Mensaje corto sobre el papel de la biología en la exploración espacial. Biología espacial

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Suzdaltseva Maria

“Para comprender el papel de la biología en la investigación espacial, debemos recurrir a la biología espacial.

Objeto del trabajo: estudiar la influencia de un complejo de factores ambientales inusuales en un organismo vivo.

—1.Estudiar la peculiaridad de la biología espacial.

—2 Utilizando organismos vivos como ejemplo, determine la importancia de los experimentos de laboratorio y de vuelo.

—3 Establecer el grado de humanidad de los experimentos.

4. Establecer la importancia de la biología espacial.
Hipótesis: ¿Es posible explorar nuevas rutas espaciales y organizar el turismo espacial con la ayuda de la biología espacial?

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Trabajo de investigación Importancia de la biología en la investigación espacial Realizado por: Suzdaltseva Maria Alumna MAOU "Gimnasio que lleva el nombre de N.V. Pushkov" Supervisor: Profesor de biología Omelchenko Yu.E

Justificación para aquellos que nosotros: Para comprender el papel de la biología en la exploración espacial, debemos recurrir a la biología espacial. Objetivo del trabajo: estudiar la influencia de un complejo de factores ambientales inusuales en un organismo vivo. Tareas: 1. Estudiar la peculiaridad de la biología espacial. 2. Utilizando el ejemplo de los organismos vivos, determine la importancia de los experimentos de laboratorio y de vuelo. 3. Establecer el grado de humanidad de los experimentos. 4. Establecer la importancia de la biología espacial. Hipótesis: ¿Es posible explorar nuevas rutas espaciales y organizar el turismo espacial con la ayuda de la biología espacial?

Introducción. La biología espacial es un complejo de ciencias predominantemente biológicas que estudian: 1) las características de la vida de los organismos terrestres en el espacio y durante los vuelos en naves espaciales 2) los principios de construcción de sistemas biológicos para sustentar la vida de los miembros de la tripulación de naves espaciales y estaciones 3) formas de vida extraterrestres.

La biología espacial es una ciencia sintética que ha reunido los logros de varias ramas de la biología, la medicina aeronáutica, la astronomía, la geofísica, la radioelectrónica y muchas otras ciencias, y ha creado sus propios métodos de investigación basándose en ellos. Se está trabajando en biología espacial en varios tipos de organismos vivos, desde virus hasta mamíferos.

Parte principal. La tarea principal de la biología espacial es estudiar la influencia de los factores del vuelo espacial (aceleración, vibración, ingravidez, un medio gaseoso modificado, movilidad limitada y aislamiento completo en volúmenes cerrados sellados, etc.) y el espacio exterior (vacío, radiación, reducción magnética intensidad de campo, etc.) ...

Parte principal. La investigación en biología espacial se lleva a cabo en experimentos de laboratorio, reproduciendo en un grado u otro la influencia de factores individuales de los vuelos espaciales y el espacio ultraterrestre. Sin embargo, los más esenciales son los experimentos biológicos de vuelo, durante los cuales es posible estudiar la influencia de un complejo de factores ambientales inusuales en un organismo vivo.

Se enviaron conejillos de indias, ratones, perros, plantas superiores y algas (chlorella), varios microorganismos, semillas de plantas, cultivos aislados de tejido humano y de conejo y otros objetos biológicos en satélites terrestres artificiales y naves espaciales.

La normalización del pulso después de la acción de las aceleraciones en gravedad cero ocurre mucho más lentamente que después de las pruebas en una centrífuga en las condiciones de la Tierra.

El análisis de la actividad motora de los perros mostró una adaptación bastante rápida a condiciones inusuales de ingravidez y la restauración de la capacidad de movimientos coordinados. Se obtuvieron los mismos resultados en experimentos con monos. Los estudios de reflejos condicionados en ratas y conejillos de indias después de su regreso del vuelo espacial no han mostrado cambios en comparación con los experimentos previos al vuelo.

Los estudios genéticos llevados a cabo en vuelos espaciales en órbita han demostrado que estar en el espacio exterior tiene un efecto estimulante sobre las semillas secas de cebolla y nigella.

Conclusiones: 1. En el curso de mi trabajo, descubrí que la investigación en biología espacial permitió desarrollar una serie de medidas de protección y preparó la posibilidad de un vuelo seguro al espacio humano, que se llevó a cabo mediante vuelos de la Unión Soviética y luego barcos estadounidenses con gente a bordo. 2. Me aseguré de que la investigación en esta área seguirá siendo especialmente necesaria para el reconocimiento biológico de nuevas rutas espaciales. Esto requerirá el desarrollo de nuevos métodos de biotelemetría (un método para la investigación remota de fenómenos biológicos y medición de indicadores biológicos), la creación de dispositivos implantables para pequeña telemetría (un conjunto de tecnologías que permite proporcionar mediciones remotas y recopilación de información). al operador o usuario), la conversión de varios tipos de energía que surgen en el cuerpo en necesarios para alimentar dichos dispositivos, energía eléctrica, nuevos métodos de "compresión" de información, etc. 3. Estudio, y continuaré estudiando el literatura científica sobre este problema; Voy a seguir trabajando en este tema. Porque estoy convencido de que la biología espacial jugará un papel importante en el desarrollo de bicomplejos necesarios para vuelos de larga duración.

