Международные экипажи в космосе

Козырев Валентин Иванович

Эксперимент предложен Лабораторией нейросенсорной физиологии Национального центра научных исследований в Париже и готовился при участии Института проблем передачи информации АН СССР.

Произвольные движения человека обеспечиваются координированным сокращением большого числа мышц. Для выполнения определенного движения требуется сокращение определенных мышц в определенной последовательности и с определенной силой. Однако программа сокращения мышц для выполнения одного и того же движения не является раз и навсегда заданной, а зависит от того, в каких условиях оно выполняется. Так, например, одно и то же движение рукой будет выполняться по-разному в зависимости от того, в каком положении находится рука, в какой позе тело, каковы при этом внешние силы и т. д. Поэтому при формировании программы движения должна учитываться

информация о конфигурации тела и его положении по отношению к внешним объектам и к внешнему силовому полю. Такая — информация поступает от многочисленных рецепторов различных сенсорных систем — зрительной, вестибулярной, системы мышечносуставной и поверхностной чувствительности.

Все естественные навыки человека сформировались при нормальной гравитации. В этих условиях функционируют и перечисленные сенсорные системы. В условиях невесомости такой привычный сенсорный комплекс может видоизмениться. Вестибулярная, мышечно-суставная и поверхностная чувствительность, вероятно, дают измененную по сравнению с наземными условиями информацию, в меньшей степени изменяется зрительное отображение положения тела относительно окружающих объектов. В результате может возникнуть рассогласование сенсорных систем, которое может стать одной из причин расстройств координации движений.

Исследование изменений сенсомоторного взаимодействия в условиях невесомости, а также течения процесса адаптации сенсомоторной системы к этим условиям ранее не проводилось.

В эксперименте «Поза» в качестве двигательной задачи выбран быстрый подъем руки, выполняемый в положении стоя. Такое движение, во-первых, является естественным, простым и, во-вторых, хорошо изучено в наземных условиях. Характерной особенностью такого движения является то, что в его осуществлении участвуют не только мышцы руки, но и мышцы, обеспечивающие поддержание позы, прежде всего мышцы ног. Особый интерес представляет то обстоятельство, что активность мышц ног при этом движении зависит и от состояния зрительной системы. В частности, она меняется при исключении периферического зрения за счет специальных очков, в которых видимой остается лишь небольшая область в центре поля зрения.

Таким образом, задача эксперимента «Поза» состоит в изучении активности мышц ног при выполнении движения подъема руки в различных условиях.

Обследовался французский космонавт. Ноги жестко фиксировались на тележке, и варьировался зрительный контроль, положение тела, наличие и отсутствие дополнительной массы. Всего использовалось 13 вариантов эксперимента.

В проведении обследований участвовали два советских космонавта. Один из них осуществлял страховку французского космонавта на случай чрезмерных отклонений тела, другой снимал все на кинокамеру.

Параметры исследований фиксировались аппаратурой «Регистратор». Кассеты с магнитной лентой и киносъемкой вернули на Землю.

Эксперимент «Цитос-2». Его целью было изучение изменений свойств микроорганизмов в условиях космического полета, а также их чувствительности к различным антибиотикам.

В эксперименте использовался термостат, изготовленный французскими специалистами. В рабочую камеру, термостата помещается специальный «Вкладыш». Он выполнен в виде сборки из 6 кассет, установленных в корпусе и зафиксированных в нем. В каждую из кассет уложено 8 двухсекционных культивационных камер («берлинго»), изготовленных в виде двухслойных пакетов из полиэтиленовой пленки. В каждой секции находится питательная среда с антибиотиком и стеклянная ампула с микроорганизмами. Специальное устройство «Вкладыша» в определенное время полета разрушает ампулы, в результате чего микроорганизмы попадают в питательную среду и начинают размножаться. Прозрачные крышки кассет позволяют в процессе эксперимента наблюдать изменение цвета питательной среды. Об эффективности воздействия антибиотика на микроорганизм свидетельствуют рост или отсутствие роста культур, характеризующиеся изменением цвета среды в культивационной камере. В случае роста микроорганизма цвет среды изменяется от красного к оранжевому и желтому. Если окраска питательной среды не изменяется, значит роста микроорганизма не происходит и к данной концентрации антибиотика культура микроорганизма чувствительна.

