29 июля 2024 БКС Экспресс
Космонавты из разных стран постоянно летают за пределы планеты, но для чего? Да, необходимо поддерживать работоспособность космической станции, но еще одна очень важная задача — проводить эксперименты в условиях микрогравитации. Разбираемся, что именно они делают в космосе и почему это важно.
Космические лаборатории
Чтобы проводить эксперименты в космосе, нужно построить там площадку, на базе которой космонавты смогут жить достаточно продолжительное время и при этом совершать эксперименты. Сейчас это МКС — Международная космическая станция, являющаяся совместным проектом 14 стран, в том числе России, США, Японии, Канады, а также Германии, Бельгии, Испании и т.д.
Однако до ее появления на орбиту выводили и другие управляемые с Земли станции, где космонавты могли заниматься различными исследованиями. Так, существовала программа «Салютов», которые направляли на орбиту нашей планеты.
Первая пилотируемая орбитальная станция «Салют-1» была запущена в 1971 г. и пробыла на орбите 175 суток. Последняя — «Салют-9» — была разработана как блок МКС и вошла в его состав под названием «Звезда» в 2000 г.
Но самой знаменитой, не считая МКС, была советская и российская научно-исследовательская орбитальная станция «Мир», пробывшая в космосе 5511 суток, из которых 4594 дня была обитаемой. За время существования на ней было проведено более 23 тыс. экспериментов, станцию посетили 28 экспедиций из разных стран. «Мир» затопили в Тихом океане на кладбище космических кораблей 16 июня 2000 г.
У США была единственная национальная орбитальная станция «Скайлаб», запущенная в космос в 1973 г. и завершившая свое существование в 1979 г.
Первый блок МКС отправился на орбиту Земли в 1998 г. С тех пор МКС стала основной площадкой для исследователей из разных стран. Помимо российского и американского жилых сегментов, там также есть обзорный модуль и несколько лабораторий, наполненных современным оборудованием для проведения экспериментов в абсолютно различных сферах — от садоводства до фармацевтики.
Сейчас МКС на высоте 400 метров над уровнем моря и движется со скоростью 36 тыс. километров в час, совершая полный оборот вокруг Земли за 90 минут.
Зачем проводить эксперименты в космосе
Космос — враждебная среда для всего живого. В ней нет кислорода и из-за отсутствия озонового слоя крайне высокий уровень радиации. Однако при всем этом космос уникален, поскольку дает возможность исследователям понять, как будут проходить те или иные процессы в условиях микрогравитации (нельзя сказать, что в космосе совсем нет гравитации, она есть, но крайне незначительная).
Дело в том, что гравитация не только позволяет Земле вращаться вокруг Солнца. Она влияет на все объекты на планете — их форму, массу, объем. Именно эта сила определяет плотность костей и строение мышц у живых организмов, а также то, в каком направлении должны расти растения, благодаря ей происходят приливы и отливы, а также идет дождь. В общем, гравитация невероятно важна для нас. Однако орбитальная лаборатория — это место для уникальных экспериментов, где ученые могут не только изучать, как ведут себя привычные вещи без ее воздействия, но и создавать новые материалы и технологии.
Вот некоторые сферы, в которых проходят космические исследования:
• медицина (исследования заболеваний, разработка лекарств, наблюдение за влиянием микрогравитации на организм космонавтов)
• изучение космоса (наблюдение как за глубинным космосом, в том числе черными дырами, другими планетами и разными видами частиц, так и за Землей с уникального ракурса)
• материаловедение и машиностроение (разработка различных систем очистки, тестирование и создание уникальных микрочипов, поведение материалов в условиях микрогравитации, 3D-печать и прочее).
• биология (в том числе выращивание растений, наблюдение за микроорганизмами и их выращивание в лабораториях, исследование поведения животных и другое)
• физика (изучение физических процессов в космосе, таких как кипение, смешивание жидкостей, плавление, кристаллизация белков и прочее).
Несмотря на уникальность космических исследований, у них есть один неоспоримый минус — огромная стоимость. Ежегодно она оценивается в миллиарды долларов, поскольку в расчет берется не только цена самого эксперимента, но и затраты на доставку образцов на орбиту и их результатов — обратно на Землю.
3 необычных эксперимента в космосе
Эксперимент близнецов
В 2015 г. американский астронавт Скотт Келли отправился на МКС и провел там почти год, а именно 340 дней. Все это время его однояйцевый близнец Марк оставался на Земле. Поскольку у них абсолютно идентичный набор генов, это открыло для ученых уникальную возможность понять, как именно пребывание в космосе влияет на человека и чем его состояние спустя большой промежуток времени будет отличаться от «земного».
