterećenja na mišićno-koštani sustav.

ISS ljeto 2008

Ispitivanja kozmonauta i brojni eksperimenti na životinjama tijekom letova biosatelita Cosmos omogućili su da se utvrdi da vodeća uloga u pojavi specifičnih reakcija objedinjenih u kompleks simptoma svemirskog oblika mučnine (bolesti) pripada vestibularnom aparatu. . To je zbog povećanja ekscitabilnosti receptora otolita i polukružnog kanala u bestežinskim uvjetima i poremećaja u interakciji vestibularnog analizatora i drugih senzornih sustava tijela. U uvjetima bestežinskog stanja ljudi i životinje pokazuju znakove detreniranosti kardiovaskularnog sustava, povećanje volumena krvi u žilama prsnog koša, kongestiju u jetri i bubrezima, promjene u moždanoj cirkulaciji i smanjenje volumena plazme. Zbog činjenice da se u uvjetima bestežinskog stanja mijenja lučenje antidiuretskog hormona, aldosterona i funkcionalno stanje bubrega, dolazi do hipohidracije organizma. Istodobno se smanjuje sadržaj izvanstanične tekućine i povećava izlučivanje soli kalcija, fosfora, dušika, natrija, kalija i magnezija iz organizma. Promjene u mišićno-koštanom sustavu javljaju se pretežno u onim odjelima koji u normalnim uvjetima života na Zemlji podnose najveće statičko opterećenje, tj. mišićima leđa i donjih ekstremiteta, u kostima donjih ekstremiteta i kralješcima. Dolazi do smanjenja njihove funkcionalnosti, usporavanja brzine stvaranja periostalne kosti, osteoporoze spužvaste tvari, dekalcifikacije i drugih promjena koje dovode do smanjenja mehaničke čvrstoće kostiju.

U početnom razdoblju prilagodbe na bestežinsko stanje (prosječno traje oko 7 dana) otprilike svaki drugi kozmonaut osjeti vrtoglavicu, mučninu, nekoordiniranost pokreta, poremećaj percepcije položaja tijela u prostoru, osjećaj navale krvi u glavu, poteškoće u nosnom disanju i gubitak apetita. U nekim slučajevima to dovodi do smanjenja ukupnog učinka, što otežava obavljanje profesionalnih dužnosti. Već u početnoj fazi leta pojavljuju se početni znakovi promjena na mišićima i kostima udova.

Kako se trajanje boravka u uvjetima bestežinskog stanja povećava, mnogi neugodni osjećaji nestaju ili se izglađuju. Istodobno, kod gotovo svih astronauta, ako se ne poduzmu odgovarajuće mjere, napreduju promjene u stanju kardiovaskularnog sustava, metabolizma, mišićnog i koštanog tkiva. Kako bi se spriječile nepovoljne promjene, širok raspon preventivne mjere a podrazumijeva: spremnik vakuuma, biciklistički ergometar, traku za trčanje, odijela za vježbanje, električni stimulator mišića, ekspandere za vježbanje, dodatke soli itd. To omogućuje održavanje dobrog zdravlja i visoku razinu izvedbe članova posade na dugotrajni svemirski letovi.

Neizbježan popratni čimbenik svakog svemirskog leta je hipokinezija - ograničenje motoričke aktivnosti, koje, unatoč intenzivnom tjelesnom treningu tijekom leta, dovodi do opće detreniranosti i astenije tijela u uvjetima bestežinskog stanja. Brojna istraživanja pokazala su da dugotrajna hipokinezija, nastala boravkom u krevetu s nagnutom glavom (-6°), ima gotovo isti učinak na ljudski organizam kao i dugotrajno bestežinsko stanje. Ova metoda modeliranja u laboratorijskim uvjetima nekih od fizioloških učinaka bestežinskog stanja široko se koristila u SSSR-u i SAD-u. Maksimalno trajanje takvog modela eksperimenta, provedenog na Institutu za medicinske i biološke probleme Ministarstva zdravstva SSSR-a, bilo je godinu dana.

