В космосе развелись… тараканы

Владимир ЩЕРБАКОВ Фото www.cosmoport.info , ЕКА, ИМБП

История героического покорения космоса знает немало примеров использования различных животных. Даже больше – фактически первыми «посетителями» безвоздушного океана стали наши четвероногие друзья, а не человек. Именно они, умирая в космическом вакууме и сгорая в спасательных капсулах на пути к родной Земле, проложили человеческому роду дорогу в безграничные и окутанные тайнами просторы Вселенной. Именно они стали первыми живыми существами, увидевшими «голубой шарик» сверху – из космоса. Именно они первыми положили свои жизни на алтарь великого звездного похода человечества. И вот услуги населяющей нашу планету живности, жизни этих крошечных существ потребовались человеку вновь. В сентябре с космодрома Байконур стартовала ракета-носитель «Союз-У», которая вывела на орбиту космический аппарат «Фотон-М» №3, «населенный» целым отрядом хвостатых и усатых «космонавтов». Их космическая одиссея уже благополучно завершилась, и можно подвести некоторые итоги этой необычной миссии.

Известный астрофизик и популяризатор науки Карл Саган сказал как-то, что «Космос – это все, что есть, что когда-либо было и когда-либо будет». И во многом он был прав: всеобъемлющие исследования космического пространства могут стать для нас неиссякаемым источником знаний, дать ответы на многочисленные вопросы- как теоретического, так и прикладного характера. Но для этого необходимо выводить в космос не только военные спутники, но и космические аппараты, предназначенные для проведения различных научных экспериментов – в т.ч. медицинских и биологических, результата которых бывают подчас весьма неожиданными.

Так, например, входе эксперимента, проведенного совсем недавно американскими учеными с болезнетворными бактериями, было выяснено, что микробы, приобретшие опыт космического полета, становятся более опасными. Данный эксперимент проводился специалистами Центра инфекционных заболеваний и вакцинологии при Аризонском университете (США) на борту космического челнока «Атлантис» в прошлом году. Параллельно аналогичные культуры (сальмонеллы) остались в нормальных, земных, условиях в лаборатории Космического центра им. Кеннеди. После возвращения «шаттла» ученые опробовали обе культуры на мышах, после чего и выяснилось, что «орбитальная» сальмонелла, которая провела 12 суток в условиях почти нулевой гравитации, смогла убить больше грызунов, чем ее земная коллега. Более того, по заявлению американских специалистов, смерть от заражения «космической» сальмонеллой наступала за более короткий период.

Однако в России в вышеуказанных областях на сегодня сложилась достаточно сложная ситуация. И если медицинские эксперименты можно относительно регулярно проводить с космонавтами, работающими на МКС, то с биологическими опытами, в которых необходимо задействовать подопытных «зверушек», у нас практически наступил кризис. В определенном объеме такие биологические эксперименты, конечно же, проводятся на борту Международной космической станции. Но по признанию руководителей российского Института медико-биологических проблем, этого явно недостаточно для решения всех задач биомедицинского характера.

Дело в том, что выведенный в космос в сентябре этого года третий по счету биоспутник серии «Фотон-М» – это первый такого рода космический аппарат, запущенный в работу за последние два года. Предыдущий – биоспутник «Фотон-М» под №2 – выполнил полет в период с 31 мая по 16 июня 2005 г, а полет следующего биоспутника новой серии «Бион-М» запланирован аж на 2010 г.! Причем если бы не наличие «Фотонов», то наша наука осталась бы и вовсе как говорится «с носом».

14 сентября 2007 г. в 15.00 по московскому времени с космодрома Байконур в космос «ушла» ракета-носитель «Союз-У», которая вывела на околоземную орбиту космический аппарат «Фотон-М» №3, который был тут же окрещен «Ноевым ковчегом». И не зря – ведв на борту этого биоспутника находилось достаточно большое количество различной «живности»: насекомые, земноводные и другие «твари по паре», за которыми пристально следили сотрудники Государственного научного центра – Института медико-биологических проблем РАН. Всего за время полета «Фотона» российские ученые осуществили пять «взрослых» и пять «детских» экспериментов в области биологии.

