1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Земля в иллюминаторе: про болезни, лекарства и эксперименты в космосе

Земля в иллюминаторе: про болезни, лекарства и эксперименты в космосе

Прошло то время, когда полеты в космос были чем-то удивительным и необычным – сейчас космонавты работают на орбите месяцами, космические туристы стоят в очереди, чтобы совершить полет, а ученые думаю о том, как организовать экспедицию на Марс.

Космос теперь ближе и доступнее, чем раньше, однако по-прежнему таит немало загадок. В последние годы люди все больше узнают о том, как космические полеты влияют на здоровье, а также разрабатывают технологии, которые позволят нормально лечиться, питаться и работать во время длительных перелетов.

Здоровье

Самый главный вопрос – опасны ли космические полеты? Ученые из Университета Мичигана (University of Michigan) провели исследование, в котором приняли участие 26 человек. 12 из них проводили в космосе по 2 недели, а 14 – не менее полугода. До и после полета астронавты проходили процедуру МРТ головного мозга. Исследователи выяснили, что длительность полета влияла на количество серого вещества в разных областях головного мозга. В одних областях это количество снижалось, а в других, например, в участках мозга, отвечавших за движения нижних конечностей, увеличивалось. В целом ученые пришли к выводу, что мозг в космосе демонстрировал особую нейропластичность, что выражалось в адаптации организма к условиям малой гравитации. После полета постепенно мозг возвращался к нормальному состоянию, однако авторы не исключали, что он начинал иначе функционировать.

В ходе другого исследования ученые сравнили различные биологические показатели в организмах однояйцевых близнецов Скотта и Марка Келли. Оба они астронавты, Марк, правда, прекратил летать и сейчас на пенсии, а вот Скотт продолжает совершать полеты. Образцы для исследований были взяты у мужчин до полета Скотта на МКС, во время полета и после его возвращения на Землю. Команда ученых из NASA выявила немало отличий: у Скотта был повышен уровень воспаления в организме, а теломеры в лейкоцитах во время пребывания в космосе стали длиннее. Полет оказал негативное влияние и на когнитивные функции: с тестами и заданиями Скотт стал справляться после возвращения на Землю чуть хуже.

Космические полеты не лучшим образом влияют на печень. Это было показано в эксперименте на мышах, которые в 2011 году совершили полет в космос, длившийся почти две недели. После того, как ученые из Университета Колорадо (University of Colorado) изучили образцы печени вернувшихся из космоса грызунов и обнаружили начальные признаки неалкогольной жировой болезни печени. Скорее всего, космический полет запускал в организме какие-то процессы, которые влияли на работу клеток печени, провоцируя развитие фиброза. Не исключено, что подобным образом космическое путешествие влияет и на людей.

Команда ученых из Университета Флориды (Florida State University) утверждает, что риск развития проблем с сердцем у космонавтов, участвовавших в лунных программах в 5 раз выше, чем у тех, кто никогда на луну не высаживался, а совершал лишь орбитальные полеты. Такие выводы авторы сделали, изучив данные об участниках программы «Аполлон» с 1961 по 1972 год. Авторы считают, что вред сердцу и сосудам наносит космическая радиация.

Отправляясь в длительный космический полет, нужно решить еще одну немаловажную проблему – чем питаться во время продолжительного перелета? Взять с собой огромное количество еды невозможно, а это значит, что необходимо придумать способ «выращивания» продуктов прямо на борту космического корабля.

Пока космонавтам удалось вырастить в условиях космоса лишь салат, однако на Земле активно изучаются способы культивирования мяса в лаборатории. Исследователи достигли определенных успехов: уже объявлено о дегустации фрикаделек, приготовленных из выращенной в лаборатории говядины.

Фрикаделька из мяса, выращенного в лаборатории. Фото: MemphisMeat

Это удалось сделать представителям компании MemphisMeats, которые, впрочем, пока не готовы предложить свою продукцию всем желающим. Однако это может произойти уже в ближайшие пять лет. Возможно, что тогда полеты на Марс тоже станут более реальными.

Лекарства

Чем лечиться в космосе, когда до ближайшей аптеки добраться, мягко сказать, проблематично? Решением может стать компактный биореактор, созданный командой ученых их Массачусетского технологического института.