Referencias: Literatura 1. Medicina Aeroespacial y Ambiental. - 2000. - T. 34, N 2. 2. Kopaladze R.A. // Regulación de experimentos con animales - ética, legislación, alternativas: Revisión / Ed. SOBRE. Gorbunova. - M., 1998.3. Lukyanov A.S., Lukyanova L.L., Chernavskaya H.M., Gilyazov S.F. Bioética. Alternativas a los experimentos con animales. - M., 1996 4. T.N. Pavlova Bioética en la educación superior. - M., 1997 5. Técnicas de trabajo con animales de experimentación: recomendaciones metódicas. - M., 1989 6. Normas sanitarias para el diseño, equipamiento y mantenimiento de clínicas biológicas experimentales (viveros). - M., 1973,7. Fosse P. // Lab. animales. - 1991. - T. 1, No. 1. - S. 39-45. ocho . Howard-Jones H. // Crónica de la OMS. - 1985. - T. 39. - S. 3-8. nueve . Schweitzer A. Decadencia y renacimiento de la cultura. - M., 1993.10. Guía para el cuidado y uso de animales de laboratorio. - Washington: National Academy Press, 1996.11. Regan T. El caso de los derechos de los animales. - Londres; N.-Y., 1984.

BIOLOGÍA ESPACIAL, ciencia que estudia la influencia de los factores de los vuelos espaciales y el espacio exterior en los procesos de vida de los organismos terrestres, en busca de formas de vida extraterrestres. Los factores de vuelo espacial incluyen aceleración durante el despegue y regreso a la Tierra, vibración durante el despegue, condiciones de vida dentro de la nave espacial, aislamiento del mundo exterior, ingravidez, distancia de la Tierra en el caso de vuelos a la Luna y planetas; a los factores del espacio exterior: radiación ionizante de los cinturones de radiación de la Tierra, radiación corpuscular del Sol, radiación cósmica galáctica, fuerza de campo magnético reducida en caso de vuelos fuera de la magnetosfera de la Tierra, radiación ultravioleta fuerte, vacío, cambios repentinos de temperatura, peligro de meteorito . La investigación en el campo de la biología espacial se lleva a cabo en la Tierra simulando varios factores y condiciones, pero los más esenciales son los experimentos en vuelos espaciales. Además de los científicos de la URSS (más tarde Rusia) y los Estados Unidos, que hicieron la contribución más significativa al desarrollo de la biología espacial, científicos de Francia, Italia, la República Federal de Alemania y algunos otros países también participan en la investigación biológica en espacio exterior.

Los requisitos previos para el surgimiento de la biología espacial fueron los estudios del efecto biológico de la radiación en vuelos de globos a gran altura realizados en la década de 1930, así como los estudios del efecto biológico de factores dinámicos (aceleración, vibración, ingravidez a corto plazo) y radiación espacial en cohetes en altura, iniciada en nuestro país en 1949. de 100 a 450 km. En experimentos con perros, monos, conejos, ratones y cobayas en vuelos de cohetes, se demostró que los factores dinámicos característicos de cualquier vuelo espacial son bastante tolerables por el organismo y no conducen a cambios significativos en su estado funcional, no dañinos. Se han revelado los efectos de la radiación ...

El nacimiento de la biología espacial puede considerarse 1957, cuando la primera criatura viviente, la perra Laika, fue enviada en vuelo orbital en el segundo satélite terrestre artificial (AES). El análisis de la información telemétrica mostró que la vida en el espacio es posible, y esto sirvió como un poderoso incentivo para la creación acelerada de la nave espacial Vostok destinada a vuelos espaciales tripulados. En el período anterior al vuelo de Yu. A. Gagarin, se llevaron a cabo experimentos con varios organismos, tejidos y cultivos celulares en cuatro vuelos orbitales a corto plazo de naves espaciales satelitales soviéticas (naves espaciales Vostok modificadas) que regresaron a la Tierra. Estos estudios no revelaron los efectos dañinos y las consecuencias biológicas remotas de los vuelos espaciales de corta duración, abriendo así el camino para el hombre al espacio.

En los años siguientes, se llevaron a cabo experimentos biológicos en vuelos de naves espaciales tripuladas y no tripuladas. Así, en 1966 se realizó un experimento con una larga estancia (22 días) de dos perros en vuelo del satélite "Cosmos-110". En 1968-1969, la nave espacial automática soviética de la serie "Zond", en la que estaban las tortugas, voló alrededor de la luna. Se llevó a cabo una serie de experimentos con diversos objetos biológicos (semillas, plantas, huevas de rana, microorganismos, etc.) en el satélite soviético Kosmos-368 (1970), la nave espacial Soyuz y en la primera estación orbital del mundo Salyut (1971); Experimento de Alemania Occidental con sanguijuelas medicinales: en cohetes a gran altura de EE. UU. Y Francia; experimento conjunto italoamericano con ranas - en el satélite OFA (1970). Los estudios microbiológicos en la superficie lunar fueron realizados por la tripulación de la nave espacial Apolo 16 (1972); en el Apolo 17, junto con los astronautas, había ratones. Para resolver los problemas de la biología espacial, la creación en los años 70 y 80 de las estaciones orbitales Soyuz y Mir, laboratorios biomédicos como parte de la nave espacial Space Shuttle, la nave espacial rusa para experimentos científicos y tecnológicos: el biosatélite y nave espacial Bion "Foton" . Aunque no se observaron cambios irreversibles significativos en los organismos en condiciones de vuelo espacial orbital, al mismo tiempo, estar en gravedad cero en varios casos estuvo acompañado de cambios significativos en los sistemas muscular, óseo, cardiovascular y vestibular. Estos resultados atestiguan, por un lado, que, aparentemente, no existen restricciones biológicas en el camino de una mayor penetración humana en el espacio, por otro lado, la necesidad de desarrollar y utilizar en los vuelos espaciales tripulados medios para prevenir el efecto adverso de ingravidez en el organismo humano. Partiendo de esto, la biología espacial debe considerarse como el fundamento científico de la medicina espacial, cuya principal tarea es el apoyo médico, biológico y sanitario e higiénico de los vuelos espaciales de tripulaciones.

