Зачем нужда Международная космическая станция? Что на ней делают космонавты?
МКС – международный космический проект, осуществляемый силами 14 стран. Содержание станции обходится человечеству в 6.5 миллиардов долларов в год. Отдельно Россия тратит на МКС 300 миллионов долларов. Зачем нужна такая станция? Чем занимаются российские космонавты и насколько оправданы их научные изыскания?
Кому принадлежит МКС?
У каждой стран есть свои станции на МКС. У США их 7, у России – 5, у Японии и Евросоюза по одной, а Канада располагает отдельными конструкциями на американских станциях. Китай не пускают на международный проект по политическим причинам.
Однако участие России изначально тоже не предусматривалось. Американцы согласились на сотрудничество лишь благодаря космическому наследству СССР. У России был опыт строительства и доставки на орбиту кораблей, а у США деньги.
На условиях того, что русские строят станцию, но она будет принадлежать США, в 1993 году международная миссия приняла в свои ряды россиян. Даже первый запущенный в космос модуль «Заря» был построен в России, но собственностью он является иностранной.
Сегодня станция условно поделена на 2 части – российскую и американскую. Несмотря на совместный проект, каждая сторона работает автономно.
После политических конфликтов участники не раз грозились разорвать друг с другом сотрудничество. Из-за этого космонавты разных сегментов ограничены в сотрудничестве и обычно не делятся научными открытиями и оборудованием. Однако если на одном сегменте МКС случается авария, другой сегмент принимает весь экипаж.
Каков распорядок дня космонавта?
В космосе живут по Гринвичу, то есть с отставанием на 3 часа от московского. У космонавтов есть строгий распорядок в дня: они встают в 6:00, до 7:30 завтракают, до 9:45 работают. С 10 до 13 часов космонавты занимаются спортом, чтобы избежать атрофии мышц
Затем они обедают и продолжают работу до 16:30. После этого у покорителей космоса есть несколько часов личного времени перед сном. Отбой происходит рано, в 21:30.
Какую работу выполняют космонавты?
Основная задача космонавтов – проведение научных исследований. Также они проверяют и ремонтируют механизмы МКС и занимаются приёмом грузов с Земли.
На МКС изучают биологические, физические и химические процессы в условиях низкой гравитации, вакуума и космического излучения. Рассматривается возможность колонизации космоса, исследуется Земля и другие планеты.
Американцы в основном исследуют опасность земных вирусов в космосе, европейцы изобретают лекарства, японцы озадачены глобальным потеплением, рассматривают озоновый слой и земные поверхности.
Российские ученые проводят медицинские опыты над собой и животными, разглядывают Россию, предугадывая природные и техногенные катастрофы и т.д. Всего за годы работы наши космонавты сделали около 100 исследований.
Нужна ли России МКС?
МКС – это самый критикуемый проект за всю историю освоения космоса. Критикуется не только ценность научных открытий, но и огромные затраты на содержание.
Дело в том, что микрогравитацию, вакуум и других космические условия можно создать искусственно прямо на Земле. Это будет намного дешевле и проще.
Кроме того, опыт покорения космоса показал, что беспилотные аппараты справляются с этим гораздо эффективнее, чем люди. Изучение воздействия космоса на человека и животных проводится косвенно и зачастую не несет в себе ценности.
В России проект критикуется сильнее, чем в Америке. Наши космонавты работают под эгидой США, арендуя их оборудование. Самостоятельных исследований проводится очень мало.
Роскосмос заявляет, что у страны нет денег на собственную аппаратуру и её доставку на орбиту. Более того, существует определенные не выгодные договоренности, заключенные с США еще в 1990-х годах. Поэтому завершать проект в России не собираются.
Исследования на МКС: какие открытия сделали ученые, пребывая на орбите
Астронавтам НАСА впервые удалось вырастить перец чили за пределами Земли на Международной космической станции (МКС). Семена доставили на МКС в июне этого года для экспериментального опыта НАСА.
Специалисты пытались выяснить, какие продукты можно вырастить в космосе. Это нужно было, чтобы установить возможные источники пищи во время длительных экспедиций, возможно, на Марс.
Астронавт НАСА Меган Макартур опубликовала в Twitter сообщение, что группа космонавтов испробовала перец, а потом добавила его во время приготовления тако с говядиной и овощами.