Биореактор предназначен для производства лекарственных белков с помощью специального перепрограммируемого дрожжевого штамма. Используя его, можно делать нужные лекарства где угодно, когда угодно и в тех количествах, которое необходимо. Аспирин и анальгин таким образом сделать, правда, не получится, биореактор предназначен для производства биорекомбинантных белков, входящих, например, в состав вакцин. Использовать его можно не только в космосе, но и в удаленных районах, куда сложно доставить лекарства, соблюдая все условия транспортировки и хранения.

Выяснили исследователи и то, как влияет космическая радиация и другие условия на лекарства, взятые с Земли. Команда ученых из Медицинского колледжа Бейлора (Baylor College of Medicine) утверждает, что срок годности лекарств в космосе не меняется, то есть ни микрогравитация, ни высокий уровень радиации не провоцируют более быстрое разрушение веществ, входящих в состав лекарственных препаратов.

Читать еще:  Можно ли пить воду перед сдачей крови - можно ли пить перед анализом крови?

Учёные бросили бактерии в космосе, а они выжили. Минус — вам так нельзя, плюс — Марс наш, а мы, похоже, оттуда

Специалисты Немецкого астрономического центра (DLR) провели эксперимент, в рамках которого нашли растения и организмы, способные выжить на Марсе. Бактерии, водоросли и лишайники 18 месяцев пробыли в открытом космосе за пределами МКС, но вернулись на Землю как ни в чём не бывало. Теперь осталось провернуть такой же успешный фокус с человеком.

Из всех планет Солнечной системы Марс кажется учёным наиболее подходящим будущим домом для новой жизни. Экспертам ещё предстоит провести немало исследований, чтобы понять, насколько осуществимы их смелые прогнозы, но шаг в сторону невероятного открытия уже сделали специалисты Немецкого аэрокосмического центра (DLR), рассказывает Science Alert.

Учёные провели эксперимент под названием BIOMEX, в ходе которого поместили на борт МКС бактерии, водоросли, лишайники и грибы и подвергли их воздействию среды, схожей с атмосферой Марса. Земляне до сих пор не смогли заполучить ни одну горсть марсианской почвы, но благодаря межпланетным зондам учёным удалось создать её достаточно точную имитацию.

После всех приготовлений исследователи выставили бактерии и растения в открытый космос в модуле под названием Expose-R2. Эксперимент начался в 2014 году, а сотни образцов пробыли в вакууме 18 месяцев, до 2016 года. После этого они благополучно вернулись на Землю для дальнейших исследований, результаты которых были опубликованы лишь в марте 2019 года.

На первый взгляд, марсианская почва и отсутствие воздуха не благоволят развитию, но наблюдения учёных опровергли такое пессимистичное предположение.

Некоторые из организмов и биомолекул показали высокую устойчивость к радиации в космическом пространстве и фактически вернулись на Землю выжившими в космосе, — рассказал журналистам астробиолог DLR Жан-Пьер де Вера.

Лучше всех подопытных сохранились образцы одноклеточных микроорганизмов архей, которые живут на Земле уже более трёх с половиной миллиардов лет. Стойкость растений подарила экспертам (и всем, кто хочет сбежать с Земли) новую надежду.

Эти одноклеточные могут стать той самой формой жизни, которую мы однажды найдём на Марсе.

На Земле археи обитают в местах с самым суровым климатом. Исследователи находят их в Арктике, Антарктиде и Альпах, то есть везде, где есть вечная мерзлота. Эксперты считают, что суровые организмы могут жить не только на Марсе, но и населяют Луну.

Результаты опыта BIOMEX позволили учёным сделать сразу несколько выводов о возможности существования земных организмов за пределами родной планеты. Во-первых, специалисты установили, что археи смогут выжить на Марсе, а во-вторых, предположили, что около четырёх миллиардов лет назад жизнь на Землю принёс метеорит с Красной планеты.

Конечно, мы не утверждаем, что на Марсе есть жизнь, но поиски этой жизни — самая сильная движущая сила для новых миссий по изучению Марса, — сказал де Вера.

Ранее специалисты NASA уже находили доказательства в пользу того, что жизнь прибыла на Землю из далёкого космоса. Прийти к таким выводам учёным помог эксперимент с сахаром, и это в новинку даже для экспертов астрофизики.

