"Экипаж" орбитальной лаборатории "Бион-М" №2 вернулся на Землю

В пятницу, 19 сентября, спускаемый аппарат орбитальной лаборатории "Бион-М" №2 с живыми организмами на борту успешно приземлился сегодня в степях Оренбургской области.

Научный космический аппарат был запущен 20 августа с космодрома Байконур. В космос отправились 75 мышей, около 1,5 тыс. мух-дрозофил, а также грибы, бактерии, клеточные ткани и семена 25 редких растений из самарского Ботанического сада (часть которых – потомки семян, летавших на первом "Бионе-М" в 2013 году и благополучно давших всходы по возвращении на Землю). Основная цель научной программы – исследование биологического воздействия невесомости и высокого уровня космической радиации на живые организмы на системном, органном, клеточном и молекулярном уровнях.

Аппарат "Бион-М" №2 был создан в самарском ракетно-космическом центре "Прогресс", а часть его научной аппаратуры и оборудования разработаны и изготовлены в Самарском университете им. Королёва. В подготовке научной миссии, наряду с учеными со всей России, участвовали сотрудники биологического факультета и Ботанического сада университета, Института космического приборостроения и Научно-исследовательского института проблем моделирования и управления.

С помощью созданной в Самарском университете им. Королёва аппаратуры на борту биолаборатории прошли испытания прототипов отечественной экстремальной космической электроники на основе карбида кремния. Различные комплекты самарской аппаратуры следили за температурой в контейнерах с биологическими объектами, помогали обеспечивать микрокосмонавтов кислородом и теплом, измеряли микроускорения и магнитное поле и вели подробный температурный дневник полета. Теперь ученым предстоит проанализировать результаты экспериментов и провести новые исследования уже на Земле.

Будем ждать "правнуков"

Для полета на "Бионе-М" №2 в Самарском университете им. Королёва был заранее сформирован отряд семян-космонавтов – специалисты Ботанического сада отобрали партию семян 25 редких растений, занесенных в Красные Книги Российской Федерации и Самарской области.

Отбор проводился по итогам тщательного исследования состояния здоровья семян – их буквально просвечивали насквозь и рассматривали под микроскопом. В числе отобранных к полету оказались, например, семена таких растений, как володушка золотистая, тюльпан Шренка, пион тонколистный, лазурник трехлопастной, мак прицветниковый, качим жигулевский, асфоделина крымская, прострел обыкновенный, катран сердцелистный и некоторые других виды "краснокнижных" редких растений.

В космическую партию также вошли семена двух растений, которые были выращены из семян, летавших на первом "Бионе-М" в 2013 году и благополучно давших всходы по возвращении на Землю, – это семена гвоздики Андржеевского и льна многолетнего. На орбиту отправились "внуки космонавтов", то есть семена этих растений во втором поколении. По итогам нового полета ученые должны оценить, как пребывание на орбите повлияет на всхожесть семян и послеполетное развитие всходов, а также попробуют проанализировать эффект повторяющегося воздействия космических факторов на поколения растений.

За многолетнюю историю освоения космоса семена различных растений не раз оказывались на орбите. Уникальность эксперимента самарских ученых в том, что объектом исследования выбраны семена не сельскохозяйственных культур, а растений природной флоры, тем более редких видов, к тому же часть из них являются "потомками" семян, уже побывавших в космосе. Редкие растения природной флоры физиологически более чувствительны к изменениям окружающей среды, поэтому они, как та сказочная принцесса на горошине, смогут гораздо ярче, сильнее показать влияние факторов космического полета.

Космический "градусник"

Для измерения температуры в контейнерах с биологическими объектами ученые Самарского университета им. Королёва разработали и изготовили космический "градусник" – комплекс научной аппаратуры МРТ-2 (многоканальный регистратор температур). Он не имеет аналогов в России и за рубежом и полностью собран из отечественных электронных комплектующих.

Приборный комплекс вел в ходе полета подробный температурный дневник в контейнерах, размещенных на внешней поверхности орбитальной лаборатории в условиях открытого космического пространства (температуру в отсеках с мышами и музами измеряла другая аппаратура). Данные фиксировались в широком диапазоне температур – от минус 150 градусов по Цельсию до плюс 150 градусов.

