Международные экипажи в космосе
Шрифт:
Биологические эксперименты
Значение биологических экспериментов для развития наших представлений о жизненных процессах в условиях космического полета трудно переоценить. Всего было проведено семь экспериментов: «Хлорелла» (СССР-ЧССР), «Метаболизм бактерий», «Культура ткани», «Рост бактерий» (СССР-ГДР), «Азола» (СССР-СРВ), «Атуэй», «Мультипликатор» (СССР-Куба). Здесь мы подробно остановимся на трех экспериментах.
В эксперименте «Хлорелла» изучалось влияние невесомости на рост одноклеточной водоросли. Хлорелла получила широкую известность как «космическая водоросль». Эти одноклеточные организмы способны поглощать углекислый газ и давать взамен кислород, которым может пользоваться экипаж
В данном случае культура водорослей применялась исключительно как модель быстрорастущего организма. В оптимальных условиях роста количество клеток удваивается через каждые 4 ч. Таким образом, в течение одной недели космического полета образуется несколько поколений водорослей. Основное значение эксперимента заключается в том, что специалисты смогли получить данные об организмах, несколько поколений которых последовательно развивалось в условиях невесомости. При этом следует подчеркнуть, что пока самые длительные космические полеты человека представляют собой лишь незначительную часть средней продолжительности жизни одного поколения людей.
Космонавты доставили на борт «Салюта-6» четыре контейнера с популяциями водорослей (в запаянных ампулах) и органической питательной средой. В первых трех контейнерах помещалось по две ампулы с одним и тем же видом водорослей. Причем водоросли были доставлены на орбиту в нерастущем, покоящемся состоянии, и только на станции космонавты осуществили подачу к ним подготовленной питательной среды.
Эксперимент «Хлорелла» начался с того, что в каждом из трех контейнеров было раздавлено по одной ампуле, тем самым культура водорослей была введена в питательную среду, в которой она в дальнейшем размножалась в отсутствие света. Другие ампулы в контейнерах остались для контроля в нераздавленном состоянии: находившиеся в них в неактивном состоянии водоросли были возвращены на Землю. Контрольные варианты водорослей были одновременно высеяны в наземной лаборатории, по возможности в идентичных условиях, за исключением, естественно, невесомости.
Сразу после завершения полета в каждом из контейнеров часть суспензии водорослей была законсервирована специальным фиксатором для дальнейшего подробного анализа состояния культуры (в конце сравнительного эксперимента), а часть транспортировалась в наземные лаборатории в живом состоянии для изучения разного рода воздействий факторов космического полета на культуры водорослей. Это позволило в отличие от ранее проводившихся в космосе экспериментов с хлореллой непосредственно сравнить результаты воздействия невесомости как на активно растущие, так и на покоящиеся клетки водорослей. В значительной степени такое сравнение стало возможным благодаря тому, что космонавты принимали активное участие в проведении эксперимента во время полета.
В четвертом контейнере находились три ампулы с разными видами водорослей, которые использовались и в трех первых контейнерах. На «Салюте-6» все три ампулы были раздавлены одновременно, и в питательной среде оказалась культура, состоящая из трех различных видов водорослей. При этом предполагалось изучить проявление конкуренции различных форм в процессе их роста и возможное в конечном итоге преобладание одних форм над другими.
Эксперимент «Хлорелла» дал очень интересные результаты. В частности, он показал, что состояние невесомости никак не влияет на скорость роста популяции водорослей. Принципиальных различий между свойствами популяций, выращенных из этих клеток и из тех, которые сохранялись во время полета в состоянии покоя на Земле, также не было обнаружено.
В биологическом эксперименте «Метаболизм бактерий» ученые сделали попытку проверить следующую научную гипотезу. Существует предположение, что с возрастанием уровня организации живых организмов увеличивается доля энергии, необходимой для сохранения их структуры при воздействии силы тяжести. Поскольку все организмы
Бактерии в этом эксперименте культивировались в приборе «Йена», разработанном в ГДР и состоящем из пяти камер, которые содержали питательный раствор разной концентрации, споровую суспензию бактерий и средства их консервации. В определенный момент времени космонавты произвели перемешивание споровых суспензий с питательными растворами, и начался рост культур бактерий.
Различная концентрация культуры клеток зависит не только от того, сколько питательных веществ имеется в камере, но и от количества энергии, получаемой в результате обмена веществ и идущей на рост, размножение и сохранение структур. Соотношение образовавшейся биомассы и использованных питательных веществ определяет так называемый коэффициент выхода. Сравнение коэффициентов выхода, полученных в земных условиях и в космосе, показывает, влияет ли гравитация на обмен веществ, необходимый для поддержания структуры клеток. Эксперимент дал обнадеживающие результаты.
В биологическом эксперименте «Азола» (СССР — СРВ) были получены данные о влиянии невесомости на процессы роста и развития, а также морфологическую структуру высшего растения Азолы пиннаты.
Азола пинната — водный папоротник; является уникальным растением, представляющим особый интерес для космической биологии, из-за чего и был предложен вьетнамскими учеными в качестве объекта исследований. Азола относится к самым мелким из высших растений: взрослое растение, имеющее вид вытянутого диска, составляет в длину 3 мм. Благодаря этому в приборе ИФС-2, который ранее использовался для выращивания водорослей в невесомости, можно разместить 10–20 штук растений, что обеспечивает получение достоверных данных. Азола также исключительно быстро размножается, что дает возможность за реальный срок полета провести полную смену поколений.
Азола имеет еще одну интересную особенность — в ее воздушных пазухах живет и размножается сине-зеленая микроскопическая водоросль Anabena, способная усваивать атмосферный азот и превращать его в азотсодержащие соединения, пригодные для питания растений. Благодаря этому размножающаяся на рисовых полях Asola способствует повышению плодородия почвы без расхода азотных удобрений. Кроме того, эта ее особенность позволяет одновременно изучать не только поведение высшего растения в невесомости, но и простейшую экологическую систему.
Эксперименты по изучению поверхности Земли
и ее атмосферы
Примерно треть (около 50) из общего числа экспериментов, проведенных международными экипажами по программе «Интеркосмос», имеет отношение к исследованиям земной атмосферы и поверхности Земли в целях изучения ее природных ресурсов. И это не случайно.
За последнее десятилетие это направление космических исследований стало одним из важнейших. Уже сейчас оно приносит весомый экономический эффект, а в будущем с его развитием связывают надежды на создание глобальной космической службы природоведения и природоохраны. Необычайно широка сфера народнохозяйственного применения дистанционного зондирования Земли из космоса: обнаружение районов, перспективных на поиск полезных ископаемых; исследования в интересах сельского и лесного хозяйства, гидрологии, землепользования, океанографии, мелиорации, метеорологии; изучение акваторий Мирового океана. Исследования в этом направлении позволят также улучшить контроль за загрязнением окружающей среды, что приобретает в наши дни актуальнейшее значение. С каждым годом все большее число сугубо «земных» природоведческих дисциплин обращаются за помощью к космической информации, привлекают для своего развития космические средства.