Чтобы знать обо всех кометах и метеоритах, которые прямо сейчас летят над вашей головой, подпишитесь на наш канал в телеграме. Приятно смотреть на падающие звёзды, но ещё лучше быть готовым к тому, что одна из них решит свалиться на Землю.

Эксперименты на людях в космосе

Оригинал взят у zelenyikot в Эксперименты на людях в космосе

Если посмотреть популярные видеоролики о жизни космонавтов на Международной космической станции, то сложится впечатление, что они там только и делают, что снимают видеоролики, пускают пузыри воды с аспирином, рассматривают Землю в иллюминаторы и принимают пищу. Еще пользуются космическим туалетом. Что же касается научной деятельности космонавтов, то о ней известно гораздо меньше, хотя ничего секретного в ней нет, просто многим это кажется менее интересным. Хорошо, что Институт медико-биологических проблем, который занимается здоровьем и жизнедеятельностью людей в космосе, нашел время рассказать о медицинских экспериментах, что проводятся сейчас в российском сегменте МКС.

Сразу поясню, что приведенный ниже обзор касается только здоровья человека и экспериментов на людях. Исследования на другие темы: биологические, материаловедческие, фундаментальные, — еще ждут своего часа, когда их авторы из других научных учреждений найдут время и возможности рассказать о своей работе по примеру коллег из ИМБП.

Институт медико-биологических проблем учрежден на самой заре пилотируемой космонавтики и на сегодня накопил уникальный опыт сопровождения и изучения полетов людей в космос. Многие помнят их проект «Марс-500» и проходивший чуть более года назад эксперимент «Луна-2015». Но эти исследования проводились на Земле. К реальным полетам к Луне и Марсу они имеют весьма опосредованное отношение. И все же будущее освоение космоса человеком произойдет во многом благодаря знаниям, накопленным ИМБП.

Читать еще:  8 мифов о здоровье, в которые пора перестать верить

В деятельности ИМБП важную роль играет не только наблюдение за состоянием здоровья космонавтов, но и моделирование схожих процессов на Земле. Например, влияние невесомости на мышечную систему и скелет хорошо моделируется сухой иммерсией — когда человек длительное время находится в ванне с водой. А некоторые процессы с мышечной, костной и кровеносной системами, возникающие в невесомости, можно моделировать во время гипокинезии — лежании в специальной кровати, установленной вниз головой под углом в 15 градусов. Кстати, на страницах соцсетей ИМБП (в Facebook и «ВКонтакте») периодически объявляют набор желающих полежать за деньги (требуются москвичи, мужчины, не выше 180 см ростом).

Эксперименты в институте позволяют экономить время космонавтов, разрабатывать средства профилактики негативных процессов невесомости на Земле, а в космосе проводить только окончательные испытания и непосредственно применять новые методики.

О многолетней работе и успехах ИМБП можно посмотреть очень информативную лекцию ведущего специалиста ИМБП в области сенсомоторной физиологии, создателя школы гравитационной физиологии движений Инессы Козловской.

Теперь, наконец, о современных медицинских экспериментах, проводимых на МКС. Перечислим их с кратким комментарием.

Предназначена для измерения болевого порога космонавтов в процессе космического полета. Условия пребывания человека в космосе влияют на его восприятие и чувство боли в том числе. Этот фактор необходимо учитывать при оценке самочувствия и при оказании медицинской помощи в космосе. Для определения болевого порога используются специальные устройства механического и термического воздействия.

Эксперимент, оценивающий насколько эффективно применение в космосе электронных симуляторов управления космическими кораблями. Оказалось, что симулятор «Пилот-Т» эффективно позволяет восстановить утраченные за время пребывания на Земле навыки и подготовиться к выполнению реальных операций. В дальнейшем планируется оценивать насколько условия длительного космического полета влияют на качество управления космической техникой.

