A biológia szerepe a térbemutatóban. Előadás a biológia szerepéről az űrkutatásban

ŰRBIOLÓGIA, tudomány, amely az űrrepülés és a világűrtényezők hatását vizsgálja a földi élőlények életfolyamataira, földönkívüli életformák után kutatva. Az űrrepülés tényezői közé tartozik a felszállás és a Földre való visszatérés közbeni gyorsulás, a felszállás közbeni rezgések, az űrrepülőgépen belüli életkörülmények, a külvilágtól való elszigeteltség, a súlytalanság, a Holdra és bolygókra való repülések esetén a Földtől való távolság; a világűr tényezői - a Föld sugárzási öveinek ionizáló sugárzása, a Nap korpuszkuláris sugárzása, galaktikus kozmikus sugárzás, csökkent mágneses térerősség a Föld magnetoszféráján kívüli repülések esetén, kemény UV sugárzás, vákuum, hirtelen hőmérsékletváltozások, meteoritveszély. Az űrbiológiai kutatások a Földön különböző tényezők és körülmények modellezésével zajlanak, de a legjelentősebbek az űrrepülési körülmények között végzett kísérletek. A Szovjetunió (később Oroszország) és az USA tudósai mellett, akik a legjelentősebb mértékben járultak hozzá az űrbiológia fejlődéséhez, Franciaország, Olaszország, Németország és néhány más ország tudósai is részt vesznek a világűrben végzett biológiai kutatásokban.

Az űrbiológia megjelenésének előfeltétele volt a sugárzás biológiai hatásainak tanulmányozása a 30-as években a nagy magasságú ballonrepülések során, valamint a dinamikus tényezők (gyorsulás, rezgés, rövid távú súlytalanság) és a kozmikus biológiai hatásainak vizsgálata. sugárzás a rakéta repülései során, amely 1949-ben kezdődött hazánkban 100-ról 450 km-re. Kutyákon, majmokon, nyulakon, egereken és tengerimalacokon végzett kísérletek során a rakétarepülés során bebizonyosodott, hogy az űrrepülésre jellemző dinamikus tényezők a szervezet számára teljesen elviselhetők, és nem okoznak jelentős változást annak funkcionális állapotában sugárzás hatásait észlelték.

Az űrbiológia születésének az 1957-es évet tekinthetjük, amikor az első élőlényt, a Laika kutyát a második mesterséges földi műhold (AES) pályára bocsátotta. A telemetriai információk elemzése kimutatta, hogy lehetséges az élet az űrben, és ez erőteljes ösztönzésként szolgált a Vostok űrszonda felgyorsított létrehozásához, amelyet emberi repülésre terveztek. A Yu A. Gagarin repülését megelőző időszakban a Földre visszatérő szovjet űrhajók (módosított Vostok űrrepülőgépek) négy rövid távú keringési repülésén különféle organizmusokon, szövet- és sejtkultúrákon végeztek kísérleteket. Ezek a tanulmányok nem tárták fel a rövid távú űrrepülések káros hatásait és hosszú távú biológiai következményeit, ezáltal megnyitották az utat az ember számára az űrbe.

A következő években biológiai kísérleteket végeztek mind emberes, mind pilóta nélküli űrhajók repülésein. Így 1966-ban egy kísérletet végeztek két kutya hosszú távú (22 napos) repülésében a Cosmos-110 műholddal. 1968-1969-ben a Zond sorozatú szovjet automata űrrepülőgépek teknősöket szállítottak a Hold körül. Különféle biológiai objektumokkal (magvak, növények, békatojások, mikroorganizmusok stb.) kísérleteket végeztek a Kozmosz-368 szovjet műholdon (1970), a Szojuz űrhajón és a világ első orbitális állomásán, a Szaljut (1971); Nyugat-német kísérlet gyógypiócákkal - nagy magasságú rakétákon az USA-ban és Franciaországban; közös olasz-amerikai kísérlet békákkal - az OFA műholdon (1970). A Hold felszínén végzett mikrobiológiai vizsgálatokat az Apollo 16 űrszonda legénysége (1972-ben az Apollo 17-en az űrhajósokkal együtt egerek is végeztek). Az űrbiológia problémáinak megoldására az 1970-80-as években létrehozták a Szojuz és Mir orbitális állomásokat, az Űrsikló részeként orvosi és biológiai laboratóriumokat, valamint a tudományos és technológiai kísérletekhez szükséges orosz űrhajót: a "Bion" bioműholdat. nélkülözhetetlen és „Foton” űrhajó. Bár az orbitális űrrepülés körülményei között nem figyeltek meg jelentős visszafordíthatatlan változásokat az élőlényekben, ugyanakkor a súlytalanság számos esetben jelentős változásokkal járt az izom-, csont-, szív- és érrendszerben, valamint a vesztibuláris rendszerben. Ezek az eredmények egyrészt azt mutatták, hogy nyilvánvalóan nincsenek biológiai korlátok az emberi űrbe való további behatolás útjára, másrészt arra, hogy olyan eszközöket kell kifejleszteni és használni az emberes űrrepülésekben, amelyek megakadályozzák a világűrben bekövetkező káros hatásokat. súlytalanság az emberi testen. Ennek alapján az űrbiológia az űrgyógyászat tudományos megalapozásának tekinthető, melynek fő feladata a személyzeti űrrepülések orvosi-biológiai és egészségügyi-higiénés támogatása.