Исследователи брали у близнецов разные анализы, а также наблюдали за ними как во время полета Скотта, так и несколько лет после. Они разделили изменения, происходившие в организме астронавта на три группы: с потенциально низкой, средней и высокой степенью риска. Так, например, выяснилось, что изменившиеся на орбите масса тела, работа Т-лимфоцитов и состав кишечного микробиома относятся к первой группе — эти показатели вернулись к предполетным значениям на Земле за полгода.
Ко второй группе ученые отнесли вымывание коллагена из организма Скотта, что может быть связано с изменением нагрузок на кости в условиях микрогравитации.
К высокой степени риска были отнесены нарушение зрения, ухудшение работы сердечно-сосудистой системы и нестабильность генома, которые не прошли после возвращения на землю. Исследователи отмечают, что у 40% космонавтов падает зрение. Это связывают с тем, что в условиях невесомости увеличивается давление жидкости в мозге, поскольку ее отток ухудшается, а внутричерепное давление повышается, что ведет к отеку зрительного нерва.
Поиски антиматерии
Ученые считают, что у всех существующих частиц есть антивещества. Так, у протонов есть антипротоны, у нейтронов — антинейтроны, у фотонов — антифотоны и т.д. По-другому их называют антиматерией. Проблема состоит в том, что пока исследователям не удалось найти ее в нашей галактике.
При этом научные эксперименты показывают, что создать античастицу можно. Например, в 2001 г. в ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исседованиям) смогли синтезировать антиводород, а в 2011 г. — создать 309 антипротонов и удерживать их в этом состоянии 1000 секунд.
Однако ученые не теряют надежды. Так, в 2011 г. на МКС доставили детектор альфа-магнитного спектрометра, который исследует свойства всевозможных частиц. Этот эксперимент может дать ответы не только о наличии антиматерии в космосе, но и о происхождении Вселенной.
Смешивание цемента для строительства лунных станций
Человечество все еще мечтает колонизировать объекты Солнечной системы, и самый близкий из них — Луна. Но очевидно, что люди вряд ли повезут туда большое количество строительных материалов, потому что это очень дорого. Поэтому ученые придумали вещество-имитатор лунного грунта и попросили астронавтов смешать его с цементом и водой на станции, чтобы понаблюдать за свойствами и понять: можно ли из него что-то построить?
Результаты оказались обнадеживающими: смешивание всех трех составляющих в условиях микрогравитации дает прочный раствор, что делает целесообразным использование лунной пыли для строительства на спутнике Земли. При этом структура цемента, созданного на орбите, отличается от земного, в частности тем, что в нем больше воздуха.
Космические лаборатории
Чтобы проводить эксперименты в космосе, нужно построить там площадку, на базе которой космонавты смогут жить достаточно продолжительное время и при этом совершать эксперименты. Сейчас это МКС — Международная космическая станция, являющаяся совместным проектом 14 стран, в том числе России, США, Японии, Канады, а также Германии, Бельгии, Испании и т.д.
Однако до ее появления на орбиту выводили и другие управляемые с Земли станции, где космонавты могли заниматься различными исследованиями. Так, существовала программа «Салютов», которые направляли на орбиту нашей планеты.
Первая пилотируемая орбитальная станция «Салют-1» была запущена в 1971 г. и пробыла на орбите 175 суток. Последняя — «Салют-9» — была разработана как блок МКС и вошла в его состав под названием «Звезда» в 2000 г.
Но самой знаменитой, не считая МКС, была советская и российская научно-исследовательская орбитальная станция «Мир», пробывшая в космосе 5511 суток, из которых 4594 дня была обитаемой. За время существования на ней было проведено более 23 тыс. экспериментов, станцию посетили 28 экспедиций из разных стран. «Мир» затопили в Тихом океане на кладбище космических кораблей 16 июня 2000 г.
У США была единственная национальная орбитальная станция «Скайлаб», запущенная в космос в 1973 г. и завершившая свое существование в 1979 г.
Первый блок МКС отправился на орбиту Земли в 1998 г. С тех пор МКС стала основной площадкой для исследователей из разных стран. Помимо российского и американского жилых сегментов, там также есть обзорный модуль и несколько лабораторий, наполненных современным оборудованием для проведения экспериментов в абсолютно различных сферах — от садоводства до фармацевтики.
Сейчас МКС на высоте 400 метров над уровнем моря и движется со скоростью 36 тыс. километров в час, совершая полный оборот вокруг Земли за 90 минут.
Зачем проводить эксперименты в космосе
Космос — враждебная среда для всего живого. В ней нет кислорода и из-за отсутствия озонового слоя крайне высокий уровень радиации. Однако при всем этом космос уникален, поскольку дает возможность исследователям понять, как будут проходить те или иные процессы в условиях микрогравитации (нельзя сказать, что в космосе совсем нет гравитации, она есть, но крайне незначительная).