La biología espacial es inherentemente una ciencia integradora que utiliza los logros de otras áreas de la biología para estudiar el fenómeno de la vida, las condiciones para su origen y propagación en el Universo. En este sentido, interactúa estrechamente con la biofísica, la radiobiología, la astrobiología y otras ciencias. Aunque todavía no ha sido posible detectar signos de vida ni en la Luna, ni en Marte, ni en el espacio exterior, la búsqueda de evidencias directas o indirectas de su existencia (o de la existencia de sus predecesores) continúa con el uso de sistemas automáticos. naves espaciales interplanetarias.

Científicos nacionales hicieron una gran contribución a la formación y desarrollo de la biología espacial: O. G. Gazenko, V. V. Parin, A. I. Grigoriev, V. I. Yazdovsky, entre los científicos estadounidenses: J. Henry, A. Grabil, O. Reynolds y G. Klein, quienes dirigió los equipos de científicos e ingenieros, que se suponía que debían responder a la pregunta sobre la posibilidad de vida y trabajo en el espacio sin perjuicio de la salud humana y garantizar la implementación del programa de vuelo planeado.

Lit .: Fundamentos de la biología y la medicina espaciales. M., 1975. T. 2. Libro. 2; Biología y medicina espacial. M., 1994. [T. 2]; Estación orbital "Mir". Biología y medicina espacial. M., 2001. T. 2; Grigoriev A.I., Ilyin E.A. Animales en el espacio. Al 50 aniversario de la biología espacial // Boletín de la Academia de Ciencias de Rusia. 2007. T. 77. No. 11.

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Para comprender el papel de la biología en la exploración espacial, debemos recurrir a la biología espacial. La biología espacial es un complejo de ciencias predominantemente biológicas que estudian: 1) las características de la vida de los organismos terrestres en el espacio y durante los vuelos en naves espaciales 2) los principios de construcción de sistemas biológicos para sustentar la vida de los miembros de la tripulación de naves espaciales y estaciones 3) formas de vida extraterrestres.

El papel de la biología en la investigación espacial

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La tarea principal de la biología espacial es estudiar la influencia de los factores del vuelo espacial (aceleración, vibración, ingravidez, un medio gaseoso modificado, movilidad limitada y aislamiento completo en volúmenes cerrados sellados, etc.) y el espacio exterior (vacío, radiación, reducción magnética intensidad de campo, etc.) ... La investigación en biología espacial se lleva a cabo en experimentos de laboratorio, reproduciendo en un grado u otro la influencia de factores individuales de los vuelos espaciales y el espacio ultraterrestre. Sin embargo, los más esenciales son los experimentos biológicos de vuelo, durante los cuales es posible estudiar la influencia de un complejo de factores ambientales inusuales en un organismo vivo.

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En las áreas de entrada en órbita, los animales mostraron una aceleración del aumento del pulso y la respiración, que desapareció gradualmente después de que la nave espacial pasó a vuelo orbital. El efecto directo más importante de la aceleración son los cambios en la ventilación pulmonar y la redistribución de la sangre en el sistema vascular, incluso en el círculo pequeño, así como los cambios en la regulación refleja de la circulación sanguínea. La normalización del pulso después de la acción de las aceleraciones en gravedad cero ocurre mucho más lentamente que después de las pruebas en una centrífuga en las condiciones de la Tierra. Tanto los valores medios como absolutos de la frecuencia del pulso en gravedad cero fueron más bajos que en los experimentos de modelado correspondientes en la Tierra y se caracterizaron por fluctuaciones pronunciadas. El análisis de la actividad motora de los perros mostró una adaptación bastante rápida a condiciones inusuales de ingravidez y la restauración de la capacidad de movimientos coordinados. Se obtuvieron los mismos resultados en experimentos con monos. Los estudios de reflejos condicionados en ratas y conejillos de indias después de su regreso del vuelo espacial no han mostrado cambios en comparación con los experimentos previos al vuelo.

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Los experimentos en el biosatélite soviético "Kosmos-110" con dos perros a bordo y en el biosatélite estadounidense "Bios-3" con un mono a bordo fueron importantes para el desarrollo ulterior de la dirección ecofisiológica de la investigación. Durante el vuelo de 22 días, los perros estuvieron expuestos por primera vez no solo a la influencia de factores inevitablemente inherentes, sino también a una serie de influencias especiales (irritación del nervio sinusal por corriente eléctrica, pinzamiento de las arterias carótidas, etc. .), cuyo objetivo es dilucidar las peculiaridades de la regulación nerviosa de la circulación sanguínea en condiciones de ingravidez. La presión arterial en los animales se registró de forma directa. Durante el vuelo del mono en el biosatélite "Bios-3", que duró 8,5 días, se descubrieron cambios graves en los ciclos de sueño y vigilia (fragmentación de los estados de conciencia, transiciones rápidas de la somnolencia a la vigilia, una notable reducción del sueño fases asociadas con los sueños y la siesta profunda), así como una violación del ritmo diario de algunos procesos fisiológicos. La muerte del animal que se produjo poco después de la terminación anticipada del vuelo se debió, según algunos expertos, a la influencia de la ingravidez, que provocó una redistribución de la sangre en el cuerpo, pérdida de líquidos y alteración del metabolismo del potasio y del sodio. .

