Международная космическая станция
Научные исследования на МКС
(к 10-летиш запуска первого модуля)
В. А. ЛОПОТА, член-корреспондент РАН,
президент, генеральный конструктор РКК "Энергия" им. С.П. Королёва
Исследования на Международной космической станции (МКС) помогают не только решать многие важные народнохозяйственные задачи, но и продвигаться по пути все большего понима-
ния законов развития Вселенной. Эти исследования стали возможны благодаря упорному труду и творческим поискам огромного числа людей -участников космической деятельности.
КОСМИЧЕСКИЙ ФОРПОСТ ЧЕЛОВЕЧЕСТВА
МКС расширяет границы земной жизни, являясь сегодня постоянно обитаемым исследовательским пилотируемым комплексом на околоземной орбите. С другой стороны, существование и функционирование станции оказывает непосредственное влияние на жизнь людей на Земле, потому что космические технологии широко используются и внедряются в различные сферы человеческой деятель-
22
ности. МКС - необходимая ступень в поступательном движении земной цивилизации к освоению Луны, Марса и, наконец, всей Солнечной системы, как это было сформулировано К.Э. Циолковским в фило-софско-провидческих работах об освоении человеком Вселенной.
Успешно решать столь масштабные задачи даже на современных производствах невозможно без внедрения качественно новых технологий, к таковым относятся именно космические технологии.
Они и определяют движение человечества в будущее.
Очевидно, что используемая человеком техника, и космическая - в первую очередь, должна быть надежной. Наши великие предшественники сумели обеспечить такой уровень надежности космической техники, что мы уже более 40 лет эксплуатируем созданные ими пилотируемые космические корабли. Правильность выбранных конструктивных принципов и проектных решений подтвердила
© Лопота В.А.
Природные ресурсы Земли
Медико-биологические
Геофизические
Материаловедение
Образование
Излучение планет и малых тел Солнечной системы
Биотехнология
Отработка технологий
Внеатмосферная астрономия
Комплексные эксперименты ЛД! Космическая энергетика
Космические излучения
Эксперименты, выполненные космонавтами на МКС по российской научной программе в 2001-2008 гг.
жизнь. Однако, несмотря на то что российские пилотируемые корабли пока решают все возложенные на них задачи, требуются улучшение их технических характеристик и переход к качественно новым системам. Мы идем по пути эволюционной модернизации и развития космических кораблей и новых модулей МКС. Уже в ближайшее время предусматриваются замена элементной базы и перевод сохранившихся аналоговых контуров управления кораблей "Прогресс" и "Союз" на цифровые. Это повысит надежность МКС и создаваемых кораблей и модулей, призванных принципиально увеличить эффективность целевого использования российского сегмента МКС.
Страны - участницы проекта рассматривают
МКС, в первую очередь, как многоцелевую лабораторию на околоземной орбите, с помощью которой могут быть получены ответы на многие научно-практические и мировоззренческие вопросы. Они касаются структуры Вселенной и материи; глобальных факторов, влияющих на нашу планету и околоземное пространство; изменения климата и использования природных ресурсов Земли; организма человека, его сопротивляемости неблагоприятным факторам внешней среды и адаптационных возможностей, форм эволюции жизни в целом; процессов получения новых материалов и биологических веществ с заданными свойствами.
Серьезное замедление темпов строительства МКС после катастрофы американского корабля "Колумбия" в феврале 2003 г. снизило общественный интерес к станции, а также привело к значительным дополнительным финан-
совым затратам стран -участниц проекта, в первую очередь США. Последнее было необходимо, чтобы, прежде всего, повысить надежность и безопасность кораблей "Спейс Шаттл", а также законсервировать готовые к полету исследовательские модули, которые в течение нескольких лет ждали своей очереди на запуск. Россия же оказалась перед необходимостью поиска дополнительных возможностей поддержания пилотируемого полета станции с помощью кораблей "Союз" и "Прогресс".
В этих условиях демонстрировать значимость, обоснованность и реализуемость целей программы МКС было непросто. Отставание строительства станции от первоначального плана (ее сборка должна была завершиться в 2006 г.) и связанный с этим хронический недостаток бортовых ресурсов для реализации научных программ на какое-то время стали основой для пес-
симистических рассуждений о низкой научной отдаче МКС. Хотя в последнее время ситуация меняется к лучшему, лишь анализ данных о проведении научных исследований на МКС за годы полета в пилотируемом режиме дает возможность объективно оценить ее научный потенциал и реальность проведения космических экспериментов по программе МКС.
ОСНОВНЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ
Наиболее приоритетным направлением исследований у российских, европейских и американских партнеров считается изучение жизнедеятельности человека в космосе. В основном медико-биологические эксперименты направлены на дальнейшее совершенствование системы медицинского обеспечения пилотируемых космических полетов, получение новых данных по адаптации организма человека к условиям существования в космосе, на отработку методов и средств защиты от неблагоприятных воздействий факторов полета и их профилактику. Еще при проведении исследований на орбитальном комплексе (ОК) "Мир" выяснилось, что многие физиологические изменения в организме космонавта сходны с процессами его старения на Земле. В перспективе американские ученые, изучая на МКС такие изменения, намерены, например, моделировать процесс старения.
Исследования в области космической биологии, целью которых стало изучение фундаментальных закономерностей функционирования биологических систем в условиях измененной гравитации, позволили получить данные об отсутствии отрицательного влияния невесомости на внутриклеточные процессы, клетки, ткани, органы, физиологические системы и организм в целом. Эти результаты стали дополнительным аргументом для обоснования возможности осуществления длительных космических полетов и жизни человека вне Земли.
У всех партнеров в равной мере приоритетными остаются биотехнологические исследования. Эксперименты проводятся для того, чтобы получить более точные знания о молекулярной структуре белков, дающие исследователям ключ к разгадке механизмов проявления их активности, позволяющие контролировать и задавать им новые свойства. Эти данные - основа современной фармацевтики и залог успеха в борьбе с различными заболеваниями человека, животных и растений, поскольку все их возбудители имеют белковую природу (вирусы, бактерии, грибки). Выращенные в условиях микрогравитации на борту МКС кристаллы протеинов, как правило, отличаются высоким совершенством структуры, большими размерами и лучшими кристаллографическими характеристиками (недости-
жимыми в условиях земного притяжения). Это помогает детально расшифровать структуру протеинов методами рентгенострук-турного анализа в лабораторных условиях на Земле. Другим направлением биотехнологических исследований на МКС стало получение новых биообъектов (вирусов, бактерий, растительных и животных клеток) с заданными свойствами для использования их в медицине, ветеринарии и фармакологии. Сделаны первые шаги в области тканевой инженерии с использованием различных видов клеток для лечения поврежденных органов человека, а в перспективе - прямого получения искусственных биологических тканей и органов.
Следующее направление по важности проводимых на МКС работ - технические эксперименты. Их цель - изучение и уточнение характеристик конструкции станции в целом, условий ее эксплуатации (режимов микрогравитации, акустического и радиационного воздействия, микрометеоритной обстановки), исследование конструкционных материалов и покрытий. В 1986-2001 гг. на ОК "Мир" отработаны сотни новых проектно-кон-структорских решений, позволяющих выполнять долговременные пилотируемые полеты не только на околоземных орбитах, но и в дальний космос. Апробированы методики выбора конструкционных материалов,устойчивых к воздействию радиации и метеоритных осколков,
Российский космонавт C.K. Кри-калёв проводит эксперимент по клеточной биологии в перчаточном боксе станции (11-я основная экспедиция). 2005 г. Фото. РКК 'Энергия".
созданы средства эффективного получения и накопления энергии в космосе, проверены уникальные раскрываемые крупногабаритные конструкции, применены робототехника и дистанционное управление для проведения сложных технических операций на борту орбитальной станции. Изучены процессы горения в условиях микрогравитации, что обеспечило пожарную безопасность конструкции космических кораблей и оптимальный для дыхания состав воздуха. Новые задачи в освоении космического пространства требуют расширения объема технических исследований и экспериментов на МКС, связанных с дальнейшим совершенствованием космической техники.
Среди исследований в области космической технологии и материаловедения в программах зарубежных партнеров наиболее приоритетны эксперименты с выраженной прикладной направленностью: физика коллоидов, процессы образования цеолитов, определение ко-
Командир станции С.А. Волков работает в модуле "Пирс" (17-я основная экспедиция). 1 июля 2008 г. Фото. NASA.
эффициентов переноса в сырой нефти, синтез веществ в невесомости. Исследования в области физики жидкости, в частности, могут помочь понять характер сложных погодных явлений на Земле и других планетах, а также разработать эффективные способы производства топлива с использованием ресурсов Марса и Луны.
Усилиями России и ESA на станции сделан новый важный шаг и в области исследований плазмен-но-пылевых кристаллов и жидкостей - проведена серия экспериментов "Плазменный кристалл" на установках "ПК-3" и "ПК-3+", была получена уникальная научная информация о поведении пылевых макрочастиц в плазме высокочастотного разряда в ат-
мосфере аргона. Эти исследования направлены на моделирование процессов формирования плаз-менно-пылевых структур во Вселенной,
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.