Poseban problem predstavlja proučavanje djelovanja kozmičkog zračenja na tijelo. Dozimetrijski i radiobiološki pokusi omogućili su stvaranje i uvođenje u praksu sustava za osiguranje radijacijske sigurnosti svemirskih letova, koji uključuje sredstva dozimetrijske kontrole i lokalne zaštite, radioprotektivne lijekove (radioprotektore).

Orbitalna stanica "MIR"

Zadaće svemirske biologije i medicine uključuju proučavanje bioloških principa i metoda za stvaranje umjetnih staništa na svemirskim letjelicama i postajama. Da bi to učinili, odabiru žive organizme koji obećavaju uključivanje kao poveznice u zatvoreni ekološki sustav, proučavaju produktivnost i održivost populacija tih organizama i simuliraju eksperimentalne objedinjeni sustavižive i nežive komponente - biogeocenoze, određuju njihove funkcionalne karakteristike i mogućnosti praktične uporabe u svemirskim letovima.

Uspješno se razvija i takav smjer svemirske biologije i medicine kao što je egzobiologija, koja proučava prisutnost, distribuciju, karakteristike i evoluciju žive tvari u svemiru. Na temelju zemaljskih modelskih eksperimenata i istraživanja u svemiru, dobiveni su podaci koji ukazuju na teoretsku mogućnost postojanja organske tvari izvan biosfere. Provodi se i program potrage za izvanzemaljskim civilizacijama snimanjem i analizom radijskih signala koji dolaze iz svemira.

"Sojuz TMA-6"

Egzobiologija

Jedno od područja svemirske biologije; traga za živom tvari i organskim tvarima u svemiru i na drugim planetima. Glavni cilj egzobiologije je dobivanje izravnih ili neizravnih dokaza o postojanju života u svemiru. Temelj za to je otkriće prekursora složenih organskih molekula (cijanovodična kiselina, formaldehid itd.), koji su otkriveni u svemiru spektroskopskim metodama (ukupno je pronađeno do 20 organskih spojeva). Metode egzobiologije su različite i osmišljene su ne samo za otkrivanje vanzemaljskih manifestacija života, već i za dobivanje nekih karakteristika mogućih izvanzemaljskih organizama. Za pretpostavku o postojanju života u izvanzemaljskim uvjetima, na primjer, na drugim planetima Sunčevog sustava, važno je odrediti sposobnost preživljavanja organizama pri eksperimentalnoj reprodukciji tih uvjeta. Mnogi mikroorganizmi mogu postojati na temperaturama blizu apsolutne nule i visokim (do 80-95 ° C); njihove spore mogu izdržati duboki vakuum i dugotrajno sušenje. Podnose puno veće doze ionizirajućeg zračenja nego u svemiru. Izvanzemaljski organizmi vjerojatno bi bili prilagodljiviji životu u sredinama s malo vode. Anaerobni uvjeti ne služe kao prepreka razvoju života, pa je teoretski moguće pretpostaviti postojanje u svemiru mikroorganizama s najrazličitijim svojstvima koji bi se mogli prilagoditi neuobičajenim uvjetima razvojem raznih zaštitnih naprava. Eksperimenti provedeni u SSSR-u i SAD-u nisu pružili dokaze o postojanju života na Marsu, nema ga na Veneri i Merkuru, a malo je vjerojatno da ga ima na divovskim planetima, kao i njihovim satelitima. U Sunčevom sustavu život vjerojatno postoji samo na Zemlji. Prema nekim idejama, život izvan Zemlje moguć je samo na bazi voda-ugljik, karakterističnoj za naš planet. Drugo gledište ne isključuje bazu silicij-amonijak, ali čovječanstvo još nema metode za otkrivanje izvanzemaljskih oblika života.