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Los estudios genéticos llevados a cabo en vuelos espaciales en órbita han demostrado que estar en el espacio exterior tiene un efecto estimulante sobre las semillas secas de cebolla y nigella. Se encontró una aceleración de la división celular en plántulas de guisantes, maíz y trigo. En el cultivo de la raza de actinomicetos (bacterias) resistente a la radiación, hubo 6 veces más esporas supervivientes y colonias en desarrollo, mientras que en la cepa sensible a la radiación (un cultivo puro de virus, bacterias, otros microorganismos o un cultivo celular aislado en cierto tiempo y en cierto lugar) hubo una disminución en los indicadores correspondientes en 12 veces. Los estudios posteriores al vuelo y el análisis de la información obtenida mostraron que el vuelo espacial a largo plazo está acompañado en mamíferos altamente organizados por el desarrollo de un des-entrenamiento del sistema cardiovascular, deterioro del metabolismo agua-sal, en particular, una disminución significativa en el calcio. contenido en huesos.

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Como resultado de la investigación biológica llevada a cabo en misiles balísticos y de gran altitud, satélites, KKS y otras naves espaciales, se ha establecido que una persona puede vivir y trabajar en un vuelo espacial durante un tiempo relativamente largo. Se ha demostrado que la ingravidez reduce la tolerancia del organismo a la actividad física y dificulta la readaptación a las condiciones de gravedad normal (terrestre). Un resultado importante de la investigación biológica en el espacio es el establecimiento del hecho de que la ingravidez no tiene actividad mutagénica, al menos con respecto a mutaciones genéticas y cromosómicas. Al preparar y llevar a cabo más estudios ecofisiológicos y ecobiológicos en vuelos espaciales, se prestará especial atención al estudio de la influencia de la ingravidez en los procesos intracelulares, los efectos biológicos de las partículas pesadas con una gran carga, el ritmo diario de fisiológicos y biológicos. procesos y los efectos combinados de una serie de factores de los vuelos espaciales.

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La investigación en biología espacial permitió desarrollar una serie de medidas de protección y preparó la posibilidad de un vuelo seguro al espacio humano, que se llevó a cabo mediante vuelos de barcos soviéticos y luego estadounidenses con personas a bordo. La importancia de la biología espacial no se limita a esto. La investigación en esta área seguirá siendo especialmente necesaria para resolver una serie de problemas, en particular, para la prospección biológica de nuevas rutas espaciales. Esto requerirá el desarrollo de nuevos métodos de biotelemetría (un método para la investigación remota de fenómenos biológicos y medición de indicadores biológicos), la creación de dispositivos implantables para pequeña telemetría (un conjunto de tecnologías que permite proporcionar mediciones remotas y recopilación de información). para el operador o usuario), la conversión de varios tipos de energía que surgen en el cuerpo en la energía eléctrica necesaria para alimentar dichos dispositivos, nuevos métodos de "compresión" de información, etc. La biología espacial también jugará un papel extremadamente importante en el desarrollo de biocomplejos, o sistemas ecológicos cerrados con organismos autótrofos y heterótrofos, necesarios para vuelos de larga duración.

Liceo GOU № 000

Distrito de Kalininsky de San Petersburgo

Investigar

Investigación médica y biológica en el espacio

Gurshev Oleg

Supervisor: profesor de biología

San Petersburgo, 2011

Introducción 2

El inicio de la investigación biomédica a mediados del siglo XX. 3

El impacto de los vuelos espaciales en el cuerpo humano. 6

Exobiología. diez

Perspectivas de investigación. catorce

Lista de fuentes utilizadas. 17

Apéndice (presentación, experimentos) 18

Introducción

Biología y medicina espacial- una ciencia integral que estudia las características de la vida del hombre y otros organismos en los vuelos espaciales. La principal tarea de investigación en el campo de la biología y la medicina espaciales es el desarrollo de medios y métodos de soporte vital, preservación de la salud y capacidad de trabajo de los miembros de la tripulación de naves espaciales y estaciones en vuelos de diversa duración y grado de complejidad. La biología y la medicina espaciales están indisolublemente ligadas a la astronáutica, la astronomía, la astrofísica, la geofísica, la biología, la medicina aeronáutica y muchas otras ciencias.

La relevancia del tema es bastante grande en nuestro moderno y acelerado siglo XXI.

El tema "Investigación biomédica" me interesó desde hace dos años, ya que decidí mi elección de profesión, por lo que decidí hacer un trabajo de investigación sobre este tema.

2011 es un año jubilar: 50 años desde el primer vuelo espacial tripulado.

Inicio de la investigación en ciencias de la vida en el medioXxsiglo

Los siguientes hitos se consideran los puntos de partida en el desarrollo de la biología y la medicina espaciales: 1949: por primera vez hubo la oportunidad de realizar investigaciones biológicas durante los vuelos de cohetes; 1957: por primera vez, se envió a una criatura viviente (el perro Laika) en un vuelo orbital cercano a la Tierra en el segundo satélite terrestre artificial; 1961: se completa el primer vuelo espacial tripulado. Con el objetivo de fundamentar científicamente la posibilidad de un vuelo humano médicamente seguro al espacio, se investigó la tolerancia de los efectos característicos del lanzamiento, vuelo orbital, descenso y aterrizaje de naves espaciales (SC), y el funcionamiento de equipos biotelemétricos y de soporte vital. Se probó sistemas para astronautas. Se prestó mayor atención al estudio de la influencia de la ingravidez y la radiación cósmica en el organismo.