Три из последних были отобраны в ходе конкурса «Эксперимент в космосе», который проводился в 2006-2007 гг. совместно департаментом образования г. Москвы, Московским городским Дворцом детского (юношеского) творчества и МГУ им. М.В. Ломоносова. Это эксперименты «Бабочка», «Арахис» и «Шелкопряд». Первый из них проводился учащимися группы дополнительного образования «Увлекательная энтомология» (Центр экологического образования МГДД(Ю)Т) и имел своей целью изучение характера воздействия невесомости на процесс развития бабочки в стадии куколки и на жизнеспособность сформировавшейся после полета взрослой бабочки. Эксперимент «Арахис» был разработан учащимися 5 класса школы №1526 и предполагал изучение влияния условий космического полета на биологические свойства семян арахиса, а также влияния данных условий на дальнейший рост и развитие растений. Наконец, эксперимент «Шелкопряд», проводимый силами учащихся школы №1682, был нацелен на исследование влияния факторов космического полета на процессы жизнеспособности гусениц тутового шелкопряда, изменения внутреннего строения развивающихся особей, а также изменения длины, состава и качества шелковой нити. Его итогом, кстати, стала первая партия космического шелка.

Что касается эксперимента «Биоритмика растений», то он был задуман и осуществлен совместно классом с биологическим уклоном в обучении московской школы №520 и Специализированным учебно-научным центром МГУ им. М.В. Ломоносова – школой им. А.Н. Колмогорова, а его целью являлось определить природу фактора, обуславливающего ритмичные движения листьев у растений.

Последний, пятый по счету, «детский» эксперимент – «Адаптация» – был отобран по результатам областного конкурса «Космос глазами молодежи», организованного Воронежской государственной медицинской академией им. Н.Н. Бурденко. Эксперимент был подготовлен студентами 2-го курса академии. Так что его можно назвать уже «юношеским». Объектами исследований стали тараканы, а основными задачами были определены изучение влияния невесомости на выносливость к физической нагрузке, морфо-функциональное состояние мышечной ткани, эмбриональное развитие и возрастные особенности в реакциях адаптации этих «усатых» космонавтов.

Естественно, что «взрослые» эксперименты были намного сложнее, да и цели, которые ставили перед собой специалисты ИМБП Российской Академии наук, были более глобальны и имели важное значение для дальнейшей экспансии человечества в до сих пор еще во многом таинственный космос. Причем в то время пока первая группа новоявленных покорителей Вселенной «мучилась» в настоящем космосе, на Земле в Институте медико-биологических проблем параллельно – со сдвигом в двое суток – с другой группой подопытных проводился синхронный эксперимент, в котором был воспроизведен температурный профиль среды обитания космического аппарата. Для этого была использована специальная термокамера.

Названия проведенных на околоземной орбите экспериментов говорят сами за себя: «Плазмида» (объект изучения – микроорганизмы), «Рецептор» (два десятка «вкусных» подопытных – виноградных улиток), «Регенерация» (20 тритонов), «Геккон» (соответственно в роли «участников» выступали пять ящериц-гекконов) и «Роденция», который можно даже назвать международным, поскольку в нем принимали участие 12 монгольских песчанок.

Для последних в автономной клетке-капсуле были установлены автопоилка и автокормушка, а программой экспериментов была предусмотрена организация искусственной смены дня и ночи. Одновременно о похождениях мышей в космосе снимался фильм – на специально смонтированную на борту КА видеокамеру. А после анализа результатов эксперимента с участием тутовых шелкопрядов можно будет переходить к следующей стадии эксперимента – например, отправить на МКС куколки выносливых видов бабочек и пронаблюдать, как вылупится имаго, как он расправит крылья и полетит. «Интересно, как в условиях невесомости будут протекать эти непростые процессы, сможет ли бабочка летать и питаться в условиях, где нет ни верха, ни низа», – задумчиво прокомментировал научную программу полета К А «Фотон-М» №3 руководитель эксперимента московских школьников, учитель биологии лицея «Воробьевы горы» Александр Колосков.

При этом надо особо отметить, что аппаратура для экспериментов «Регенерация» и «Геккон» включала в свой состав комплектующие и элементы, изготовленные по заказу американского агентства НАСА и поставленные последним в рамках совместной программы исследований. Также в рамках международной программы проводились и эксперименты «Плазмида» и «Рецептор».