После завершения эксперимента «Вкладыш» с кассетами возвратили на Землю, где

в микробиологической лаборатории провели дальнейшие исследования. Одновременно с полетным экспериментом проводился контрольный синхронный эксперимент на Земле.

Научную программу эксперимента подготовили Лаборатория космической биологии в Тулузе (Франция) и Институт медико-биологических проблем Минздрава СССР.

Эксперимент «Биоблок-3» предназначен для исследований биологического действия тяжелых заряженных частиц (ТЗЧ) в зависимости от физических параметров и локализации мест их попадания в биологические структуры для оценки радиационной опасности при длительных космических полетах.

Специфическим фактором в условиях космического полета является воздействие тяжелых заряженных частиц. Особенное значение этот фактор приобретает при осуществлении длительных полетов. Для получения достоверных оценок опасности воздействия ТЗЧ и составления прогнозов радиационных поражений при различных длительностях полета необходимо всестороннее исследование особенностей действия ТЗЧ на различные биологические системы. С этой целью проводятся модельные радиобиологические исследования на ускорителях заряженных частиц, а также в условиях космического полета. Результаты этих исследований показывают, что следствием воздействия ТЗЧ на биологические объекты являются серьезные структурные нарушения, приводящие в ряде случаев к нарушению процессов постадийного развития простейших животных и проростков семян. Однако к настоящему времени накоплено недостаточное количество фактического материала для выдачи обоснованных рекомендаций.

В качестве биологических объектов в эксперименте использовались семена салата, табака, цисты Artemia sa-linae.

В качестве физических детекторов в эксперименте использовались трековые детекторы из нитрата целлюлозы и поликарбоната, ядерные фотоэмульсии (ЯФЭ), термолюминесцентные детекторы (ТЛД) на основе фтористого лития и стекла.

Аппаратура, используемая для проведения эксперимента, представляет собой две одинаковые сборки «Биоблок» — советскую и французскую, выполненные в виде параллелепипеда. Сборка «Биоблок» представляет пакет из чередующихся в единой координатной системе слоев диэлектрических детекторов и слоев биологических объектов, заключенных в пластины-держатели. Вес одной такой сборки — 0,8 кг. «Биоблок-3» состоял из шести сборок и устанавливался непосредственно на станции, с тем чтобы советско-французский экипаж мог возвратить с собой на Землю пару сборок. Программой эксперимента предусматривалось провести три этапа по продолжительности экспонирования: около двух месяцев, 4–6 месяцев и до одного года. В конце каждого этапа две сборки возвращались на Землю для последующей обработки.

Научную программу эксперимента подготовили Лаборатория растительной радиобиологии Университета в Монпелье и Институт медико-биологических проблем Минздрава СССР.

Эксперименты по космическому материаловедению

По космическому материаловедению было проведено четыре эксперимента: «Калибровка», «Ускорение», «Диффузия» и «Ликвация»,

Отличительными свойствами космического пространства являются, с одной стороны, отсутствие силы тяжести и атмосферы, с другой — наличие различных излучений. Фактор отсутствия силы тяжести, как полагают, должен внести значительные изменения в поведение жидких веществ. Проведенные до советско-французского полета эксперименты показали существенное влияние различных эффектов невесомости на большое количество классических процессов в материаловедении. Физические механизмы явлений, происходящих в невесомости, не поддавались математическому описанию.

Проводящиеся в настоящее время работы пока относятся в большей степени к вопросам фундаментальных исследований, направленных на лучшее понимание механизмов затвердевания и кристаллизации. Очень часто они касаются материалов исключительной технологической важности (полупроводники, сверхпроводники, магнитные материалы). Не исключается, что со временем в космосе смогут работать и промышленные установки.

Научную программу этой группы экспериментов подготовили Национальный центр ядерных исследований в Гренобле, Лаборатория термодинамической и термофизической металлургии при Университете в Гренобле, Институт космических исследований АН СССР и Институт электроники.