Laika (perro astronauta) 1957

R Los resultados obtenidos durante experimentos biológicos en cohetes, el segundo satélite artificial (1957), naves espaciales satélites giratorias (1960-1961), en combinación con datos de estudios clínicos, fisiológicos, psicológicos, higiénicos y de otro tipo basados en tierra, abrieron el camino al hombre. en el espacio. Además, los experimentos biológicos en el espacio en la etapa de preparación para el primer vuelo espacial humano permitieron revelar una serie de cambios funcionales que ocurren en el cuerpo bajo la acción de los factores de vuelo, que fue la base para planificar experimentos posteriores con animales. y plantas en vuelos de naves espaciales tripuladas, estaciones orbitales y biosatélites. ... El primer satélite biológico del mundo con un animal de experimentación: el perro Laika. Se puso en órbita el 03.11.1957 y permaneció allí durante 5 meses. El satélite estuvo en órbita hasta el 14 de abril de 1958. El satélite contaba con dos radiotransmisores, un sistema de telemetría, un software, instrumentos científicos para estudiar la radiación del Sol y los rayos cósmicos, un sistema de regeneración y control térmico para mantener las condiciones en la cabina necesaria para la existencia de un animal. Se ha obtenido la primera información científica sobre el estado de un organismo vivo en condiciones de vuelo espacial.

Los logros en el campo de la biología y la medicina espaciales predeterminaron en gran medida el éxito en el desarrollo de la astronáutica tripulada. Junto con el vuelo el 12 de abril de 1961, cabe señalar eventos que marcaron una época en la historia de la astronáutica como el aterrizaje de astronautas el 21 de julio de 1969 Armstrong(N. Armstrong) y Aldrin(E. Aldrin) a la superficie lunar y muchos meses (hasta un año) vuelos de tripulaciones en las estaciones orbitales Salyut y Mir. Esto fue posible gracias al desarrollo de los fundamentos teóricos de la biología y la medicina espaciales, la metodología para realizar investigación biomédica en vuelos espaciales, la fundamentación e implementación de métodos para la selección y entrenamiento previo al vuelo de cosmonautas, así como el desarrollo de soporte vital. , control médico, preservación de la salud y desempeño de los miembros de la tripulación en vuelo.

Appolo Team 11 (de izquierda a derecha): Neil. A. Armstrong, piloto del módulo de mando Michael Collins, comandante Edwin (Buzz) E. Aldrin.

El impacto de los vuelos espaciales en el cuerpo humano

En los vuelos espaciales, el cuerpo humano se ve afectado por un complejo de factores asociados a la dinámica del vuelo (aceleración, vibración, ruido, ingravidez), al encontrarse en una habitación sellada de volumen limitado (ambiente gaseoso alterado, hipocinesia, estrés neuroemocional , etc.), así como factores del espacio exterior como hábitat (radiación cósmica, radiación ultravioleta, etc.).

Al principio y al final del vuelo espacial, el cuerpo se ve afectado por aceleraciones lineales. . Sus magnitudes, gradiente de crecimiento, tiempo y dirección de acción durante el lanzamiento y la inserción de una nave espacial en una órbita cercana a la Tierra dependen de las características del cohete y del complejo espacial, y durante el regreso a la Tierra, de las características balísticas del cohete. vuelo y el tipo de nave espacial. El desempeño de las maniobras en órbita también va acompañado del efecto de las aceleraciones en el cuerpo, sin embargo, sus valores durante los vuelos de las naves espaciales modernas son insignificantes.

Lanzamiento de la nave espacial Soyuz TMA-18 a la Estación Espacial Internacional desde el cosmódromo de Baikonur

La información básica sobre el efecto de las aceleraciones en el cuerpo humano y las formas de protegerse contra sus efectos adversos se obtuvo durante la investigación en el campo de la medicina aeronáutica, la biología espacial y la medicina que solo complementó esta información. Se encontró que permanecer en gravedad cero, especialmente durante mucho tiempo, conduce a una disminución de la resistencia del cuerpo a la acción de las aceleraciones. En este sentido, unos días antes del descenso de la órbita, los cosmonautas pasan a un régimen especial de entrenamiento físico, e inmediatamente antes del descenso reciben suplementos de agua-sal para aumentar el grado de hidratación del cuerpo y el volumen de sangre circulante. Se han desarrollado sillas especiales: alojamientos y trajes anti-g, que proporcionan un aumento en la tolerancia de las aceleraciones cuando los astronautas regresan a la Tierra.

Entre todos los factores del vuelo espacial, la ingravidez es constante y prácticamente irreproducible en condiciones de laboratorio. Su influencia sobre el cuerpo es múltiple. Hay reacciones adaptativas inespecíficas características del estrés crónico y varios cambios específicos causados por la interacción deficiente de los sistemas sensoriales del cuerpo, la redistribución de la sangre a la mitad superior del cuerpo, una disminución en la eliminación dinámica y casi completa de las cargas estáticas en el sistema musculoesquelético. .

ISS verano 2008

Los exámenes de cosmonautas y numerosos experimentos con animales en los vuelos de los biosatelites de Kosmos permitieron establecer que el aparato vestibular desempeña el papel principal en la aparición de reacciones específicas combinadas en el complejo de síntomas de la forma cósmica del mareo por movimiento (mareo por movimiento). . Esto se debe a un aumento en la excitabilidad de los receptores de los otolitos y canales semicirculares en ingravidez y una violación de la interacción del analizador vestibular y otros sistemas sensoriales del cuerpo. En condiciones de ingravidez, los seres humanos y los animales muestran signos de desentrenamiento del sistema cardiovascular, aumento del volumen sanguíneo en los vasos del tórax, congestión en el hígado y los riñones, cambios en la circulación cerebral y disminución del volumen plasmático. Debido al hecho de que en gravedad cero cambia la secreción de hormona antidiurética, aldosterona y el estado funcional de los riñones, se desarrolla hipohidratación del cuerpo. Al mismo tiempo, el contenido de líquido extracelular disminuye y aumenta la excreción de sales de calcio, fósforo, nitrógeno, sodio, potasio y magnesio del cuerpo. Los cambios en el sistema musculoesquelético se producen principalmente en aquellos tramos que, en condiciones normales de vida en la Tierra, soportan la mayor carga estática, es decir, los músculos de la espalda y las extremidades inferiores, en los huesos de las extremidades inferiores y las vértebras. Hay una disminución de sus capacidades funcionales, una desaceleración en la tasa de formación de hueso perióstico, osteoporosis de la sustancia esponjosa, descalcificación y otros cambios que conducen a una disminución de la resistencia mecánica de los huesos.

