Как научная программа МКС готовит к полетам на Марс

Возвращение с МКС на Землю французского астронавта Тома Песке завершает шестимесячный цикл исследований в космосе. Космическая миссия «Альфа» позволила провести в исключительных условиях микрогравитации десятки научных опытов. Двенадцать экспериментов были разработаны для МКС специалистами Национального центра космических исследований Франции (CNES). Добрая половина из них позволяет готовить полеты на Луну и Марс. Среди этих разработок будущего — волоконно-оптический дозиметр для измерения радиации и немаловажный аксессуар — очки виртуальной реальности.

Французский астронавт Тома Песке 9 ноября 2021 года завершил миссию на МКС, которая началась 24 апреля и продолжалась 199 дней. AP - John Raoux

Как это ни удивительно, жизнь астронавтов на МКС во многом похожа на жизнь на Земле. Они спят, едят, работают и занимаются спортом. Но только эта деятельность проходит в условиях микрогравитации. Невесомость оказывает разрушительное воздействие на организм человека. При длительном пребывании в космосе начинаются процессы потери мышечной и костной массы, ослабления работы сердечно-сосудистой системы, в частности из-за нарушения самой схемы кровообращения.

Отсутствие земного притяжение вызывает и проблемы нейрологического плана, влияющие на способность человека передвигаться. Сегодня известно, что всего за 6 месяцев в космосе можно потерять до 20% костной массы. И это при том, что по возвращении на Землю на ее восстановление астронавтам требуется несколько лет. Невесомость значительно ускоряет процессы старения организма. Поэтому проводимые на МКС научные исследования направлены на поиски решений для охраны здоровья астронавтов в условиях продолжительных космических миссий.

Another one that I should have made earlier: this was our home for the last six months. Soon we leave it, and I made this tour to help me remember our home in the sky that is the @Space_Station. Thank you @astro_kimbrough, for 🎥, praise the cameraman!
▶ https://t.co/NrNCB4mRqq pic.twitter.com/Dauuu4wIIQ

— Thomas Pesquet (@Thom_astro) November 6, 2021

Тома Песке объяснял в многочисленных интервью, что число проводимых каждый день на орбите экспериментов настолько велико, что не удается запомнить всё проделанное.«Мы проводим эксперименты в космосе. Здесь мы становимся глазами и руками исследователей, оставшихся на Земле. Но у нас двойная роль. Потому, что мы одновременно исследователи и объекты исследования!» — читаем мы объяснение французского астронавта на странице сайта Европейского космического агентства, посвященной программе «Альфа».

🇫🇷 Французский астронавт Тома Песке #Pesquet вернулся на Землю pic.twitter.com/4Wt7nmmWso

— RFI на русском (@RFI_Ru) November 9, 2021

Сегодня оборудование МКС позволяет астронавтам заниматься спортом два часа в день. В 400 километрах от Земли есть беговая дорожка, велоэргометр и тренажер на преодоление сопротивления. В рамках миссии «Альфа», чтобы мотивировать астронавтов, во время занятий спортом были испытаны VR-очки и синхронизированная с велосипедом программа, которые позволяют космическим спортсменам совершать велопрогулки по улицам Парижа, предместьям Марселя и даже по Санкт-Петербургу. И все это с круговым обзором в 360 градусов и реальным ощущением усилия при ускорении или торможении.

Эксперимент Dreams позволяет изучить процессы сна в космосе. Сложность работы на орбите Земли объясняется тем, что астронавты видят восход и заход Солнца не менее 16 раз в день. Отсутствие естественного цикла день – ночь сбивает естественный ритм. В рамках этого эксперимента Томас Песке был экипирован специальной каской. Расположенная в лобовой части лента оснащена сухими электродами и электроэнцефалографическими датчиками. Запись циклов сна и мозговой активности передавались в университет в Тулузе для изучения. После отъезда с МКС Тома Песке систему Dreams будут использовать другие экипажи. Это позволить провести сравнительный анализ данных.

Работе мозга в условиях микрогравитации посвящен и эксперимент Cerebral Aging. Доставленные на орбиту образцы клеток мозга помогут изучить процессы размножения и старения в условиях космоса. Результаты исследований позволят углубить знания о влиянии микрогравитации и длительного воздействия ионизирующего излучения на клетки мозга для подготовки долгосрочных миссий. Данные позволят также продвинуться в лечении дегенеративных заболеваний мозга.

Проект Telemaque позволит астронавтам манипулировать и передвигать различные предметы и вещества, не прикасаясь к ним. Telemaque имеет форму насадки для душа. Устройство работает как невидимые акустические щипцы, задерживая частицы в своем ультразвуковом поле. Разработка позволит проводить на борту «чистые» эксперименты в условиях большей безопасности.

Проект Eco Pack ставит вопрос о переходе на биоразлагаемые и даже съедобные упаковки доставляемого на МКС оборудования. Здесь ставится не только экологический, но и экономический вопрос. Доставка грузов на орбиту обходится очень дорого: от 9 до 20 тысяч евро за килограмм. Использованная в рамках миссии «Альфа» изоляционная пена была получена не из пенопласта, а благодаря ферментации специальной субстанции, пригодной для компоста. Каска же Dreams была отправлена на борт МКС в съедобной упаковке наподобие сдобного хлеба с пряностями. Сообщалось, что в рамках эксперимента Тома Песке смог её продегустировать. Напомним, что до настоящего времени отходы и упаковка, служившая для защиты оборудования при доставке на МКС, сгорали в мусорном контейнере в момент его входа в атмосферу Земли. Перспектива работы астронавтов на орбите Луны лишит их возможности сжигать подобным образом тонны отбросов.

Миссия «Альфа» позволила Тома Песке продолжить эксперимент MatISS, начатый во время его первого полета на МКС (миссия «Проксима»). Проект позволил проверить, как работают в космосе материалы, способные останавливать развитие патогенных микроорганизмов. В ходе новой миссии использовались пять новых материалов, могущих создавать своего рода антибактериальный щит на поверхности предметов. Такие разработки важны не только для космоса. Они, безусловно, найдут применение и на Земле в период пандемии. Например, бесценным было бы иметь защитные обеззараживающие пленки на поручнях в транспорте и дверных ручках в общественных местах.

Эксперимент Lumina предусматривал испытание нового волоконно-оптического дозиметра, который позволяет измерять радиацию с большой точностью и указывать ее направление. С его помощью можно получить прогноз эволюции радиации на час вперед.

Такая разработка будет особенно полезна в ходе строительства и эксплуатации станции на орбите Луны. Над ее созданием партнеры МКС уже работают. Новая структура должна сменить существующую к 2030 году. Полет на новую станцию на орбите спутника Земли будет занимать трое суток. На лунной орбите астронавты будут подвергаться гораздо большему радиационному воздействию.

Анализ результатов миссии «Альфа» предоставит важную информацию для оптимизации работы на борту МКС и для подготовки лунных и марсианских миссий.