Предполагается, что данный приборный комплекс в дальнейшем будет определен в качестве штатной аппаратуры для использования на последующих отечественных орбитальных лабораториях серии "Бион-М".

Орбитальный "климат-контроль"

От космического "градусника" к орбитальному "климат-контролю": на борту лаборатории работала созданная в Самарском университете им. Королёва научная аппаратура "СИГМА-2". С ее помощью создавался комфортный температурный режим для различных биологических объектов – клеточных культур, микроорганизмов и семян растений. Работу этой аппаратуры можно упрощенно сравнить с действием многозонного климат-контроля в автомобиле, когда в разных местах салона машины удерживается различная заданная температура.

Требуемые для проведения экспериментов температурные условия создавали разработанные в университете специальные нагреватели особой формы с электрическими спиралями. За температурой внутри блоков следили 15 датчиков. Однако "СИГМА-2" не только "климат-контроль": наряду с обеспечением заданных температур она еще и регулировала состав питательной среды для клеточных культур.

Полупроводник специального назначения

С помощью созданной в Самарском университете им. Королёва научной аппаратуры "Карбон-2" на борту орбитальной лаборатории прошли испытания прототипов отечественной космической электроники на основе карбида кремния. Этот полупроводниковый материал по твердости уступает лишь алмазу и нитриду бора и считается наиболее перспективным для применения в электронике, работающей в экстремальных условиях – при высоких температурах, гравитационных перегрузках и под воздействием радиации.

В ходе испытаний оценивались характеристики и работоспособность исследуемых приборных структур в условиях открытого космического пространства. Полученные данные позволят спрогнозировать параметры функционирования новых полупроводниковых приборов в условиях космического полета. Как ожидают ученые, приборы на основе карбидокремниевых плёнок могут оказаться на порядок надежнее, точнее и долговечнее своих аналогов, выпускаемых в настоящее время мировой космической промышленностью, и могут найти применение в дальних космических миссиях, например, при полётах на Марс.

Дышите глубже!

Три комплекта важной технологической и научной аппаратуры для орбитальной лаборатории создали сотрудники Института космического приборостроения (ИКП) Самарского университета им. Королёва.

Ученые и инженеры ИКП участвовали в создании важнейшего оборудования биолаборатории – системы жизнеобеспечения (СОЖ). Они разработали для нее блок управления, контроля и коммутации (БУКК СОЖ). Его задача – управлять подачей кислорода и удалением углекислого газа и аммиака, вентилировать подаваемую газовую смесь и контролировать температуру и давление в газовых баллонах. То есть от работы этого оборудования напрямую зависели дыхание и жизнь обитателей орбитальной лаборатории.

Для контроля воздействующих сил, условий проведения экспериментов и оценки возможных источников стресса живых обитателей орбитальной лаборатории при подготовке к запуску, при старте, орбитальном полете и приземлении в ИКП были разработаны два приборных комплекса – "КСКМ-2" и "Монитор-СА".

Комплекс "КСКМ-2" измерял магнитное поле и рассчитывал микроускорения в заданных точках лаборатории. Эти данные помогут точнее оценивать результаты экспериментов, так как в условиях невесомости присутствие даже незначительных микроускорений может оказывать большое влияние на качество исследования.

Приборный комплекс "Монитор-СА" через различные датчики фиксировал данные об ускорении, температуре, давлении и уровне магнитного поля внутри спускаемого аппарата биолаборатории, а также следил за положением аппарата в пространстве с помощью навигационных приемников. Вся информация о воздействиях и условиях проведения космических экспериментов (исследований) записывалась и будет тщательно проанализирована.

Справочно:

"Бион" – серия отечественных космических аппаратов для проведения биологических исследований. С 1973 по 1996 год в космос было выведено 11 спутников данной серии, в космосе побывали несколько десятков видов биообъектов: одноклеточные организмы, растения, насекомые, рыбы, амфибии, черепахи, крысы, обезьяны. В апреле 2013 года был запущен первый модернизированный биологический спутник "Бион-М". В состав "экипажа" вошли мыши, песчанки, гекконы, улитки, ракообразные, рыбы и различные микроорганизмы.

Материал подготовлен при поддержке Минобрнауки России в рамках Десятилетия науки и технологий. Еще больше информации – на сайте проекта "Одержимы наукой"

Фото: Иван Тимошенко