En el período inicial de adaptación a la ingravidez (toma alrededor de 7 días en promedio), aproximadamente cada segundo cosmonauta experimenta mareos, náuseas, descoordinación de movimientos, percepción alterada de la posición del cuerpo en el espacio, sensación de flujo sanguíneo a la cabeza, dificultad para respiración nasal y falta de apetito. En algunos casos, esto conduce a una disminución en el desempeño general, lo que dificulta el desempeño de las funciones profesionales. Ya en la etapa inicial de vuelo, hay signos iniciales de cambios en los músculos y huesos de las extremidades.

A medida que aumenta la duración de la estancia en gravedad cero, muchas sensaciones desagradables desaparecen o disminuyen. Al mismo tiempo, prácticamente todos los cosmonautas, si no se toman las medidas adecuadas, progresan cambios en el estado del sistema cardiovascular, el metabolismo, el tejido muscular y óseo. Para evitar turnos desfavorables, se utilizan un amplio abanico de medidas y medios preventivos: un recipiente de vacío, una bicicleta ergómetro, una cinta de correr, trajes de carga de entrenamiento, un electroestimulador, expansores de entrenamiento, ingesta de suplementos de sal, etc. salud y un alto nivel de desempeño de los miembros de la tripulación en vuelos espaciales de larga duración.

Un factor concomitante inevitable de cualquier vuelo espacial es la hipocinesia, una limitación de la actividad física que, a pesar del intenso entrenamiento físico durante el vuelo, conduce al desentrenamiento general y la astenización del cuerpo en condiciones de gravedad cero. Numerosos estudios han demostrado que la hipocinesia prolongada creada por permanecer en la cama con una inclinación de la cabecera (-6 °) tiene casi el mismo efecto en el cuerpo humano que la ingravidez prolongada. Este método de simulación de laboratorio de algunos efectos fisiológicos de la ingravidez fue ampliamente utilizado en la URSS y los EE. UU. La duración máxima de un experimento modelo de este tipo, realizado en el Instituto de Problemas Biomédicos del Ministerio de Salud de la URSS, fue de un año.

Un problema específico es el estudio del efecto de la radiación cósmica sobre el organismo. Experimentos dosimétricos y radiobiológicos permitieron crear e introducir en la práctica un sistema para garantizar la seguridad radiológica de los vuelos espaciales, que incluye medios de control dosimétrico y protección local, medicamentos de protección radiológica (radioprotectores).

Estación orbital "MIR"

Las tareas de la biología y la medicina espaciales incluyen el estudio de principios y métodos biológicos para crear un hábitat artificial en naves espaciales y estaciones. Para hacer esto, seleccione organismos vivos que sean prometedores para su inclusión como eslabones en un sistema ecológico cerrado, investigue la productividad y estabilidad de las poblaciones de estos organismos, modele sistemas unificados experimentales de componentes vivos y no vivos - biogeocenosis, determine sus características funcionales y la posibilidades de uso práctico en vuelos espaciales.

También se está desarrollando con éxito una dirección de la biología y la medicina espaciales como la exobiología, que estudia la presencia, distribución, características y evolución de la materia viva en el Universo. Sobre la base de experimentos con modelos terrestres e investigaciones en el espacio, se han obtenido datos que atestiguan la posibilidad teórica de la existencia de materia orgánica fuera de la biosfera. También se está llevando a cabo un programa de búsqueda de civilizaciones extraterrestres registrando y analizando señales de radio provenientes del espacio.

Soyuz TMA-6

Exobiología

Una de las áreas de la biología espacial; busca materia viva y materia orgánica en el espacio y en otros planetas. El principal objetivo de la exobiología es obtener datos directos o indirectos sobre la existencia de vida en el espacio. La base de esto es el hallazgo de precursores de moléculas orgánicas complejas (ácido cianhídrico, formaldehído, etc.), que se han detectado en el espacio exterior por métodos espectroscópicos (se han encontrado hasta 20 compuestos orgánicos en total). Los métodos de exobiología son diferentes y están diseñados no solo para detectar manifestaciones extraterrestres de la vida, sino también para obtener algunas características de posibles organismos extraterrestres. Para el supuesto de la existencia de vida en condiciones extraterrestres, por ejemplo, en otros planetas del sistema solar, es importante descubrir la capacidad de los organismos para sobrevivir en la reproducción experimental de estas condiciones. Muchos microorganismos pueden existir a temperaturas cercanas al cero absoluto y altas (hasta 80-95 ° C); sus esporas pueden resistir un vacío profundo y tardar mucho en secarse. Llevan dosis mucho más altas de radiación ionizante que en el espacio exterior. Es probable que los organismos extraterrestres se adapten mejor a la vida en entornos que contienen poca agua. Las condiciones anaeróbicas no sirven como obstáculo para el desarrollo de la vida, por lo que, teóricamente, es posible asumir la existencia en el espacio de microorganismos de diversas propiedades, que podrían adaptarse a condiciones inusuales, desarrollando diversos dispositivos de protección. Los experimentos llevados a cabo en la URSS y los EE. UU. No proporcionaron evidencia de la existencia de vida en Marte, no hay vida en Venus y Mercurio, y es poco probable en los planetas gigantes, así como en sus satélites. En el sistema solar, la vida probablemente solo se encuentra en la Tierra. Según algunas ideas, la vida fuera de la Tierra solo es posible sobre la base de agua y carbono inherente a nuestro planeta. Otro punto de vista no excluye una base de silicio-amoníaco, sin embargo, la humanidad aún no posee métodos para detectar formas de vida extraterrestres.