Когда человек оказывается в космосе, его кровеносная система не готова к исчезновению гравитации, поэтому кровь в голову поступает при повышенном давлении, как на Земле, в результате чего первые недели на орбите космонавты ходят опухшие и с заложенным носом. Даже после некоторой адаптации организма повышенное внутричерепное давление сохраняется и негативно сказывается на здоровье. Разумеется, об этой проблеме было известно и раньше, были разработаны и средства для ее устранения: костюмы «Пингвин» и «Чибис». Но прогресс не стоит на месте, постоянно разрабатываются новые диагностические средства, которые позволяют получать новую информацию. Свежие данные показывают, что длительная невесомость негативно влияет на органы зрения, и это также связывают с повышенным внутричерепным давлением. Новый эксперимент изучает процесс перемещения жидкостей в организме, влияние невесомости на внутричерепное давление, влияние этого давления на органы зрения, возможность моделирования этого процесса на Земле и эффективность доступных средств профилактики.

Это другой эксперимент, призванный помочь в условиях невесомости с переполнением головы кровью, которую сердце качает туда по земной привычке. Группа ученых предположила, что оттоку крови от головы будет способствовать снижение внутригрудного давления. Поначалу использовались серьезные системы, с дыхательными аппаратами и костюмами «Чибис», но сейчас эксперимент упростили до дыхания через специальный респиратор, клапаны которого существенно препятствуют вдоху и набору воздуха в легкие. Упрощение конструкции снижает эффект от процедуры, но тоже приносит положительный эффект, поэтому устройство подходит для использования в космических кораблях, где нельзя развернуть крупногабаритное медоборудование.

В этом эксперименте ученые изучают, как стрессовые ситуации, неизбежно возникающие во время пребывания человека в космосе, влияют на состояние его иммунной системы. Проведение эксперимента включает в себя периодический сбор и хранение проб крови, слюны и волос, регулярные диагностические процедуры с доступным оборудованием на борту, психологические тесты до, во время и после полета. Собранный объем данных анализируется в ИМБП и Университете Людвига Максимилиана в Германии. В описании исследования, в частности, говорится: «В настоящее время исследователей особенно интересуют механизмы взаимодействия системы иммунитета и вегетативной нервной, эндоканнабиноидной и пуринергической систем».

Этот телемедицинский эксперимент проводится для разработки и испытания приборов и методов самодиагностики космонавтов. В нем используются приборы ТБК-1 и ТБК-1С для проведения ЛОР и стоматологических обследований на борту МКС силами космонавтов при консультации с Земли.

Кто бы мог подумать, что невесомость вредит полости рта? Но оказывается, это так: у космонавтов меньше отделяется слюна, которая к тому же становится гуще, активнее откладывается зубной камень, а эти условия способствуют развитию патогенных бактерий. В ходе эксперимента осуществляется анализ и контроль микрофлоры полости рта. Его результатом должны стать новые методики предупреждения негативных последствий полета.

С самых первых полетов в космос ученые по обе стороны океана обратили внимание на активную потерю организмами космонавтов и астронавтов кальция и на изменения в их костной ткани. Сейчас разработаны средства профилактики этого процесса: занятия на тренажерах, насыщенные кальцием рационы. Однако физиология процесса потери кальция до сих пор изучена недостаточно. Эксперимент «Коррекция» должен помочь разобраться в причинах ухудшения состояния костей человека в космосе и определить, какие средства позволяют минимизировать негативный эффект. При этом используются самые современные диагностические методики и средства, как на борту МКС, так и на Земле, включая томограф в американском сегменте станции. В исследованиях участвуют ученые ИМБП, Университет Жана Монне (Франция), DLR (Германия).

Читать еще:  Есть вопрос: как люди с плохим зрением раньше обходились без очков

Психологическое исследование, призванное определить, как меняются отношения внутри экипажа и между экипажем и ЦУП с учетом психологических и культурологических факторов. Для участников эксперимента разработаны опросники для определения их ценностного восприятия себя и окружающих. Как оказалось, самым важным качеством в космическом полете является доброта. В целом же результаты этого эксперимента обещают быть интересны не только для участников космических программ.