Дело в том, что гравитация не только позволяет Земле вращаться вокруг Солнца. Она влияет на все объекты на планете — их форму, массу, объем. Именно эта сила определяет плотность костей и строение мышц у живых организмов, а также то, в каком направлении должны расти растения, благодаря ей происходят приливы и отливы, а также идет дождь. В общем, гравитация невероятно важна для нас. Однако орбитальная лаборатория — это место для уникальных экспериментов, где ученые могут не только изучать, как ведут себя привычные вещи без ее воздействия, но и создавать новые материалы и технологии.
Вот некоторые сферы, в которых проходят космические исследования:
• медицина (исследования заболеваний, разработка лекарств, наблюдение за влиянием микрогравитации на организм космонавтов)
• изучение космоса (наблюдение как за глубинным космосом, в том числе черными дырами, другими планетами и разными видами частиц, так и за Землей с уникального ракурса)
• материаловедение и машиностроение (разработка различных систем очистки, тестирование и создание уникальных микрочипов, поведение материалов в условиях микрогравитации, 3D-печать и прочее).
• биология (в том числе выращивание растений, наблюдение за микроорганизмами и их выращивание в лабораториях, исследование поведения животных и другое)
• физика (изучение физических процессов в космосе, таких как кипение, смешивание жидкостей, плавление, кристаллизация белков и прочее).
Несмотря на уникальность космических исследований, у них есть один неоспоримый минус — огромная стоимость. Ежегодно она оценивается в миллиарды долларов, поскольку в расчет берется не только цена самого эксперимента, но и затраты на доставку образцов на орбиту и их результатов — обратно на Землю.
3 необычных эксперимента в космосе
Эксперимент близнецов
В 2015 г. американский астронавт Скотт Келли отправился на МКС и провел там почти год, а именно 340 дней. Все это время его однояйцевый близнец Марк оставался на Земле. Поскольку у них абсолютно идентичный набор генов, это открыло для ученых уникальную возможность понять, как именно пребывание в космосе влияет на человека и чем его состояние спустя большой промежуток времени будет отличаться от «земного».
Исследователи брали у близнецов разные анализы, а также наблюдали за ними как во время полета Скотта, так и несколько лет после. Они разделили изменения, происходившие в организме астронавта на три группы: с потенциально низкой, средней и высокой степенью риска. Так, например, выяснилось, что изменившиеся на орбите масса тела, работа Т-лимфоцитов и состав кишечного микробиома относятся к первой группе — эти показатели вернулись к предполетным значениям на Земле за полгода.
Ко второй группе ученые отнесли вымывание коллагена из организма Скотта, что может быть связано с изменением нагрузок на кости в условиях микрогравитации.
К высокой степени риска были отнесены нарушение зрения, ухудшение работы сердечно-сосудистой системы и нестабильность генома, которые не прошли после возвращения на землю. Исследователи отмечают, что у 40% космонавтов падает зрение. Это связывают с тем, что в условиях невесомости увеличивается давление жидкости в мозге, поскольку ее отток ухудшается, а внутричерепное давление повышается, что ведет к отеку зрительного нерва.
Поиски антиматерии
Ученые считают, что у всех существующих частиц есть антивещества. Так, у протонов есть антипротоны, у нейтронов — антинейтроны, у фотонов — антифотоны и т.д. По-другому их называют антиматерией. Проблема состоит в том, что пока исследователям не удалось найти ее в нашей галактике.
При этом научные эксперименты показывают, что создать античастицу можно. Например, в 2001 г. в ЦЕРН (Европейская организация по ядерным исседованиям) смогли синтезировать антиводород, а в 2011 г. — создать 309 антипротонов и удерживать их в этом состоянии 1000 секунд.
Однако ученые не теряют надежды. Так, в 2011 г. на МКС доставили детектор альфа-магнитного спектрометра, который исследует свойства всевозможных частиц. Этот эксперимент может дать ответы не только о наличии антиматерии в космосе, но и о происхождении Вселенной.
Смешивание цемента для строительства лунных станций
Человечество все еще мечтает колонизировать объекты Солнечной системы, и самый близкий из них — Луна. Но очевидно, что люди вряд ли повезут туда большое количество строительных материалов, потому что это очень дорого. Поэтому ученые придумали вещество-имитатор лунного грунта и попросили астронавтов смешать его с цементом и водой на станции, чтобы понаблюдать за свойствами и понять: можно ли из него что-то построить?
Результаты оказались обнадеживающими: смешивание всех трех составляющих в условиях микрогравитации дает прочный раствор, что делает целесообразным использование лунной пыли для строительства на спутнике Земли. При этом структура цемента, созданного на орбите, отличается от земного, в частности тем, что в нем больше воздуха.
Не является индивидуальной инвестиционной рекомендацией | При копировании ссылка обязательна | Нашли ошибку - выделить и нажать Ctrl+Enter | Жалоба