"Vikingo"

Programa vikingo

Programa vikingo- Programa espacial de la NASA para el estudio de Marte, en particular, para la presencia de vida en este planeta. El programa incluyó el lanzamiento de dos naves espaciales idénticas, Viking-1 y Viking-2, que iban a realizar investigaciones en órbita y en la superficie de Marte. El programa Viking fue la culminación de una serie de misiones para explorar Marte lanzadas en 1964 por Mariner 4, seguidas por Mariner 6 y Mariner 7 en 1969, y misiones orbitales Mariner 9 en 1971 y 1972. Los vikingos ocuparon su lugar en la historia de la exploración de Marte como la primera nave espacial estadounidense en aterrizar de manera segura en la superficie. Fue una de las misiones más informativas y exitosas al planeta rojo, aunque no pudo detectar vida en Marte.

Ambos vehículos fueron lanzados en 1975 desde Cabo Cañaveral, Florida. Antes del vuelo, los vehículos de descenso fueron completamente esterilizados para evitar la contaminación de Marte por formas de vida terrestres. El tiempo de vuelo tomó un poco menos de un año y llegó a Marte en 1976. Se planeó que la duración de las misiones Viking fuera de 90 días después del aterrizaje, pero cada nave espacial funcionó mucho más tiempo que este período. El orbitador Viking-1 operó hasta el 7 de agosto de 1980, el vehículo de descenso hasta el 11 de noviembre de 1982. El orbitador Viking-2 operó hasta el 25 de julio de 1978 y el vehículo de descenso hasta el 11 de abril de 1980.

Desierto nevado en Marte. Foto "Viking-2"

Programa BION

Programa BION incluye una amplia investigación sobre animales y organismos vegetales en los vuelos de satélites especializados (biosatélites) en interés de la biología espacial, la medicina y la biotecnología. De 1973 a 1996, se lanzaron al espacio 11 biosatélites.

Institución científica líder: SSC RF - Instituto de Problemas Biomédicos de la Academia de Ciencias de Rusia (Moscú)
Departamento de diseño: GNP RCC "TsSKB-Progress" (Samara)
Duracion del vuelo: de 5 a 22,5 días
Lugar de lanzamiento: Cosmódromo de Plesetsk
Área de aterrizaje: Kazajstán
Países participantes: URSS, Rusia, Bulgaria, Hungría, Alemania, Canadá, China, Países Bajos, Polonia, Rumania, Estados Unidos, Francia, Checoslovaquia

Los estudios en ratas y monos en vuelos de biosatélites han demostrado que estar en gravedad cero conduce a cambios funcionales, estructurales y metabólicos significativos, pero reversibles, en los músculos, huesos, miocardio y sistema neurosensorial de los mamíferos. Se describe la fenomenología y se estudia el mecanismo de desarrollo de estos cambios.

Por primera vez en los vuelos de los biosatélites "BION" se ha implementado en la práctica la idea de crear una gravedad artificial (IST). En experimentos con ratas, se encontró que IST, creado por la rotación de animales en una centrífuga, previene el desarrollo de cambios desfavorables en músculos, huesos y miocardio.

En el marco del Programa Espacial Federal de Rusia para el período 2006-2015. en la sección "Activos espaciales para la investigación espacial fundamental" está prevista la continuación del programa "BION", los lanzamientos de la nave espacial "BION-M" están previstos para 2010, 2013 y 2016.

"BION"

Perspectivas de investigación

La etapa moderna de exploración y estudio del espacio ultraterrestre se caracteriza por una transición gradual de vuelos orbitales de larga duración a vuelos interplanetarios, el más cercano de los cuales parece ser expedición a marte... En este caso, la situación cambia radicalmente. Cambia no solo objetivamente, lo que se asocia a un aumento significativo en la duración de su estadía en el espacio, aterrizando en otro planeta y regresando a la Tierra, sino también, lo cual es muy importante, subjetivamente, ya que luego de dejar la ya familiar órbita terrestre, los cosmonautas permanecerán (en un espacio muy pequeño) (del tamaño de un grupo de sus colegas) "solitarios" en las vastas extensiones del Universo.

Al mismo tiempo, surgen problemas fundamentalmente nuevos asociados con un fuerte aumento en la intensidad de la radiación espacial, la necesidad de utilizar fuentes renovables de oxígeno, agua y alimentos y, lo que es más importante, la solución de problemas psicológicos y médicos.

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La dificultad de controlar tal sistema en un volumen limitado herméticamente cerrado es tan grande que no se puede esperar su pronta introducción en la práctica. Con toda probabilidad, la transición a un sistema de soporte vital biológico ocurrirá gradualmente a medida que sus vínculos individuales estén listos. En la primera etapa de desarrollo de BSZHO, es obvio que el método fisicoquímico de obtener oxígeno y utilizar dióxido de carbono será reemplazado por uno biológico. Como saben, los principales "proveedores" de oxígeno son las plantas superiores y los organismos unicelulares fotosintéticos. La tarea más difícil es reponer los suministros de alimentos y agua.

