Впервые на полярную орбиту земли отправятся живые существа

В 2024 г. на полярную орбиту Земли, где в конце десятилетия должна работать Российская орбитальная станция, отправят спутник «Бион-М» № 2. Проводя эксперименты с мышами, растениями и микроорганизмами, ученые выяснят, как условия орбиты, на которой еще не было живых существ, повлияют на их состояние и насколько безопасно там пребывание человека.

О целях эксперимента, научной аппаратуре спутника, запланированных исследованиях и возможных условиях на новой орбите читайте в интервью «Научной России» с руководителем лаборатории Института медико-биологических проблем РАН, ответственным исполнителем проекта «Бион» Владиславом Сергеевичем Седлецким.

― В 2023 г. проекту «Бион» исполнилось 50 лет. С чего начинались исследования в 1973 г. и на какие вопросы ученые хотят ответить, получив результаты после запуска спутника этим летом?

― Это уникальный проект для мировой космонавтики. Только в нашей стране существует комплексный подход к изучению живых объектов на орбите Земли, для чего и был проведен запуск серии космических аппаратов «Бион». Это прерогатива России, и, несмотря на все запреты и занавесы, проект остается междисциплинарным и обеспечивающим полномасштабное исследование всех физиологических систем на самом современном уровне.

Основная цель биологических спутников всегда заключалась в фундаментальных исследованиях, которые помогают разрабатывать средства, позволяющие космонавтам легче адаптироваться к невесомости. Результаты проекта «Бион» помогли понять, как человек может проводить на орбите достаточно длительное время, и легли в основу существующей системы профилактики. Сегодня она позволяет космонавтам вести активную жизнь на орбите полгода и даже год. Все это результаты исследований, которые проводились с помощью биоспутников.

― Казалось бы, воздействие невесомости изучают уже 50 лет. И все еще остались незакрытые вопросы?

― Безусловно, есть нерешенные задачи. Говоря о полете, который запланирован этим летом: его основная цель ― выяснить, как нахождение на широкой полярной орбите с наклонением 96,7° повлияет на живых существ. Это орбита перспективной Российской орбитальной станции, и на ней никогда не было живых организмов. Поэтому ключевая задача запуска спутника «Бион-М» № 2 ― узнать, с чем могут столкнуться космонавты. Мы планируем, что спутник отправится на орбиту в июле этого года.

― Ведь орбиту спутника изменили не так давно…

― Да, по первоначальным планам «Бион-М» № 2 должен был отправиться на орбиту с наклонением около 64°: на аналогичной орбите высотой около 500 км работал «Бион-М» № 1. «Бион-М» № 2 планировали поднять выше, около 1 тыс. км, чтобы понять, какая радиационная обстановка ждет нас там. Интерпретируя результаты, полученные в исследованиях с мышами, возможно спрогнозировать влияние обстановки на человека. Месяц на этой орбите для мышей можно сравнивать в среднем с годом нахождения человека на орбите.

Но в последние два года стало ясно, что необходимо создавать Российскую орбитальную станцию, которая выйдет на абсолютно другую орбиту. Тогда госкорпорацией «Роскосмос» было принято решение, что биоспутник должен повторить орбиту РОС. Год назад в документы внесли изменения, которые учли характеристики новой орбиты. 

―Ученые уже представляют, с чем могут столкнуться живые организмы на полярной орбите?

― Прогнозы строятся, и предварительно, по существующей информации, на орбите возможно нахождение и животных, которых отправят на «Бионе-М» № 2, и в будущем космонавтов.

Однако сейчас необходимо проверить радиационную обстановку. Ожидается, что она будет немного иной, чем на орбите МКС. И важно проверить магнитную обстановку на полярной орбите. Спутник, а в будущем и РОС будут летать над полюсами, где влияние магнитного поля Земли, безусловно, иное по сравнению с орбитой Международной космической станции. Это первоочередные задачи спутника «Бион-М» № 2.

― Какие эксперименты с живыми организмами запланированы?

― На «Бионах» всегда отправляли широкий спектр обследуемых животных и микроорганизмов, соответственно, в составе спутника много научной аппаратуры. 

Основная аппаратура для «Биона-М» № 2 ― это устройство МЛЖ-02, позволяющее содержать 75 мышей серии C57 Black. Устройство разделено на две части. В первой из них мыши будут питаться пастообразным кормом, как и во всех предыдущих экспериментах. Во втором блоке предусмотрено кормление сухим кормом и гелеобразной водой ― это новое исследование.

Установлена также аппаратура, в которой будут содержаться мухи дрозофилы. С ними связан важный эксперимент, так как мухи наравне с мышами позволяют оценить воздействие неблагоприятных условий невесомости, радиации и магнитной обстановки на все системы организма.

Часть устройств предназначены для проведения технологических экспериментов — например, биокультиватор-2. Эти исследования в перспективе помогут решить проблему с мусором на борту космических аппаратов, которая часто остается за скобками. А мусора производится достаточно много. Например, каждому космонавту поставляется огромное количество белья. Стирать на орбите негде, и по правилам они меняют комплекты каждые четыре дня. В дальних и длительных космических полетах, в том числе на Луну, невозможно будет забить мусором космический корабль «Прогресс» и утопить его в нужной точке Тихого океана. Нужно научиться как-то биоутилизировать отходы непосредственно на борту. В запланированной миссии мы поместим в биореактор определенные бактерии и хлопковую ткань и проанализируем, насколько микроорганизмы способны ее перерабатывать в условиях невесомости.