Az űrbiológia eleve integratív tudomány, amely a biológia más területeinek eredményeit használja fel az élet jelenségének, keletkezésének és az Univerzumban való elterjedésének körülményeinek tanulmányozására. Ebben a tekintetben szoros kölcsönhatásban áll a biofizikával, a sugárbiológiával, az asztrobiológiával és más tudományokkal. Bár még nem lehetett életjeleket észlelni sem a Holdon, sem a Marson, sem a világűrben, a létezésére (vagy elődeire) vonatkozó közvetlen vagy közvetett bizonyítékok keresése folytatódik az automatikus bolygóközi űrhajók segítségével.

Az űrbiológia kialakulásához és fejlődéséhez nagy mértékben hozzájárultak a hazai tudósok - O. G. Gazenko, V. V. Parin, A. I. Grigoriev, V. I. Yazdovsky, az amerikai tudósok közül - J. Henry, A. Graybill, O. Reynolds és G. Klein, akik tudósokból és mérnökökből álló csoportokat vezetett, akiknek meg kellett válaszolniuk a világűrben való élet- és munkavégzés lehetőségét az emberi egészség károsodása nélkül, és biztosítaniuk kellett a tervezett repülési program végrehajtását.

Lit.: Az űrbiológia és az orvostudomány alapjai. M., 1975. T. 2. Könyv. 2; Űrbiológia és orvostudomány. M., 1994. [T. 2]; "Mir" orbitális állomás. Űrbiológia és orvostudomány. M., 2001. T. 2; Grigorjev A.I., Iljin E.A. Állatok az űrben. Az űrbiológia 50. évfordulójára // Az Orosz Tudományos Akadémia közleménye. 2007. T. 77. 11. sz.

GOU Líceum 000. sz

Szentpétervár Kalininsky kerülete

Kutatómunka

Orvosi és biológiai kutatások az űrben

Gursev Oleg

Vezetője: biológia tanár

Szentpétervár, 2011

Bevezetés 2

Az orvosbiológiai kutatások kezdete a 20. század közepén. 3

Az űrrepülés hatása az emberi szervezetre. 6

Exobiológia. 10

A kutatás fejlődésének kilátásai. 14

A felhasznált források listája. 17

Függelék (bemutató, kísérletek) 18

Bevezetés

Űrbiológia és orvostudomány- komplex tudomány, amely az emberi élet és más szervezetek jellemzőit vizsgálja űrrepülési körülmények között. Az űrbiológia és az orvostudomány területén végzett kutatások fő feladata az életfenntartó eszközök és módszerek fejlesztése, az űrhajók és állomások legénységének egészségének és teljesítményének megőrzése a változó időtartamú és bonyolultságú repülések során. Az űrbiológia és az orvostudomány elválaszthatatlanul kapcsolódik a kozmonautikához, a csillagászathoz, az asztrofizikához, a geofizikához, a biológiához, a repülésgyógyászathoz és sok más tudományhoz.

A téma aktualitása meglehetősen nagy modern és rohanó 21. századunkban.

Az „Orvosi és biológiai kutatások” témakör az elmúlt két évben foglalkoztatott, amióta a szakmaválasztás mellett döntöttem, ezért elhatároztam, hogy ebben a témában kutatómunkát végzek.