Впрочем, в ходе 12-суточного космического полета на борту «Фотона-М» были проведены не только биологические, но и различные технологические эксперименты. В общей сложности ученым из нескольких стран мира удалось осуществить на этот раз 73 эксперимента в рамках 26 научных программ. Причем из последних только 10 – российские, остальные же были разработаны специалистами ряда европейских стран и учеными Соединенных Штатов.

Комплекс научной аппаратуры, помещенной на космический аппарат, был предназначен для исследований в области физики жидкости, космического материаловедения и др. Например, в ходе эксперимента GRANADA проводилось выращивание в космосе кристаллов протеина, а программа эксперимента STOWN-6, разработанного специалистами ЕКА, предусматривала моделирование процесса вхождения метеоритов в атмосферу Земли. Что уж говорить об участниках совместного итало-американского научного эксперимента GRADFTEX (GRAdient-Driven FLuctuation Experiment), которые благодаря нынешнему полету «Фотона-М» получили подтверждение своей теории, над которой они работали 10 лет! Также нашими зарубежными коллегами проводились эксперименты Polizon, LITHOPANSPERMIA, OWES (OpticaI Wireless Link for intra -Spacecraft communications), DIMAC (Direct Measurement micro-ACcelerometer) и Teplo. Часть информации о ходе и результатах экспериментов передавалась в центр управления сразу же – по специальным каналам связи, а остальные данные были получены специалистами уже после возвращения аппарата на Землю.

Выступая на пресс-конференции в самом начале полета «Фотона-М» №3, руководитель полета Николай Соколов заявил: «Я немного волновался во время старта – запуск биоспутника «Фотон-М» №1 закончился неудачей, второй «Фотон» отлегал успешно, и вот запуск «Фотона-М» №3 можно считать удачным». Таким образом, российские ученые получили-таки долгожданную возможность провести все необходимые для их дальнейшей научной работы эксперименты.

Одним из наиболее интересных с технической точки зрения процессов этого полета должно было стать проводимое в рамках эксперимента YES2 (Young Engineers Satellites – в переводе с английского «Спутники молодых инженеров») возвращение спускаемой капсулы (размер около 40 см, масса 6 кг) с образцами проведенных на орбите исследований на Землю – для этого предполагалось использовать специальную систему. Последняя выглядела следующим образом: на тонком, но весьма прочном тросе, который был изготовлен из особого полиэтилена, капсула (ей присвоили название FOTINO) должна была спуститься со все еще продолжающего свой космический полет биоспутника на расстояние 30 км. На конце троса находился модуль, состоящий из двух частей – MASS (устройство для сбора данных и для осуществления операции расцепки) массой примерно 8 кг и собственно спускаемой капсулы FOTINO с парашютной системой. А в верхней части тросовой системы находится блок FLOYD (Foton Wcated YES2 Deploy er), включающий в себя собственно устройство развертывания троса, систему управления всем экспериментом и интерфейс энергообеспечения. Блок массой около 24 кг размещается на поверхности отсека с химическими источниками тока КА.

После полной размотки – на это выделялось около 2,5 ч – трос автоматически перерезался и капсула должна была приземлиться на открывающемся на высоте примерно 5 км над земной поверхностью парашюте в заданном районе (там же включается и радиомаяк). Спустя примерно 10 минут после отделения капсулы происходит отсечка троса с блоком MASS от самого КА и данная часть тросовой системы безопасно расходится с биоспутником и сгорает в земной атмосфере. Данный эксперимент должен был опытным путем подтвердить возможность досрочного возврата небольших грузов с орбиты, а также отработать способ изменения орбит спутников без использования ракетных двигателей.

Система была разработана специалистами научно-технического центра ESTEC (Нидерланды) по заказу ЕКА. Причем в данном уникальном проекте участвовало более пятисот студентов нескольких университетов ряда стран ЕС. С российской стороны к проекту были подключены студенты Самарского аэрокосмического университета. Первоначально предусматривалось, что капсула приземлится 25 сентября ориентировочно в 11.55 по московскому времени на территории Казахстана, в районе г. Державинск, что примерно в 400 км к запалу от Астаны. Однако в реальности дела пошли несколько не так, как рассчитывали специалисты.

