Космические биология и медицина
Полеты человека в космос стали возможны благодаря созданию ракетно-космической техники и планомерным исследованиям в областях космических биологии и медицины — новых областях естествознания, изучающих особенности жизнедеятельности человека и других организмов при действии на них факторов космического пространства. Биологические исследования в процессе полетов ракет и первых искусственных спутников Земли открыли путь человеку в космос и во многом предопределили развитие пилотируемой космонавтики, а вместе с ней космических биологии и медицины. Развитие этих областей науки в нашей стране осуществляется по следующим двум взаимосвязанным направлениям: первому — сугубо прикладному, связанному с решением практических задач медицинского обеспечения космических полетов, и второму — фундаментальному, задачей которого является изучение механизмов воздействия невесомости, космической радиации, электромагнитных излучений, ультрафиолетовой радиации и других экстремальных факторов на живые системы.
Результаты медико-биологических исследований на борту космических летательных аппаратов свидетельствуют о том, что человек может достаточно хорошо приспосабливаться к жизни в условиях космоса и эффективно работать в течение одного года. При этом закономерно развиваются срочные и долговременные адаптивные реакции организма, сопровождающиеся процессами функциональной перестройки гравитационно зависимых и регуляторных его систем. Существенные изменения наблюдаются в опорно-двигательной, сердечно-сосудистой и сенсорной системах, в нервно-психической сфере, в крови и иммунной системе, меняются функции почек, водносолевой баланс, метаболизм. В итоге проведенных исследований была разработана система медицинского обеспечения экипажей космических полетов, которая включает в себя отбор и подготовку экипажей, их медицинское обслуживание в ходе полетов (в том числе оказание неотложной медицинской помощи) и послеполетную адаптацию к условиям земной гравитации и привычному образу жизни.
В ходе экспериментальных медико-биологических исследований с использованием различных биообъектов (в том числе и на клеточном уровне) было показано,что основным экологическим фактором наблюдаемых в организме сдвигов в космических полетах является невесомость. Однако она не вызывает генных и хромосомных мутаций, механизм клеточного деления, как правило, не нарушается. Между тем вопрос о принципиальной возможности прямого, непосредственного действия невесомости на клеточном уровне по-прежнему остается открытым. Не исключено, что некоторые физиологические реакции организма на отсутствие силы тяжести могут быть следствием измененного поведения клеток.
В будущем предстоит сосредоточить внимание на клетке как механической конструкции в поле силы тяжести, оценить зависимость проявления эффекта невесомости от типа клеточной дифференциации и степени функциональной нагрузки на организм. Целесообразно изучить и роль генетического аппарата в адаптации организма к длительной невесомости. В целом можно полагать, что отсутствие силы тяжести не препятствует прохождению основных этапов его жизненного цикла. В связи с перспективой полетов космических аппаратов на другие небесные тела все более актуальной становится задача изучения условий возникновения и распространения жизни во Вселенной также поиска жизни или ее предвестников на Луне, Марсе и в свободном космическом пространстве. Попытка обнаружения жизни на Марсе — одна из первоочередных задач планируемых исследований на автоматических станциях.
В последние годы быстрыми темпами стало развиваться такое новое направление исследований, как космическая биотехнология, основной задачей которой является разработка методов получения в невесомости особо чистых лекарственных препаратов и биологически активных веществ (гормонов, витаминов, ферментов). Несмотря на небольшой срок существования, космическая биология и космическая медицина заняли прочные позиции среди других медико-биологических наук. Это объясняется бурными темпами развития этих областей, новизной решаемых задач и впечатляющими достижениями, которые привлекают внимание специалистов и широкой научной общественности. Большой объем накопленных знаний о жизнедеятельности организма в условиях воздействия факторов космического пространства, динамических факторов полета и искусственной среды обитания, а также достижения космической техники являются реальными предпосылками для интенсивного освоения космического пространства в XXI в.
Рассмотренные направления космических исследований получат в дальнейшем не только количественное, но и качественное развитие, глобально охватят все стороны человеческой жизни. XXI в. станет веком становления человека, домом которого станет Солнечная система.