2011 jubileumi év – 50 éve az első emberi repülésnek az űrbe.

Középen az orvosbiológiai kutatások kezdeteXXszázad

A következő mérföldköveket tekintik az űrbiológia és az orvostudomány fejlődésének kiindulópontjainak: 1949 - először vált lehetővé a biológiai kutatások elvégzése rakétarepülések során; 1957 - először küldtek élőlényt (Lajka kutyát) Föld-közeli keringési repülésre a második mesterséges földi műholdon; 1961 – befejeződött az első emberes repülés az űrbe. Az orvosilag biztonságos emberi repülés lehetőségének tudományos alátámasztása érdekében az űrhajók (SC) kilövésére, orbitális repülésére, leszállására és leszállására jellemző hatások tolerálhatóságát, valamint a biotelemetriai berendezések működését és az életfenntartást vizsgálták. űrhajósok rendszereit tesztelték. A fő figyelmet a súlytalanság és a kozmikus sugárzás testre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására fordították.

Laika (űrhajós kutya) 1957

R a rakétákkal, a második mesterséges műholddal (1957), a forgó űrhajó-műholdakkal (1960-1961) végzett biológiai kísérletek eredményei, kombinálva a földi klinikai, fiziológiai, pszichológiai, higiéniai és egyéb vizsgálatok adataival, valóban megnyitották az utat az ember számára. az űrbe. Ezenkívül az űrben végzett biológiai kísérletek az első emberi űrrepülés előkészítésének szakaszában lehetővé tették számos olyan funkcionális változás azonosítását, amelyek a szervezetben a repülési tényezők hatására következnek be, és ez volt az alapja a későbbi állatokon végzett kísérletek tervezésének. és növényi szervezetek ember által vezetett űrhajók, orbitális állomások és bioműholdak repülései során. A világ első biológiai műholdja egy kísérleti állattal - a "Laika" kutyával. 1957. november 3-án állították pályára. És 5 hónapig maradt ott. A műhold 1958. április 14-ig állt pályán. A műhold két rádióadóval, egy telemetriai rendszerrel, egy szoftvereszközzel, a Nap sugárzásának és a kozmikus sugarak tanulmányozására alkalmas tudományos műszerekkel, regenerációs és hőszabályozó rendszerekkel rendelkezett a kabinban a körülmények fenntartásához. szükséges az állat létezéséhez. Az első tudományos információkat megszerezték egy élő szervezet állapotáról űrrepülési körülmények között.

Az űrbiológia és az orvostudomány terén elért eredmények nagymértékben meghatározták az emberes űrhajózás fejlesztésének sikereit. A repüléssel együtt 1961. április 12-én hajtották végre, meg kell jegyezni az űrhajózás történetének olyan korszakalkotó eseményeit, mint például az űrhajósok leszállása 1969. július 21-én. Armstrong(N. Armstrong) és Aldrina(E. Aldrin) a Hold felszínére és sok hónapos (akár egy éves) legénységrepülés a Szaljut és Mir orbitális állomásokon. Ez az űrbiológia és gyógyászat elméleti alapjainak kidolgozásának, az űrrepülések orvosi és biológiai kutatásainak módszertanának, az űrhajósok kiválasztási és repülés előtti felkészítési módszereinek indokoltságának és megvalósításának köszönhetően vált lehetővé, valamint életfenntartó berendezések fejlesztése, orvosi megfigyelés, valamint a személyzet tagjai egészségének és teljesítményének fenntartása repülés közben.

Apollo 11 csapat (balról jobbra): Neil. A. Armstrong, a parancsnoki modul pilótája Michael Collins, parancsnok Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Az űrrepülés hatása az emberi szervezetre

Az űrrepülés során az emberi testet a repülés dinamikájával összefüggő tényezők együttese (gyorsulás, rezgés, zaj, súlytalanság), korlátozott térfogatú zárt helyiségben való tartózkodással (módosult gázkörnyezet, hipokinézia, neuro-emocionális stressz stb.) érinti. ), valamint a világűr, mint élőhely tényezői (kozmikus sugárzás, ultraibolya sugárzás stb.).