"Viking"

Vikinški program

Vikinški program- NASA-in svemirski program za proučavanje Marsa, posebice, radi utvrđivanja prisutnosti života na ovom planetu. Program je uključivao lansiranje dviju identičnih svemirskih letjelica, Viking 1 i Viking 2, koje su trebale provoditi istraživanja u orbiti i na površini Marsa. Program Viking bio je kulminacija niza misija za istraživanje Marsa, koje su započele 1964. s Marinerom 4, nastavile se s Marinerom 6 i Marinerom 7 1969. te s orbitalnim misijama Marinera 9 1971. i 1972. Vikinzi su zauzeli svoje mjesto u povijesti istraživanja Marsa kao prva američka svemirska letjelica koja je sigurno sletjela na površinu. Bila je to jedna od najinformativnijih i najuspješnijih misija na crveni planet, iako nije uspjela otkriti život na Marsu.

Oba uređaja lansirana su 1975. iz Cape Canaverala na Floridi. Prije leta, lenderi su pažljivo sterilizirani kako bi se spriječila kontaminacija Marsa zemaljskim oblicima života. Let je trajao nešto manje od godinu dana i stigao je na Mars 1976. Trajanje misija Vikinga planirano je na 90 dana nakon slijetanja, no svaki je uređaj radio znatno dulje od tog razdoblja. Orbiter Viking-1 radio je do 7. kolovoza 1980., vozilo za spuštanje do 11. studenog 1982. Orbiter Viking-2 radio je do 25. srpnja 1978., a vozilo za spuštanje do 11. travnja 1980.

Snježna pustinja na Marsu. Fotografija Vikinga 2

BION program

BION program uključuje sveobuhvatno istraživanje o životinjama i biljnim organizmima u letovima specijaliziranih satelita (biosateliti) u interesu svemirske biologije, medicine i biotehnologije. Od 1973. do 1996. u svemir je lansirano 11 biosatelita.

Vodeća znanstvena institucija: Državni znanstveni centar Ruske Federacije - Institut za medicinske i biološke probleme Ruske akademije znanosti (Moskva)
Odjel dizajna: GNP RKTs "TSSKB-Progress" (Samara)
Trajanje leta: od 5 do 22,5 dana.
Mjesto lansiranja: Kozmodrom Plesetsk
Područje slijetanja: Kazahstan
Zemlje sudionice: SSSR, Rusija, Bugarska, Mađarska, Njemačka, Kanada, Kina, Nizozemska, Poljska, Rumunjska, SAD, Francuska, Čehoslovačka

Studije na štakorima i majmunima na biosatelitskim letovima pokazale su da izlaganje bestežinskom stanju dovodi do značajnih, ali reverzibilnih funkcionalnih, strukturnih i metaboličkih promjena u mišićima, kostima, miokardu i neurosenzornom sustavu sisavaca. Opisuje se fenomenologija i proučava mehanizam razvoja ovih promjena.

Po prvi put, u letovima biosatelita BION, u praksi je provedena ideja o stvaranju umjetne gravitacije (AG). U pokusima na štakorima utvrđeno je da IST, nastao rotiranjem životinja u centrifugi, sprječava razvoj nepovoljnih promjena u mišićima, kostima i miokardu.

U okviru Federalnog svemirskog programa Rusije za razdoblje 2006.-2015. u odjeljku „Svemirski objekti za temeljna svemirska istraživanja“ planiran je nastavak programa BION; lansiranja svemirske letjelice BION-M predviđena su za 2010., 2013. i 2016. godinu.

"BION"

Perspektive razvoja istraživanja

Sadašnju fazu istraživanja i istraživanja svemira karakterizira postupni prijelaz s dugih orbitalnih letova na međuplanetarne letove, od kojih se najbliži smatra ekspedicija na Mars. U ovom slučaju, situacija se radikalno mijenja. Mijenja se ne samo objektivno, što je povezano sa značajnim povećanjem trajanja boravka u svemiru, slijetanja na drugi planet i povratka na Zemlju, već i, što je vrlo važno, subjektivno, budući da je, napustivši već poznatu zemljinu orbitu, kozmonauti će ostati (u vrlo malom broju skupine svojih kolega) “usamljeni” u nepreglednim prostranstvima Svemira.