Одной из важных функций МКС является проведение экспериментов и исследований в условиях космоса. Какие процессы изучают на Международной космической станции? И какие открытия уже сделали?
Какие исследования ведутся на МКС?
Главные направления исследований, которые ведутся на МКС:
Также на МКС занимаются выявлением и исследованием пролетающих астероидов. На станции есть тепловые и инфракрасные модули, которые помогают понять процессы, происходящие в дальнем космосе.
Чего удалось достичь на МКС?
Главные достижения касаются изучения биологии. В 2007 году участники международной экспедиции провели несколько опытов по выявлению поглощаемой дозы радиоактивного излучения. В космосе нет сильного магнитного поля, как на Земле, поэтому там можно полноценно проанализировать последствия радиоактивного излучения и выявить эффективные меры по уменьшению неблагоприятных последствий.
Еще один успех связан с созданием белковых кристаллов. Японский модуль «Кибо» применяли, чтобы изучить влияние невесомости на репродуктивную функцию растений и животных. Там и заложили фундамент будущей астробиологии и астроагрономии. Без этих знаний нереально будет в будущем заниматься колонизацией других планет, так как растительный покров нужен, чтобы снабдить колонии пропитанием и воздухом.
Отечественные модули «Звезда» и «Заря» используются, чтобы проводить эксперименты по изучению физики пылевых процессов и поведения плазмы в условиях космоса. Российские исследователи смогли добиться результатов в повышении эффективности термоизоляции в условиях космоса.
Эксперты из Европы смогли сделать большой прорыв в исследовании процессов, происходящих в средах со слабой гравитацией. Немецкие ученые разработали прототипы манипуляторов, которые эффективно бы работали в условиях космоса.
Также МКС является площадкой, где проводят наблюдения за Землей. С орбиты можно проанализировать масштабы опустынивания тропических регионов нашей планеты. Кроме того, информация с МКС позволяет прогнозировать ураганы и атмосферные осадки.
Самые важные открытия, сделанные на МКС
Ограничение потери костной и мышечной массы
В ходе экспериментов на МКС было установлено, что человек в космосе теряет большую часть мышечной и костной массы. Чтобы этого избежать, разработали специальные технологии минимизации негативного влияния микрогравитации на организм, среди них тренажеры для упражнений на сопротивление, которые позволяют сильно ограничить потерю костной и мышечной массы.
Также разработан специальный режим питания, который включает прием определенных медицинских препаратов. Исследования в этой области помогли улучшить методы лечения остеохондроза, от которого страдают миллионы людей.
Межпланетное загрязнение
Многие космические агентства задались целью организовать полет на Марс. Однако тут очень важно не заразить эту планету земными организмами, и наоборот, не принести на Землю возможные марсианские формы жизни.
Некоторые выносливые бактерии, такие как Bacillus subtilis (сенная палочка) уже поддавались воздействию космических условий на МКС. На них не повлияла солнечная радиация, эти организмы показали высокий процент выживания, поэтому ученые предполагают, что они способны выжить в условиях межпланетного полета на Марс, а также и на самой планете.
Из этого открытия ученым удалось сделать важные выводы. Так как микроорганизмы или их ДНК способны пережить межпланетный полет, то, возможно, жизнь на Землю могла изначально попасть с другой планеты или астероида.
Выращивание кристаллов в медицинских целях
Из-за гравитационных процессов на Земле рост кристаллов замедляется. Будучи в условиях микрогравитации, данные кристаллы способны вырастать до больших размеров, нежели на нашей планете, из-за чего анализ их структуры сделать становится гораздо проще. Протеиновые кристаллы, которые выращивают на МКС, применяются для разработки новых лекарств от таких болезней, как рак и мышечная дистрофия.
Международная космическая станция (МКС) являет собой передовой космический форпост человечества, где вот уже на протяжении 15 лет постоянно обитают люди. Поскольку МКС вращается вокруг земли, она, фактически, находится в состоянии свободного падения, противодействуя земной гравитации, и предоставляя идеальную платформу для изучения космоса.