Az űrrepülés elején és végén a testet lineáris gyorsulások befolyásolják . Értékük, a növekedési gradiens, a hatásidő és a hatás iránya az űrrepülőgép kilövése és alacsony Föld körüli pályára való behelyezése során a rakéta és az űrkomplexum jellemzőitől, a Földre való visszatérés időszakában pedig a ballisztikai pályától függ. a repülés jellemzői és az űrhajó típusa. A pályán történő manőverek végrehajtását a gyorsulások testre gyakorolt ​​hatása is kíséri, de ezek nagysága a modern űrhajók repülései során elenyésző.

A Szojuz TMA-18 űrszonda felbocsátása a Nemzetközi Űrállomásra a Bajkonuri kozmodromról

A gyorsulások emberi szervezetre gyakorolt ​​hatásáról és a káros hatásokkal szembeni védekezési módszerekről a repülésgyógyászat-biológia és az orvostudomány területén végzett kutatások csak kiegészítették ezeket az információkat. Megállapították, hogy a súlytalanság körülményei között, különösen hosszú ideig tartó tartózkodás a szervezet gyorsulási hatásokkal szembeni ellenállásának csökkenéséhez vezet. Ezzel kapcsolatban néhány nappal a pályáról való leszállás előtt az űrhajósok speciális fizikai edzési rendszerre kapcsolnak, és közvetlenül a leszállás előtt víz-só-kiegészítőket kapnak, hogy növeljék a szervezet hidratáltsági fokát és a keringő vér mennyiségét. Speciális székeket fejlesztettek ki - támasztékokat és anti-g öltönyöket, amelyek fokozott toleranciát biztosítanak a gyorsulással szemben, amikor az űrhajósok visszatérnek a Földre.

Az űrrepülés minden tényezője között állandó és laboratóriumi körülmények között gyakorlatilag megismételhetetlen a súlytalanság. A szervezetre gyakorolt ​​​​hatása változatos. Mind a krónikus stresszre jellemző nem specifikus adaptív reakciók, mind pedig a különféle specifikus változások a szervezet érzékszervi rendszereinek interakciójának megszakadása, a vér átrendeződése a test felső felébe, a mozgásszervi rendszer statikus terheléseinek dinamikus csökkentése és szinte teljes megszűnése következtében lépnek fel. .

ISS 2008 nyara

A kozmonauták vizsgálata és számos állatkísérlet a Kozmosz bioműholdak repülései során lehetővé tette annak megállapítását, hogy a mozgási betegség (betegség) űrformájának tünetegyüttesébe kombinált specifikus reakciók fellépésében a vezető szerepet a vesztibuláris apparátusé. . Ennek oka az otolit és a félkör alakú csatornareceptorok ingerlékenységének növekedése súlytalan körülmények között, valamint a vesztibuláris analizátor és a test más szenzoros rendszereinek kölcsönhatásának megzavarása. Súlytalanság körülményei között az emberek és az állatok a szív- és érrendszer edzettségének jeleit mutatják, a mellkasi erekben megnövekszik a vértérfogat, a máj és a vesék torlódása, megváltozik az agyi keringés és csökken a plazma térfogata. Tekintettel arra, hogy súlytalanság esetén az antidiuretikus hormon, az aldoszteron szekréciója és a vesék funkcionális állapota megváltozik, a szervezet hipohidrációja alakul ki. Ezzel párhuzamosan csökken az extracelluláris folyadék tartalma, és fokozódik a kalcium, foszfor, nitrogén, nátrium, kálium és magnézium sók szervezetből történő kiválasztása. A mozgásszervi rendszer változásai túlnyomórészt azokon a részlegeken fordulnak elő, amelyek normál földi életkörülmények között a legnagyobb statikus terhelést viselik, azaz a hát és az alsó végtagok izmaiban, az alsó végtagok és a csigolyák csontjaiban. Csökken a funkcionalitásuk, lassul a periostealis csontképződés üteme, a szivacsos anyag csontritkulása, dekalcifikáció és egyéb változások, amelyek a csontok mechanikai szilárdságának csökkenéséhez vezetnek.

A súlytalansághoz való alkalmazkodás kezdeti időszakában (átlagosan körülbelül 7 napig tart) körülbelül minden második űrhajós tapasztal szédülést, hányingert, mozgáskoordinációt, a test térbeli helyzetének érzékelését, a fejbe ömlő vér érzését, orrlégzési nehézség és étvágytalanság. Ez egyes esetekben az általános teljesítmény csökkenéséhez vezet, ami megnehezíti a szakmai feladatok ellátását. Már a repülés kezdeti szakaszában megjelennek a végtagok izomzatában és csontjaiban bekövetkezett változások kezdeti jelei.