Istodobno se pojavljuju temeljno novi problemi povezani s naglim povećanjem intenziteta kozmičkog zračenja, potrebom korištenja obnovljivih izvora kisika, vode i hrane, i što je najvažnije, rješavanjem psiholoških i medicinskih problema.

Mercury" href="/text/category/mercury/" rel="bookmark">Mercury -Redstone 3" s Alanom Shepardom.

Teškoća upravljanja takvim sustavom u ograničenom hermetički zatvorenom volumenu je tolika da se ne može nadati njegovoj brzoj implementaciji u praksi. Po svoj prilici, prijelaz na biološki sustav za održavanje života dogodit će se postupno kako njegove pojedinačne veze budu spremne. U prvoj fazi razvoja BSZhO, očito, fizikalno-kemijska metoda proizvodnje kisika i iskorištavanja ugljičnog dioksida bit će zamijenjena biološkom. Kao što je poznato, glavni "dobavljači" kisika su više biljke i fotosintetski jednostanični organizmi. Teži zadatak je obnavljanje zaliha vode i hrane.

Voda za piće očito je još uvijek vrlo dugo vremena bit će “zemaljskog podrijetla”, a tehnički (za potrebe kućanstva) već se nadopunjuje kroz regeneraciju kondenzata atmosferske vlage (AMC), urina i drugih izvora.

Naravno, glavna komponenta budućeg zatvorenog ekološkog sustava su biljke. Istraživanje na više biljke i fotosintetski jednostanični organizmi na svemirskim letjelicama pokazali su da u uvjetima svemirskog leta biljke prolaze kroz sve faze razvoja, od klijanja sjemena do formiranja primarnih organa, cvjetanja, oplodnje i sazrijevanja nove generacije sjemena. Time je eksperimentalno dokazana temeljna mogućnost provođenja punog ciklusa razvoja biljke (od sjemena do sjemena) u uvjetima mikrogravitacije. Rezultati svemirskih eksperimenata bili su toliko ohrabrujući da su nam omogućili da već u ranim 80-ima zaključimo da razvoj bioloških sustava za održavanje života i stvaranje na toj osnovi ekološki zatvorenog sustava u ograničenom hermetičkom volumenu nije tako težak zadatak. Međutim, s vremenom je postalo očito da se problem ne može u potpunosti riješiti, barem dok se ne odrede (proračunski ili eksperimentalno) glavni parametri koji omogućuju uravnoteživanje tokova mase i energije ovog sustava.

Da bi se obnovile zalihe hrane, životinje također moraju biti uvedene u sustav. Naravno, u prvim fazama to bi trebali biti "mali" predstavnici životinjskog svijeta - mekušci, ribe, ptice, a kasnije, možda zečevi i drugi sisavci.

Stoga, tijekom međuplanetarnih letova, astronauti trebaju ne samo naučiti kako uzgajati biljke, držati životinje i uzgajati mikroorganizme, već i razviti pouzdan način upravljanja "svemirskom arkom". A da bismo to učinili, prvo moramo saznati kako pojedini organizam raste i razvija se u uvjetima svemirskog leta, a potom i kakve zahtjeve svaki pojedini element zatvorenog ekološkog sustava postavlja zajednici.

Moj glavni zadatak u istraživački rad bilo je saznati koliko je zanimljivo i uzbudljivo neka prođu istraživanja svemira a kakav im je još dug put!

Ako samo zamislite raznolikost svih živih bića na našem planetu, što onda možete pretpostaviti o svemiru...

Svemir je toliko velik i nepoznat da je ova vrsta istraživanja vitalna za nas koji živimo na planeti Zemlji. Ali tek smo na samom početku putovanja i imamo toliko toga za naučiti i vidjeti!

Kroz vrijeme dok sam radio ovaj posao, naučio sam toliko zanimljivih stvari koje nisam ni slutio, naučio sam o divnim istraživačima poput Carla Sagana, naučio sam o najzanimljivijim svemirskim programima koji su se provodili u 20. stoljeću, kako u SAD-u tako iu SSSR-a, naučio sam puno o modernim programima poput BION-a, i još mnogo toga.