Еще одно психологическое исследование, основанное на анализе переговоров космонавтов с ЦУПом. Сейчас все переговоры космоса с Землей в обязательном порядке прослушивают профессиональные психологи, которые следят за состоянием экипажа. Если ученый подозревает наличие проблемной ситуации или замечает, что космонавт находится в стрессовом состоянии, он может принять соответствующие меры. Однако такая диагностика сильно зависит от личности конкретного психолога, который анализирует результаты переговоров. Эксперимент «Контент» призван повысить объективность исследований путем учета определенного набора слов-маркеров, встречающихся в речи во время переговоров с Землей. Количественный подсчет слов-маркеров позволит работать с анализом переговоров даже неподготовленным специалистам, которые смогут вести диагностику на основе фактических данных.
_______________________________

Практически все исследователи отмечают, что результаты психологических и других экспериментов, проводимых специалистами ИМБП, пригодны для внедрения на Земле в тех сферах деятельности, которые протекают в условиях, схожих с космическими. Это касается работы в сложных климатических условиях, связанных с ограничением ресурсов, высокой стрессовой нагрузкой, замкнутыми на небольшой площади коллективами. Речь, в частности, идет об экипажах подводных лодок, арктических станций, буровых платформ.

Некоторые эксперименты могут показаться несерьезными, учитывая, что речь идет о космосе, — обычно мы ждем от них чего-то более фундаментального, а то и почти фантастического, — но суть работы на околоземных долговременных обитаемых станциях в том и состоит, чтобы внимательно изучить все аспекты человеческой жизни, начиная от чистки зубов и заканчивая адаптацией организма к условиям невесомости. Судя по всему, прежде чем говорить о готовности человечества к расселению в космосе, предстоит проделать еще много работы. С другой стороны, на Луне и на Марсе условия для наших организмов будут более «земные», чем на орбите, поэтому и жить там будет проще.

Подготовлено при содействии пресс-службы ИМБП для портала Nplus1.ru. Использовано фото NASA, Роскосмоса и ИМБП

Следить за обновлениями нашего блога можно в наших пабликах в Facebook и ВКонтакте.

Шпинат в иллюминаторе

Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из вузов и академических институтов Томска разрабатывают биологический автономный модуль, в котором можно будет выращивать различные растения в условиях космоса.

Многочисленные орбитальные эксперименты подтвердили возможность культивирования сельскохозяйственных растений в условиях микрогравитации. Но эти исследования проводились с размещением теплиц непосредственно в жилых отсеках орбитальных станций. Сибирские политехники собираются сконструировать оранжерею, которая будет дрейфовать за бортом, чтобы не занимать место в космической станции. При необходимости автономный модуль будет пристыковываться к МКC по специальному шлюзу.

В орбитальной теплице собираются выращивать зелень и овощи. Стручковую фасоль, базилик, петрушку, лук-порей, шпинат, различные виды салатов, капусту, микробиоты и даже свеклу. Эти культуры позволят разнообразить скудный рацион космонавтов. Теплица обеспечит экипаж МКС не только витаминами, но и белками и углеводами.

А чтобы не загружать космонавтов лишними задачами, орбитальный модуль будет полностью автоматизированным. Заниматься посадками, ухаживать за космическими грядками и собирать урожай будут роботизированные системы. Планируется, что площадь космического огорода составит 30 квадратных метров.

— Модуль будет выполнен из гибкого материала для компактной сборки и автоматической орбитальной распаковки. Благодаря цилиндрической форме он сможет приспособиться к разным условиям гравитации, что позволит в далекой перспективе использовать его, например, на Луне или Марсе, — рассказал «РГ» директор Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Алексей Яковлев.

Основная задача ученых на ближайшее время — подобрать правильные технологии и материалы, учитывая воздействие внешних факторов космического пространства.

За основу политехники собираются взять инновационные методики, уже опробованные в томской smart-теплице. «Умный» полигон для выращивания растений в закрытом грунте объединил ведущие мировые разработки в области агробиофотоники: фитотроны, специальные гидропонные установки, керамические излучатели, автоматический режим полива и другие.

— Так как в условиях невесомости привычный на Земле полив водой в космосе затруднен, мы планируем обеспечить питание растений водой и микроэлементами при помощи специальных гелей, — поясняют ученые.

Этой весной в томской smart-теплице уже удалось получить первый урожай редиски, клубники и хлореллы, выращенных роботами — без участия человека. Ученые утверждают, что уже через несколько лет такой урожай будет собран и на МКC. А после испытания технологии на орбите теплицы можно развернуть на инопланетных станциях и других потенциальных космических базах человека.

Томские политехники рассчитывают, что их разработка войдет в Долгосрочную программу экспериментов на МКС.

Ссылка на основную публикацию
Статьи c упоминанием слов:
Adblock
detector