Ряд экспериментов посвящен радиации: активные и пассивные дозиметры установлены внутри и снаружи спускаемого аппарата.

Отдельная научная аппаратура предназначена для эксперимента «Метеорит-2». Такие же исследования проводились спутниками «Фотон» и «Бион-М» № 1. Небольшие базальтовые камни монтируются в термозащитное покрытие спускаемого аппарата; эта часть наиболее подвержена температурным воздействиям при спуске и заходе в атмосферу. В камнях размещены определенные штаммы микроорганизмов. Эксперимент должен показать, возможно ли занесение какой-либо жизни из космоса на Землю. При спуске спутника «Бион-М» № 1 все микроорганизмы в аналогичном эксперименте погибли. Но на «Фотоне-М» № 4 один из штаммов остался жизнеспособным даже под воздействием температуры и радиации. Это может быть фактом в пользу подтверждения теории о возможности привнесения жизни на планеты, в том числе на Землю, метеоритами. 

Еще один эксперимент, который можно с полным правом также отнести к научным, ― это образовательный проект, в котором участвуют школьники. Предварительно на этапе подготовки мы провели конкурс проектов, победил эксперимент с муравьями. По сути, на орбиту полетит муравьиная ферма. Для этого достаточно добавить на спутник совсем небольшой и легкий контейнер с аппаратурой, но такой эксперимент позволяет привлечь подрастающее поколение и показать им, что такое настоящая наука. 

― Запланированы какие-то эксперименты с растениями?

― Да, в миссии «Бион-М» № 2 мы будем исследовать мхи. Рост мха, как и всех растений, зависит от гравитации и направления солнечного света. То, что мох способен расти в невесомости, уже известно. Такие эксперименты проводились на МКС в аппаратуре «Лада». Но на «Бионе» мы будем наблюдать рост с помощью видеокамеры высокого разрешения и при освещении разной длины волны.

― Раньше в проекте «Бион» использовали обезьян, но какое-то время назад от них отказались…

― Отказались от этих экспериментов давно. С обезьянами трудно работать с точки зрения биоэтики. Все эксперименты на приматах приравнены к работе с человеком. То есть все исследования с участием обезьян с точки зрения безопасности и этики должны проходить так, как будто бы в них участвовал человек. Кроме того, сейчас нет таких задач, для которых требуется отправлять обезьян на орбиту. Эксперименты с мышами позволяют решить куда больше задач, а работать с ними гораздо проще.

― Когда именно планируется запуск спутника?

― На данный момент в соответствии со всеми графиками утверждена дата 31 июля. Смещать запуск можно до 31 августа, но не позже. Это требования ученых.

Космический аппарат работает на орбите месяц, после чего приземляется в окрестностях Оренбурга. Если запуск произойдет после 31 августа, то на Землю он вернется в октябре, а в это время в Оренбурге может быть довольно холодно. После приземления на спускаемом аппарате не остается активных систем терморегулирования и он остывает. «Бион-М» № 1 мы нашли примерно через час после посадки, но «Бион-М» № 2 будет спускаться с орбиты, на которой еще никого не было, поэтому, если поиски затянутся, животные в октябре могут замерзнуть и тогда все результаты полета окажутся под вопросом. Поэтому позже 31 августа запускать аппарат нельзя. 

― Говоря о перспективах проекта: раньше на спутник планировали установить систему искусственной гравитации, но потом от этой идеи отказались. Такой опыт планируется в будущем?

― Центрифугу планировали установить на спутнике «Бион-М» № 2 в то время, когда «Бион-М» № 1 только готовился к запуску. По проекту она позволяла бы имитировать земную гравитацию 1G и пониженную 0,6G. Эти задумки временно отложили и решили сконцентрироваться на безгравитационной физиологии в интересах Российской орбитальной станции. И пока нет планов ставить центрифугу на следующем аппарате «Бион», который, надеемся, будет включен в Федеральную космическую программу 2026–2030 гг.

― Сегодня много говорят о полетах на Луну и строительстве лунных баз. Перед запуском долгосрочной пилотируемой миссии на спутник Земли туда отправят биоспутники?

― Да, уже есть идеи о том, чтобы в первых полетах на окололунную орбиту принимали участие животные. Но пока об этом непросто говорить: это продолжительные по времени полеты, и сейчас затруднительно разработать аппаратуру и подготовить таких животных, как мыши, для полугода автономного существования. Здесь нас могут подстраховать мухи дрозофилы. Наверное, это именно те живые существа, которые должны в первую очередь отправиться как на окололунную орбиту, так и на станцию на поверхности Луны, чтобы ученые получили новые знания о существовании в этих экстремальных условиях.

Источник: «Научная Россия»

Фото: Фото: Ольга Мерзлякова / «Научная Россия»