Istraživanje se nastavlja...

Popis korištenih izvora

Veliki svemir dječje enciklopedije: Popularno znanstveno izdanje. - Rusko enciklopedijsko partnerstvo, 1999. Web stranica http://spacembi. *****/ Velika enciklopedija Svemir. - M.: Izdavačka kuća "Astrel", 1999.

4. Enciklopedija Svemir (“ROSMEN”)

5. Web stranica Wikipedije (slike)

6.Svemir na prijelazu tisućljeća. Dokumenti i materijali. M., Međunarodni odnosi(2000)

Primjena.

“Transfer na Mars”

"Transfer na Mars" Razvoj jedne od karika budućeg biološko-tehničkog sustava za održavanje života astronauta.

Cilj: Dobivanje novih podataka o procesima opskrbe plin-tekućina u korijenski naseljenim sredinama u uvjetima svemirskog leta

Zadaci: Eksperimentalno određivanje koeficijenata kapilarne difuzije vlage i plinova

Očekivani rezultati: Stvaranje instalacije sa životnom okolinom korijena za uzgoj biljaka u odnosu na uvjete mikrogravitacije

· Set "Pokusna kiveta" za određivanje karakteristika prolaza vlage (brzina kretanja impregnacijske fronte i sadržaj vlage u pojedinim zonama)

LIV video kompleks za video snimanje kretanja impregnacijske fronte

Cilj: Korištenje novih računalnih tehnologija za poboljšanje udobnosti boravka astronauta tijekom dugog svemirskog leta.

Zadaci: Aktivacija specifičnih područja mozga odgovornih za vizualne asocijacije astronauta povezanih s njegovim rodnim mjestima i obitelji na Zemlji s daljnjim povećanjem njegove izvedbe. Analiza stanja astronauta u orbiti testiranjem posebnim tehnikama.

Korištena znanstvena oprema:

Blok EGE2 (individualni tvrdi disk astronauta s albumom fotografija i upitnikom)

"PRSLUK" Dobivanje podataka za razvoj mjera za sprječavanje štetnih učinaka uvjeta leta na zdravlje i performanse posade ISS-a.

Cilj: Evaluacija novog integriranog sustava odijevanja iz različite vrste materijali za uporabu u uvjetima svemirskog leta.

Zadaci:

u odjeći "PRSLUK", posebno dizajniranoj za let talijanskog kozmonauta R. Vittorija na ISS RS; primanje povratne informacije od astronauta o psihološkom i fiziološkom blagostanju, odnosno udobnosti (udobnosti), nosivosti odjeće; njezina estetika; učinkovitost otpornosti na toplinu i fizičke higijene na stanici.

Očekivani rezultati: Potvrda funkcionalnosti novog integriranog sustava odjeće "VEST", uključujući njegove ergonomske pokazatelje u uvjetima svemirskog leta, čime će se smanjiti težina i volumen odjeće planirane za korištenje u dugotrajnim svemirskim letovima prema ISS-u.

Na ovaj ili onaj način, život na našem planetu duguje svoj nastanak kombinaciji kozmičkih i planetarnih uvjeta, a sada, kao rezultat duge evolucije iu osobi svog predstavnika, čovjeka, sam odlazi izravno u Svemir. To je, očito, obrazac razvoja života, koji se više ne odnosi na prošlost, već na budućnost. Svemir, planet i opet svemir - to je univerzalni ciklus života koji pokazuje čovječanstvo danas. Život rođen na Zemlji, izlazeći izvan planete, time otkriva svoju kozmičku težnju. Ovo je "evolucijski" značaj kozmičkog doba koje proživljavamo.

Zemaljski mikroorganizmi mogu se naći na visinama do 100 kilometara. Ova prekretnica označava granicu prirodnog širenja zemaljskog života prema svemiru. No uz pomoć raketno-svemirske tehnologije, odnosno “umjetno”, čovjek ne samo da sam odlazi u svemir, već sa sobom vodi i životinje i biljke. Najprije (a to se već događa) proučava se utjecaj uvjeta svemirskog leta na predstavnike zemaljskog života, au budućnosti će se razviti i naseliti novi životni prostor.