Научные эксперименты и исследования на борту станции, как правило, междисциплинарные, и включают в себя такие области науки как микробиология, космическая наука, фундаментальная физика, биология человека, астрономия, метеорология и наблюдение за Землей. Давайте же рассмотрим самые значимые открытия, сделанные на Международной космической станции.
1. Уязвимость и слабость человеческого тела
Воздействие условий космической среды на организм человека во время длительных полетов является чрезвычайно важным вопросом, детальное изучение которого позволит нам в будущем совершать долгие космические путешествия. Например, полет на Марс займет около года, и к этому следует добавить еще год, который будет необходим для возвращения на Землю.
Исследования условий микрогравитации на МКС продемонстрировали, что человеческий организм за время миссии теряет значительную часть мышечной и костной массы. Технологии минимизации негативного влияния микрогравитации на организм включают использование специальных тренажеров для упражнений на сопротивление. Эксперименты с использованием подобных тренажеров подтвердили, что эта технология позволяет значительно ограничить потерю костной и мышечной массы.
В сочетании с исследованиями оптимального режима питания для космонавтов и приема определенных медицинских препаратов, эти эксперименты позволили улучшить методы лечения остеохондроза, болезни, которой страдают миллионы человек.
2. Межпланетное загрязнение
Долгосрочной целью многих космических агентств является пилотируемый полет на Марс. Красная планета особенно интересует человечество, поскольку она является одним из самых доступных космических объектов, на которых существовала или до сих пор существует внеземная жизнь. Очень важно, чтобы мы случайно не заразили Марс земными организмами. Следует также следить за тем, чтобы не заразить Землю возможными марсианскими формами жизни во время возвращения миссии с образцами.
Это открытие имело значительные последствия. Если микроорганизмы, или их ДНК, могут выжить в условиях межпланетного полета, это подтверждает вероятность того, что жизнь на Землю могла изначально попасть из другой планеты или астероида.
3. Выращивание кристаллов для медицинских целей
Основным вызовом для создания эффективных лекарств является понимание формы молекул протеина в людском организме. Протеины в нашем теле отвечают за множество биологических функций, включая репликацию и расщепление ДНК. Протеиновая кристаллография является основным инструментом для расширения нашего понимания структуры протеина.
На земле рост кристаллов замедляется гравитационными процессами, в результате чего более массивные частицы собираются на дне сосуда с жидкостью.
В условиях микрогравитации эти кристаллы могут вырастать до больших размеров, чем на Земле, что значительно упрощает анализ их структуры. Протеиновые кристаллы, выращенные на МКС, используются для разработки новых лекарств от таких болезней как рак и мышечная дистрофия.
4. Космическое излучение и темная материя
Космическое пространство пронизывают постоянные потоки заряженных частиц, которые называются космическим излучением. Когда эти космические лучи достигают атмосферы Земли, они дробятся, создавая поток вторичных частиц, который мы можем зафиксировать на поверхности. Некоторые космические лучи могут излучаться от взрывов в результате создания сверхновой звезды или вспышек на солнце. В большинстве случаев источник этого излучения нам неизвестен.
Чтобы лучше понять эти загадочные лучи, мы должны поймать их до того, как они достигнут атмосферы Земли. Установленный на МКС Магнитный альфа-спектрометр (AMS) является самым чувствительным детектором частиц, который человечество отправляло в космос. Это устройство собирает космические лучи, измеряет их энергию и определяет направление.
В 2013 году первые результаты исследований показали, что электроны космических лучей и их античастицы, позитроны, излучаются из всех направлений в космосе, а не из одного определенного места.
Приблизительно одна четверть энергии массы вселенной состоит из темной материи, которая имеет неизвестный нам состав, и может быть источником космического излучения. Теоретическое существование темной материи предусматривает присутствие во внутренней части Млечного пути (и других галактик). Подтверждением этой теории служит изотопная природа электронов и позитронов космических лучей, собранных магнитным альфа-спектрометром на МКС.
Истинная природа космического излучения и темной материи является одной из самых больших загадок современной астрофизики.
5. Эффективное горение
Специально зажечь огонь на орбитальной космической станции — это, очевидно, не самая лучшая идея. Однако, оказывается, что физика пламя в условиях микрогравитации довольно интересна. Изучение гашения огня проходит в специальном устройстве, где крохотные зажигаются капли топлива, которые в условиях микрогравитации формируют сферы.