Орбитальные средства в зависимости от их принадлежности условно могут быть разделены на несколько больших групп: гражданские КА, коммерческие КА и военные КА. Эти группы, в свою очередь, можно разбить на подгруппы КА по целевому назначению: КА связи, КА дистанционного зондирования Земли, КА навигационного обеспечения, К А метеорологического обеспечения, исследовательские и экспериментальные КА, пилотируемые КА, разведывательные…
Сети слежения за КА (наземные комплексы управления — НКУ, по отечественной терминологии командно-измерительные комплексы — КИК) начали создаваться за рубежом в конце 1950-х гг., с запуском первых КА США. До середины 1960-х гг. НКУ существовали только в США и в СССР. В дальнейшем НКУ были созданы другими странами, международными консорциумами и отдельными частными фирмами. В…
Одним из основных факторов, влияющих на эффективность использования космических систем, является их надежность. В период 1950-1980 гг. недостаточно высокий уровень надежности космических средств, прежде всего ракет-носителей и космических аппаратов, приводил к большому числу аварий и в значительной степени сдерживал развитие ракетно-космической отрасли, использование ее достижений в научных и прикладных програм-мах, развитие международного рынка космических изделий…
Новые результаты, интересные с научной точки зрения и имеющие перспективу промышленного использования, получены в области биотехнологий. Благодаря выращиванию в космосе достаточно больших и совершенных монокристаллов протеинов значительно ускоряется определение трехмерной молекулярной структуры бел ков, что позволяет эффективно проводить работу по целенаправленной перестройке белков методами генной инженерии и значительно (в 3-5 раз) сокращать затраты времени и…
На настоящем этапе развития космических транспортных средств сложилась ситуация, когда возможности по совершенствованию химических ракетных двигателей традиционных типов (на основе стационарных или медленно протекающих рабочих процессов) практически полностью исчерпаны и ограничены незначительным улучшением энергомассовых характеристик, достигаемым, как правило, в ущерб надежности, безопасности и экологичности. Качественный скачок в развитии космических транспортных средств может быть достигнут путем…
До начала 1990-х гг. единым генеральным заказчиком космической техники и средств управления КА являлось Министерство обороны. НКУ всех КА научного, социально-экономического и военного назначения создавались в рамках наземного автоматизированного комплекса управления (НАКУ) Минобороны, под которым понимается вся совокупность наземных комплексов управления различными типами КА. Это позволяло применять многопунктную технологию управления КА, при которой расширялась зона…
Влияние норм международного космического права на сотрудничество государств в деле исследования и использования космоса выражается в регулировании конкретных отношений между государствами, возникающих при осуществлении совместного исследования и использования космического пространства. Особая роль международного сотрудничества в данной области диктует необходимость выявления четкого юридического содержания его ключевых правовых принципов. Осуществление международного сотрудничества в разрешении различных международных проблем…
Новые технологии, носящие революционный характер, существенным образом повлияют на облик, характеристики и стоимостные показатели орбитальных средств XXI в. Эксперты выделяют следующие основные направления, определяющие разработки перспективных КА: Бортовая обработка, источники питания, средства связи. Новые принципы использования КА, заключающиеся в оплате потребителями услуг только тогда, когда они ими пользуются, повлекли за собой необходимость создания бортовых средств…
В настоящее время в мире существует одна действующая многоразовая космическая система — американская Space Shuttle. Регулярные эксплуатационные запуски МТКС начались в ноябре 1982 г. По состоянию на 1 января 1999 г. осуществлено 93 полета, один из которых (двадцать пятый) завершился катастрофой МТКС с утратой орбитальной ступени (ОС) Challenger. МТКС Space Shuttle представляет собой двухступенчатую ракетную…
В настоящее время в ведущих ракетно-космических странах мира проводятся интенсивные работы по созданию перспективных средств выведения. Позади длительный, сорокалетний (1957-1997 гг.) период создания ракет-носителей на основе боевых ракет. Значительное числомодификаций базовых моделей, разработанных в отмеченный период, созданы путем модернизации отдельных элементов РН в рамках установленных компоновочных схем. Эволюционный период совершенствования РН завершается, потенциальные возможности старых…