Ciljevi bioloških eksperimenata u svemiru su višestruki, oni služe rješavanju takvih praktičnih problema astronautike, kao što su određivanje stupnja opasnosti orbitalnog leta za živo biće (uključujući, naravno, i samog čovjeka), određivanje i stvaranje mogućnosti uključujući biljke u sustav održavanja života, koristeći ih u svemirskim letovima kao odvodnike ugljičnog dioksida, dobavljače kisika i prehrambene proizvode. Osim toga, svemirski bioeksperimenti su od temeljne znanstvene važnosti. Na primjer, pomažu razjasniti utjecaj zračenja i bestežinskog stanja na jedan od tajanstvenih mehanizama živih bića - genetski kod, za “bilježenje” nasljednih karakteristika koje se prenose s roditelja na djecu, s jednog živog organizma na drugi.

Naravno, proučavanja ponašanja organizama u dugotrajnom bestežinskom stanju važna su i za praksu i za znanost. U zemaljskim uvjetima takvo se stanje može samo oponašati (npr. obuka kozmonauta u svemirskim odijelima u vodeni okoliš) ili ga djelomično stvoriti samo nekoliko minuta (vježbanje u strmo spuštajućoj, "padajućoj" ravnini). Znanstvenici vjeruju da je, poznavajući reakciju živih bića na bestežinsko stanje, moguće eksperimentalno utvrditi ulogu gravitacije u nastanku i nastanku života na Zemlji, odnosno riješiti najvažniji znanstveni i ideološki problem - ispitati vrlo kozmološka hipoteza o gravitaciji kao odrednici glavnih faza razvoja života, o kojoj smo govorili.

Biološki eksperimenti u svemiru su delikatna i vrlo specifična stvar. Počnimo s činjenicom da se takvi eksperimenti često provode bez izravnog sudjelovanja istraživača, na automatskim satelitima. U tu svrhu koristi se složena, a istovremeno iznimno lagana i kompaktna oprema - to je neizostavan uvjet za lansiranje korisnog tereta u orbitu. Za više životinje, na primjer, stvoreni su automatski sustavi koji opskrbljuju kisik za disanje, hranu i piće te uklanjaju otpadne tvari. Prvo živo biće koje je napustilo planet bio je pas Lajka, lansiran 1957. na drugom sovjetskom satelitu mjesec dana nakon lansiranja slavnog prvog Sputnika. Psi su nakon toga pušteni u more i vratili su se živi i zdravi. A 1983. i 1985. majmuni su letjeli u svemir i također se sigurno vratili na Zemlju.

Astronauti još ne vode više životinje sa sobom na letove s posadom. Svemirski eksperimenti na živom materijalu složeni su i vrlo teški. U brodu, s njegovim bestežinskim stanjem, ne možete položiti instrumente, pokusne životinje pa čak ni biljke na stol, ne možete staviti staklenke s hranjivim otopinama, otopinama za klijanje i fiksiranje. Prije nego što stignete osvrnuti se, sve će završiti u zraku i raspršiti se po odjeljku. A to nije samo poremećaj doživljaja, već i prijetnja cjelokupnom programu leta, a možda i zdravlju članova posade. Sićušne kapljice tekućine lebdeće u zraku mogu ući u respiratorni trakt osobe i poremetiti rad složene opreme. I ne mogu se sve tvari ovdje držati u otvorenim posudama. Oni koji su čak i malo štetni za ljude (a biolozi često imaju posla s takvim tvarima) zahtijevaju strogo brtvljenje. Ovome moramo dodati da je rad astronauta, čak i na dugim, višemjesečnim letovima, raspoređen doslovno iz minute u minutu; Osim bioloških, provode i mnoge druge programe. Stoga postoji još jedan neizostavan zahtjev za sve pokuse: maksimalna jednostavnost operacija.