Пламя на Земле выглядит так, как мы его привыкли видеть, потому что гравитационные процессы в всходящем потоке воздуха направляют смесь топлива и газа вверх. В условиях микрогравитации не существует восходящего потока, и поэтому пламя распространяется в форме сферы вокруг источника горения. Желтый цвет огня появляется в результате накала крохотных твердых частиц. Эти частицы образовываются в результате неполного сгорания топлива и являются загрязнителем.
В условиях микрогравитации происходит более полное и, следовательно, более эффективное сгорание топлива. Пламя свечи на Земле горит желтым цветом, тогда как в космосе это пламя является голубым и выделяет намного меньше дыма. Эти исследования позволяют детально изучить процессы формирования сажи и дыма, которые оказывают негативное влияние на окружающую среду и здоровье человека. Эксперименты с горением также позволяют расширить понимание того, как капли топлива в двигателе внутреннего сгорания переходят из жидкого состояния в газообразное. В будущем данные исследования могут помочь в создании более эффективных двигателей внутреннего сгорания на Земле.
Исследователи космоса
10.4K постов 39.4K подписчик
Правила сообщества
Какие тут могут быть правила, кроме правил установленных самим пикабу 🙂
а еще ее можно просверлить изнутри!
Как то слабовато за те сотни миллиардов баксов, что обошлась и обходится МКС.
Думаю, что России надо активнее заниматься непилотируемой космонавтикой, а сейчас почти весь бюджет съедается этой станцией и на роботов наподобие роверов на Марсе денег уже нет.
Практическая польза то какая? То что вещи в невесомочти будут вести себя по другому это и так было ясно.
Ученые пришли к выводу, что Марс невозможно превратить во вторую Землю
Американские планетологи озвучили совсем уж неутешительные выводы, опираясь на научные данные, полученные космическими зондами с начала 2000-х годов.
Кажется, человечество слишком рано настроилось на то, чтобы в случае возникновения глобальной катастрофы или перенаселения Земли, или истощения ресурсов можно было бы достаточно легко совершить полет на Марс, где к тому времени были бы созданы все условия для нормального проживания. Кристофер Эдвардс, представляющий Университет в Северной Аризоне, и Брюс Якоски из Колорадского университета опубликовали научную статью, где весьма детально описали причины, по которым Красной планете не суждено стать второй Землей даже в относительно отдаленном будущем.
Как считают ученые, опираясь на данные полученные в ходе работы космических аппаратов MRO, Mars Odyssey и орбитальной обсерватории Maven, планам масштабной колонизации Марса помещает то, что создание плотной атмосферы и теплого климата без больших запасов углекислого газа невозможно. Несмотря на то, что в составе атмосферы планеты 95% занимает углекислый газ, его оболочка весьма тонка, поэтому о создании парникового эффекта говорить не приходится. Водяные пары наблюдаются на Марсе и вовсе в незначительном, остаточном, количестве. А без парникового эффекта проживание на Красной планете практически невозможно, ведь там даже в летние месяцы и в районе экватора температура не поднимается выше нуля градусов.
Исследования показали, что некоторые запасы нужных веществ имеются в грунте и полярных шапках. Но как их оттуда вытащить и вернуть обратно в атмосферу? Для этого необходимы совсем уж новые технологии, а о том, чтобы добыть углерод из глубин планет, не стоит и говорить. Для реализации этих целей нужны технологии, которые не разработаны еще даже в виде проектов и могут появиться лишь спустя множество десятилетий как минимум.
Проблема заключается в том, что без должного уровня углекислого газа атмосферное давление на Марсе не будет аналогичным земному. И вода не сможет существовать на планете в жидком виде. Даже если как-то удастся испарять водяной лед, низкие температуры Марса будут замораживать его на лету. По расчетам исследователей, как озвучил их Кристофер Эдвардс, даже при благоприятном испарении полярных шапок, атмосферное давление Красной планеты приблизится к земным параметрам лишь на 1,2%. Пылевые частицы в грунте, имеющиеся на небольшой глубине, дадут еще 4%. Даже залежи минералов, содержащих углерод, которые еще надо отыскать, при самом благоприятном исходе способны менее чем на 5% продвинуть марсианскую атмосферу к подходящей для жизни людей. Аналогичный результат будет и при использовании клатратов, в которых углерод содержится в кристаллах водяного льда.