В расчетное время FOTINO отделилась от КА, одновременно началась размотка 30-километрового троса, но скорость размотки оказалась более чем вдвое меньше запланированной, и после того, как трос был размотан на 8,5 км по команде с Земли он был принудительно обрезан. После этого капсула оказалась на орбите, параметры которой некоторое время пытались выяснить специалисты ЦУПа, однако вскоре было заявлено, что капсула все же утеряна.

«С точки зрения летной программы «Фотон-М» №3 эксперимент прошел штатно. Получена ценнейшая информация о динамике тросовой системы в условиях космического полета, о работе системы развертывания троса. Результаты эксперимента можно оценить как частично успешные. Это подтвердил представитель Европейского космического агентства (ЕКА) в РФ Кристиан Файхтингер», – указано в пресс-релизе Роскосмоса. И то верно- в прошлый раз при использовании аналогичной системы «космической почты» трос отмотался всего на 4,5 км. Так что прогресс – налицо.

Сам КА «Фотон-М» с «усатым и хвостатым» отрядом космонавтов в штатном режиме приземлился 26 сентября в 11.58 по московскому времени в расчетном месте – примерно 150 км южнее г. Кустанай. В его поисках приняли участие и военнослужащие Уральского объединения ВВС и ПВО: было задействовано пять вертолетов, два самолета и три поисково-эвакуационных машины.

«Аппарат штатно приземлился на расчетный полигон. Центр управления полетами выполнил все функции по управлению спутником. Весь полет прошел успешно, программа полета выполнена. С точки зрения управления «Фотоном» все было штатно, никаких внештатных ситуаций не было», – заявил руководитель полета Николай Соколов.

В свою очередь глава представительства ЕКА в России Кристиан Файхтингер отметил, что «в рамках полета биоспутника со стороны ЕКА было проведено 43 эксперимента, из 650 кг полезной нагрузки «Фотона» более 400 кг пришлось на результаты экспериментов ЕКА». Надо добавить, что это уже 14-й полег российского космического аппарата, в научной программе которого принимают участие специалисты Европейского космического агентства. Расходы европейцев по «Фотону-М» №3 составили несколько десятков миллионов евро.

«Накануне мы встретили «Фотон-М» №3, уже извлекли капсулу, в которой находились 54 рыжих таракана, которых к эксперименту подготовили студенты воронежской Медакадемии. Можно сказать, что тараканы перенесли полет нормально», – сообщил вскоре после приземления биоспутника куратор эксперимента по изучению воздействия невесомости на этих насекомых, ассистент кафедры биологии и экологии воронежской Медицинской академии Дмитрий Атякшин.

Ученые приступили к изучению вернувшихся «космических» тараканов немедленно, проводя опыты даже ночью – чтобы не терять драгоценное время. Особую пикантность данному эксперименту придает то, что ранее никто не отправлял на орбиту этих насекомых – так что можно по праву утверждать, что воронежские тараканы совершили для своей «расы» поистине героический поступок, можно сказать, стали первыми тараканами – посланцами матушки Земли во Вселенную. Более того, две самки даже привезли на нашу планету первых по-настоящему космических тараканов – детенышей, зачатых на орбите в условиях невесомости. Интересно, они также как и болезнетворные микробы станут более хитрыми, изворотливыми и невосприимчивыми к отраве, чем их земные сородичи?

Впрочем, на тараканах-космонавтах космический полет отразился не так уж и благоприятно. Как отметил в своем выступлении Дмитрий Атякшин, «уже есть ряд признаков, по которым можно сказать, что невесомость оказала на тараканов заметное влияние, несмотря на их высокую жизнеспособность. В частности, пребывание в космосе сказалось на их двигательных функциях – они передвигаются гораздо медленнее и быстрее устают».

Но будущее у всех обитателей «Ноева ковчега» в современном, космическом, его исполнении оказалось не таким уж радостным, как у их библейских предков. Например, посланцев монгольских степей- мышей-песчанок – ученые вскоре после завершения полета усыпили.