El agua potable obviamente tendrá un "origen terrestre" durante mucho tiempo, y la técnica (utilizada para las necesidades del hogar) ya se está reponiendo debido a la regeneración del condensado de humedad atmosférica (KDA), la orina y otras fuentes.

Sin duda, el componente principal del futuro sistema ecológico cerrado son las plantas. Los estudios sobre plantas superiores y organismos unicelulares fotosintéticos a bordo de naves espaciales han demostrado que, en condiciones de vuelo espacial, las plantas atraviesan todas las etapas de desarrollo, desde la germinación de las semillas hasta la formación de órganos primarios, la floración, la fertilización y la maduración de una nueva generación de semillas. Así, se comprobó experimentalmente la posibilidad fundamental de realizar el ciclo completo de desarrollo de la planta (de semilla a semilla) en condiciones de microgravedad. Los resultados de los experimentos espaciales fueron tan alentadores que ya a principios de los años 80 se pudo concluir que el desarrollo de sistemas biológicos de soporte vital y la creación sobre esta base de un sistema ecológicamente cerrado en un volumen hermético limitado no es una tarea tan difícil. Sin embargo, con el tiempo, se hizo evidente que el problema no podría resolverse finalmente, al menos hasta que se determinaran los principales parámetros (por cálculo o experimentación), lo que permitiría equilibrar los flujos de masa y energía de este sistema.

Para reponer los suministros de alimentos, los animales también deben introducirse en el sistema. Por supuesto, en las primeras etapas deberían ser representantes "pequeños" del mundo animal: moluscos, peces, aves y, más tarde, posiblemente conejos y otros mamíferos.

Por lo tanto, durante los vuelos interplanetarios, los astronautas no solo deben aprender a cultivar plantas, criar animales y cultivar microorganismos, sino también desarrollar una forma confiable de controlar el "arca espacial". Y para ello, primero es necesario averiguar cómo un organismo individual crece y se desarrolla en condiciones de vuelo espacial, y luego qué requisitos presenta a la comunidad cada elemento individual de un sistema ecológico cerrado.

Mi tarea principal en el trabajo de investigación fue descubrir cuán interesante y emocionante puede haber sido la exploración espacial y qué largo camino aún les queda por recorrer.

Si solo imagina la variedad de vida que hay en nuestro planeta, entonces, ¿qué podemos asumir sobre el espacio ...

El universo es tan grande y desconocido que este tipo de investigación es vital para los que vivimos en el planeta Tierra. ¡Pero estamos solo al comienzo del camino y tenemos mucho que aprender y ver!

A lo largo del tiempo que estuve haciendo este trabajo, aprendí tantas cosas interesantes que nunca sospeché, aprendí investigadores maravillosos como Carl Sagan, aprendí sobre los programas espaciales más interesantes llevados a cabo en el siglo XX, tanto en Estados Unidos como en la URSS. , Aprendí mucho sobre programas modernos como "BION" y muchas otras cosas.

La investigación continúa ...

Lista de fuentes utilizadas

Great Children's Encyclopedia Universe: Popular Science Edition. - Asociación Enciclopédica Rusa, 1999. Sitio http: // spacembi. ***** / Gran Enciclopedia del Universo. - M .: Editorial "Astrel", 1999.

4. Universo de la enciclopedia ("ROSMEN")

5. Sitio web de Wikipedia (imágenes)

6. Espacio en el cambio de milenio. Documentos y materiales. M., Relaciones internacionales (2000)

Solicitud.

"Transferencia a Marte"

"Transferencia a Marte" Probando uno de los eslabones del futuro sistema biológico y técnico de soporte vital para cosmonautas.

Objetivo: Obtención de nuevos datos sobre los procesos de suministro de gas-líquido en entornos habitados por raíces en condiciones de vuelo espacial

Tareas: Determinación experimental de los coeficientes de difusión capilar de humedad y gases.

Resultados previstos: Creación de una planta con un hábitat de raíces para el cultivo de plantas en relación con las condiciones de microgravedad.

· Conjunto "Cubeta experimental" para determinar las características de transferencia de humedad (velocidad de movimiento del frente de impregnación y contenido de humedad en determinadas zonas)

Video complex LIV para filmación en video del movimiento frontal de impregnación

Objetivo: El uso de nuevas tecnologías informáticas para mejorar la comodidad de la estancia del cosmonauta en las condiciones de un largo vuelo espacial.

Tareas: Activación de áreas específicas del cerebro responsables de las asociaciones visuales del astronauta asociadas con el hogar y la familia en la Tierra, con un aumento adicional de su rendimiento. Análisis del estado de un astronauta en órbita mediante pruebas mediante técnicas especiales.

Hardware científico utilizado:

Bloque EGE2 (el disco duro de un astronauta individual con un álbum de fotos y un cuestionario)

"CHALECO" Obtención de datos para el desarrollo de medidas para prevenir los efectos adversos de las condiciones de vuelo sobre la salud y desempeño de la tripulación de la ISS.

Objetivo: Evaluación de un nuevo sistema de vestimenta integrado de varios tipos de materiales para su uso en condiciones de vuelo espacial.

Tareas:

llevar ropa "VEST" especialmente diseñada para el vuelo del cosmonauta italiano R. Vittori en la ISS RS; obtener una respuesta del cosmonauta en relación con el bienestar psicológico y fisiológico, es decir, la comodidad (conveniencia), el uso de la ropa; su estética; eficiencia de la resistencia al calor y la higiene física a bordo de la estación.

Resultados previstos: Confirmación de la funcionalidad del nuevo sistema integrado de vestimenta "VEST", incluido su desempeño ergonómico en condiciones de vuelo espacial, que reducirá el peso y el volumen de la vestimenta prevista para su uso en vuelos espaciales de larga duración en la ISS.