Процесс терраформирования Марса невозможен при использовании даже самых современных из имеющихся технологий. Такой неутешительный вывод делают американские планетологи. А ведь когда-то давно на Марсе была весьма плотная атмосфера и существовали океаны. Но ослабевшее магнитное поле и низкий уровень гравитации привели к безвозвратной утере основной массы нужных веществ, а газы атмосферы были снесены порывами солнечных ветров. И даже если человечеству удастся создать искусственное магнитное поле, для того, чтобы газовая оболочка Марса стала хотя бы в два раза толще, должно будет пройти 10 миллионов лет. А у людей нет такого запаса времени. Впрочем, ученые оставляют шанс на покорение Красной планеты. Это можно будет сделать за счет отдельных баз для проживания на поверхности Марса. При этом ученые готовы довести до ума имеющиеся научные наработки, чтобы обеспечить марсианских колонистов и кислородом, и энергией, и даже строительным материалом для возведения различных построек.
Шесть любопытных экспериментов, которые проводятся на МКС в настоящее время
Прошло 20 лет с тех пор, как первые компоненты Международной космической станции (МКС) были запущены с Земли. Совершая оборот вокруг нашей планеты за 90 минут и находясь на расстоянии 400 километров над поверхностью Земли, МКС была краеугольным камнем миссии NASA на протяжении большей части последних двух десятилетий. МКС висит на орбите не без причины. На станции проводились и проводятся тысячи научных экспериментов, которые помогут нам понять жизнь среди звезд — или понять жизнь на Земле.
Крупные космические станции в космосе очень важны.
Space.com сообщает, что на МКС достаточно научного оборудования для проведения более 250 различных экспериментов в любой момент времени. Ниже мы расскажем о шести ведущих научных экспериментах, которые в настоящее время проводятся на космической станции.
Можно ли исследовать болезнь Паркинсона
По меньшей мере 10 миллионов человек живет с болезнью Паркинсона, нейродегенеративным расстройство, которое вызывает снижение уровня дофамина в мозге и приводит к таким симптомам, как тремор, скованность, потеря равновесия и даже снижение когнитивных функций. Среди известных жертв болезни — актер Майкл Дж. Фокс, чей фонд финансирует исследования для изучения и лечения болезни.
Фонд Фокса сотрудничает с МКС и исследует белок, производимый мутацией гена, который может быть связан с болезнью Паркинсона. Медикаментозная терапия, направленная на белок LRRK2, требует дополнительной информации о его кристаллической структуре. Отсутствие гравитации на борту МКС должно позволить кристаллам расти больше и получать более однородную структуру, что облегчит их изучение на Земле с использованием технологий визуализации в высоком разрешении.
Впервые этот эксперимент был отправлен на МКС в августе 2017 года. Самая последняя миссия пополнения запасов с использованием космического аппарата Northrop Grumman Cygnus пристыковалась к космической станции в начале этого месяца и доставила дополнительное оборудование для улучшения размера кристаллов для второй серии экспериментов.
Тканевые чипы в космосе
Ученые в NASA и многие другие давно изучают воздействие микрогравитации на тело человека. Новый четырехлетний проект Tissue Chips in Space использует несколько иной подход к космическим исследованиям физиологии человека.
Тканевые чипы — это небольшие чипы, содержащие клетки человека, выращенные на искусственной платформе, для имитации структуры и функций тканей и органов человека. Идея состоит в том, что ученые на МКС могут использовать тканевые чипы, чтобы лучше понять, как микрогравитация влияет на здоровье и болезни человека, а также, возможно, применить результаты на Земле. До настоящего времени было профинансировано пять экспериментов, и первый из них был посвящен изучению атрофии мышц в условиях микрогравитации.
Эта программа представляет собой сотрудничество между Национальной лабораторией МКС и Национальным центром содействия переводческим наукам, входящим в состав Национального института здравоохранения. В этом месяце начнется новый эксперимент, когда миссия пополнения запасов SpaceX CRS-16 совершит последний полет на МКС в 2018 году.