«Все объекты, вернувшиеся с орбиты, были усыплены, а затем расчленены на различные органы, каждым из которых займется отвечающий за это специалист», – сообщил журналистам руководитель эксперимента над мышами-песчанками от Института медико-биологических проблем Борис Шенкман. Правда, усато-хвостатые космонавты не мучались и «отдали концы» быстро – это, оказывается, специально оговаривается соответствующими международными соглашениями, которые запрещают какие-либо манипуляции, связанные с причинением страданий животным.

«Хотел бы снять шляпу перед братьями нашими меньшими, которые, жертвуя собой, выполняют важнейшую миссию для человека. Оставаясь живыми и здоровыми и стойко перенося все тяготы космического полета, они позволяют быстрее выздоравливать больным на земле, использующим результаты космических экспериментов», – дополняет своего коллегу сотрудник института Олег Орлов.

Ну а лавры героя стяжал себе, видимо, тутовый шелкопряд: побывав в бескрайних просторах космоса, он все-таки сумел, не смотря на достаточно необычные для него условия, окуклиться и дать человечеству первую партию космического шелка, которому в буквальном смысле теперь нет цены. Только обмотал он шелковой нитью не себя, как это делается на Земле, а ту веточку, на которой висел: невесомость, в которой нет ни низа, ни верха, видимо гаки дезориентировала шелкопряда-космонавта.

Следует отметить тот факт, что ранее основная масса биологических экспериментов проводилась отечественными учеными на беспилотных космических аппаратах серии «Бион», оснащенных централизованной системой жизнеобеспечения (регенерация кислорода, удаление углекислого газа и вредных газообразных примесей и т.д.). Именно на эти биоспутники делали упор в своих программах с использованием млекопитающих сотрудники Института медико-биологических проблем РАН. Так, в период с 1973 по 1996 гг. в полетах 11 КА «Бион» была проведена достаточно большая масса экспериментов, в которых были задействованы 12 обезьян и 212 крыс.

Аппараты же семейства «Фотон» в первую очередь предназначались для проведения технологических экспериментов. Бортовой системы жизнеобеспечения они не имели и позволяли, таким образом, проводить на них эксперименты только с такими биологическими объектами, которые не требовали значительного потребления кислорода и очистки атмосферы. Поэтому на «Фотонах» проводились ранее лишь единичные биологические эксперименты.

Подкосила космобиологов традиционная для новейшего периода нашей страны беда – безденежье. Были отложены на долгие годы и полеты биоспутников серии «Бион». Кстати, в утвержденной не так давно Федеральной космической программе России в течение 2006-2015 гг. предусмотрено вывести в космос только три спутника, что конечно не может не огорчать. Так что российские специалисты были просто вынуждены обратить все свои взоры на «Фотон-М», который представляет собой модернизированную версию космических аппаратов «Фотон», запуски которых осуществлялись в период с 1985 по 1999 гг. («старый» «Фотон» успел слетать в космос 12 раз). Аппарат разработан и собирается в самарском Государственном научно-производственном ракетно-космическом центре «ЦСКБ-Прогресс».

Завершить же наш материал хочется на оптимистической ноте, в роли которой могут выступить слова руководителя программ биологических исследований ИМБП РАН профессора Евгения Ильина: «Основной площадкой для экспериментов будут являться биоспутники. Я могу сказать точно, что будут грызуны – крысы, песчанки и просто мыши в большом количестве, а также макаки-резусы и другие крупные млекопитающие».

Уже составлен план полета космического аппарата «Бион-М» №1, который планируется вывести на околоземную орбиту в 2010 г. Будем надеяться, что никакие новые напасти до тех пор не случатся, и все начертанное на бумаге свершится наяву. Ведь национальная безопасность страны – это не только спутники военного назначения (с которыми, впрочем, у нас тоже дела обстоят не ахти как красочно), но и научная программа освоения космоса, способная дать и России и всему человечеству очень много полезного материала. Но реализовывать научные программы надо целенаправленно, планомерно и постоянно, а не кавалерийскими наскоками, которые так любят «временщики» или «любители».

Игорь АФАНАСЬЕВ, Дмитрий ВОРОНЦОВ