Ispričat ćemo vam kako znanstvenici raspetljavaju ovo klupko proturječnosti između ciljeva istraživanja i strogo restriktivnih uvjeta njegova provođenja te kako izvode zanimljive pokuse na primjeru pokusa s vinskom mušicom - drozofilom.

Ovi kukci, veterani kozmobioloških istraživanja, lansirani su u biosatelitima, u svemirskim letjelicama s ljudskom posadom i putovali do Mjeseca i natrag na automatskim uređajima Zond. Zadržavanje muha u svemiru ne uzrokuje mnogo problema. Ne trebaju im posebne jedinice sa sustavom za održavanje života. Osjećaju se sasvim dobro u običnoj epruveti, s malo hranjive juhe ulivene na dno.

Na postajama Salyut pokusi s drozofilom vršeni su u posebnim termostatima na stalnoj, strogo kontroliranoj temperaturi. Biokontejner, namijenjen za pokuse razvoja ličinki i kukuljica, sastoji se od četiri plastične cijevi umetnute u gnijezda pravokutnog pjenastog stalka. Epruvete se stavljaju u termostat, koji automatski održava temperaturu od +25 stupnjeva. Ovaj uređaj, koji leti na Sojuzu i Saljutu, je lagan i kompaktan i ne zahtijeva nikakve posebne radnje ili promatranja tijekom leta. Na kraju eksperimenta, kada se uzgoji jedna generacija muha, biokontejner se uklanja iz termostata i šalje sljedećim transportnim brodom na Zemlju.

Međutim, puno je zanimljivije dobiti nekoliko generacija vinskih mušica u nultoj gravitaciji: rezultat bi bila prava "eterična bića", da upotrijebimo terminologiju Ciolkovskog, koja ne samo da se razvijaju, već se i rađaju u svemiru. I nije riječ o terminologiji, već o eksperimentalnoj potvrdi jedne od najsmjelijih hipoteza znanstvenika iz Kaluge.

Još jedan uređaj je stvoren za eksperimente ove vrste. To je plastična kocka sa stranicom dugom oko 10 centimetara, sastavljena od dijelova s ​​hranjivim medijem i vratima između njih. Tijekom leta, astronauti uklanjaju ovu kocku iz termostata u pravom trenutku i dopuštaju insektima u prvom dijelu pristup drugom. Muhe polažu jaja na novi “životni prostor”, dajući život sljedećoj generaciji. Iz takvih testisa izlaze čisto kozmičke ličinke. One se pak pretvaraju u kukuljice, zatim u muhe, koje se prenose u sljedeći odjeljak uređaja i tamo izlegu sljedeće kozmičko potomstvo.

Upravo se to dogodilo u stvarnosti. Živa bića, makar za sada samo vinske mušice, sposobna su živjeti i razmnožavati se izvan Zemlje. Ovaj važan i obećavajući zaključak, donesen na temelju svemirskog eksperimenta, dokazuje da život i svemir nisu kontraindicirani jedan drugome.

6 430

Čovječanstvo je nastalo u Africi. Ali nismo svi ostali ondje; više od tisuću godina naši su se preci širili po kontinentu, a zatim ga napuštali. Kad su stigli do mora, izgradili su čamce i preplovili velike udaljenosti do otoka za koje možda nisu ni znali da postoje. Zašto?

Vjerojatno iz istog razloga zašto mi i zvijezde kažemo: “Što se tamo događa? Možemo li stići tamo? Možda bismo mogli odletjeti tamo.”

Prostor je, naravno, neprijateljskiji prema ljudski život nego površina mora; bježanje od Zemljine gravitacije uključuje puno više rada i troškova nego odlazak brodom u more. Ali tada su brodovi bili vrhunska tehnologija svog vremena. Putnici su pažljivo planirali svoja opasna putovanja, a mnogi su umrli pokušavajući otkriti što je iza horizonta.

Osvajanje svemira radi pronalaska novog staništa grandiozan je, opasan, a možda i nemoguć projekt. Ali to nikada nije spriječilo ljude da pokušaju.

1. Uzlijetanje