На что способна наука
Люди не смогут выжить на одной только картошке, когда и если мы достигнем Марса. Нам понадобятся стратегии для поиска еды, воды и укрытия на Красной планете. Любая сбалансированная диета в космосе, вероятно, должна включать пиво, если мы хотим пережить долгое и странное путешествие по Солнечной системе.
Астронавты на борту МКС пока не собираются варить пиво самостоятельно. Вместо этого они выращивают семена ячменя, предоставленные компанией Anheuser-Busch, чтобы определить, как зерно реагирует в условиях микрогравитации. Будут ли семена проявлять генетические изменения или морфологические отклонения? Посмотрим.
В космосе бывает весело, но и опасно.
Серия экспериментов проводится с помощью Space Tango, одного из немногих космических стартапов, с которыми NASA заключило контракт на работу на борту Национальной лаборатории МКС. Зерна содержатся в одной из кубиков-лабораторий размером с коробку для обуви. Эксперименты, как ожидаются, завершатся к апрелю 2019 года.
Работа в космосе
Другой космический стартап — Made in Space — попал в заголовки несколько лет назад, когда отправил на МКС первый 3D-принтер. Это дало астронавтам возможность изготавливать детали, не совершая 400-километровое путешествие на Землю.
Сейчас на МКС испытывают новое устройство под названием Refabricator, первый интегрированный 3D-принтер и переработчик на борту космической станции. Refabricator перерабатывает пластиковые отходы в высококачественную нить для 3D-принтера, предоставляя материал для ремонта во время длительных миссий.
Этот инструмент изготовлен компанией Tethers Unlimited, которая является одним из нескольких коммерческих предприятий, разрабатывающих аддитивное производство в космосе для больших структур вроде спутников. Made in Space, например, разрабатывает систему Archinaut, которая сможет автономно собирать спутники или другие приборы. Ожидается, что такая технология позволит сократить расходы на запуск оборудования в космос.
Исследования рака в космосе
Паркинсон — не единственная болезнь, которую исследуют астронавты. На МКС ведутся многочисленные эксперименты по исследованию рака, в том числе исследования кристаллизации белка, сходных с теми, что проводит фонд Майкла Дж. Фокса.
Кроме того, проект Mayo Clinic культивирует стволовые клетки, чтобы улучшить наше понимание устойчивости рака к химиотерапии. В другом проекте компания 490 Biotech тестирует новую биолюминесцентную технологию, которая направлена на улучшение усилий по поиску лекарств для противораковой терапии.
По сути, на космической станции ведется ряд исследований по поиску новых препаратов. Oncolinx Pharmaceuticals тестирует новый иммунотерапевтический препарат, который присоединяется к антителам, нацеленным на раковые клетки, повышая эффективность препаратов и уменьшая побочные эффекты. Другая биотехнологическая компания под названием Angiex тестирует противораковую терапию, нацеленную на опухолевые кровеносные сосуды, которые необходимы опухоли для роста.
Что такое звездная пыль
Ученые изучают, как звездная пыль превращается в планеты, в рамках проекта Experimental Chondrule Formation at the International Space Station (EXCISS). Хондры, как считается, являются старейшим твердым материалом в Солнечной системе и, возможно, строительными блоками планет и спутников.
Астронавты на борту МКС проводят эксперимент, имитирующий возможные условия — низкую гравитацию и высокую энергию — которые привели к образованию планет, пропуская электрический заряд через силикатную пыль и превращая ее в хондру.
Эксперимент проводится в камере NanoRacks с крошечным вибрационным двигателем, встряхивающим камеру, чтобы частицы пыли плавали в пространстве. Электрический заряд подается каждый час, 100 раз, и происходящее записывается на камеру.
Лучшее понимание того, как формируются планеты, может помочь в поиске обитаемых миров, а также в осознании происхождения и ранней истории Земли.
Какие исследования будут в будущем?
За 20 лет своего существования МКС стала домом для многочисленных экспериментов. На космической станции расположился буквально зоопарк для разнообразных организмов, от регенерирующих червей до гекконов, желающих совокупляться. Но эксперименты на МКС нужны не только для исследования космоса и других форм жизни: изучается сама физиология человека. Можно только догадываться о том, что принесут нам следующие двадцать лет работы в космосе.
Рискнете предположить? Расскажите в нашем чате в Телеграме.