A súlytalanságban való tartózkodás időtartamának növekedésével számos kellemetlen érzés eltűnik vagy kisimul. Ugyanakkor szinte minden űrhajósnál, ha nem tesznek megfelelő intézkedéseket, a szív- és érrendszer állapotában, az anyagcserében, az izom- és csontszövetben bekövetkező változások haladnak előre. A kedvezőtlen változások megelőzése érdekében a megelőző intézkedések és eszközök széles skáláját alkalmazzák: vákuumtartály, kerékpár-ergométer, futópad, edzőruhák, elektromos izomstimulátor, edzéstágítók, só-kiegészítők stb. a személyzet tagjainak jó egészségi állapota és magas szintű teljesítménye a hosszú távú űrrepüléseken.

Minden űrrepülés elkerülhetetlen kísérő tényezője a hipokinézia - a motoros aktivitás korlátozása, amely a repülés során végzett intenzív fizikai edzés ellenére súlytalanság esetén a test általános leépüléséhez és gyengeségéhez vezet. Számos tanulmány kimutatta, hogy a hosszan tartó hipokinézia, amelyet ferde fejjel (-6°-os) fekvés okoz, majdnem ugyanolyan hatással van az emberi szervezetre, mint a hosszan tartó súlytalanság. Ezt a módszert a súlytalanság egyes élettani hatásainak laboratóriumi körülmények között történő modellezésére széles körben alkalmazták a Szovjetunióban és az USA-ban. A Szovjetunió Egészségügyi Minisztériumának Orvosi és Biológiai Problémái Intézetében végzett ilyen modellkísérlet maximális időtartama egy év volt.

Sajátos probléma a kozmikus sugárzás testre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata. A dozimetriai és sugárbiológiai kísérletek lehetővé tették az űrrepülések sugárbiztonságát biztosító rendszer létrehozását és gyakorlatba ültetését, amely magában foglalja a dozimetriai ellenőrzés és a helyi védelem eszközeit, a sugárvédő szereket (radioprotektorokat).

"MIR" orbitális állomás

Az űrbiológia és az orvostudomány feladatai közé tartozik az űrhajókon és állomásokon mesterséges élőhelyek létrehozásának biológiai elveinek és módszereinek tanulmányozása. Ennek érdekében kiválasztják azokat az élő szervezeteket, amelyek zárt ökológiai rendszerbe kapcsolódva ígéretesek, tanulmányozzák ezen organizmusok populációinak termelékenységét és fenntarthatóságát, modellezik az élő és élettelen összetevők kísérleti egységes rendszereit - biogeocenózisokat, meghatározzák funkcionális jellemzőit és lehetőségeit. gyakorlati használatra az űrrepüléseknél.

Sikeresen fejlődik az űrbiológia és az orvostudomány olyan iránya is, mint az exobiológia, amely az élő anyag jelenlétét, eloszlását, jellemzőit és evolúcióját vizsgálja az Univerzumban. Földi modellkísérletek és űrvizsgálatok alapján olyan adatok születtek, amelyek a bioszférán kívüli szerves anyagok létezésének elméleti lehetőségére utalnak. A világűrből érkező rádiójelek rögzítésével és elemzésével földönkívüli civilizációk felkutatására irányuló programot is hajtanak végre.

"Szojuz TMA-6"

Exobiológia

Az űrbiológia egyik területe; élő anyagok és szerves anyagok után kutat az űrben és más bolygókon. Az exobiológia fő célja, hogy közvetlen vagy közvetett bizonyítékot szerezzen az élet létezésére az űrben. Ennek alapja összetett szerves molekulák (hidrogén-ciánsav, formaldehid stb.) prekurzorainak felfedezése, amelyeket a világűrben, spektroszkópiai módszerekkel fedeztek fel (összesen 20 szerves vegyületet találtak). Az exobiológiai módszerek eltérőek, és nemcsak az élet idegen megnyilvánulásainak kimutatására szolgálnak, hanem a lehetséges földönkívüli szervezetek jellemzőinek megszerzésére is. Ahhoz, hogy feltételezzük az élet létezését földönkívüli körülmények között, például a Naprendszer más bolygóin, fontos meghatározni az élőlények túlélési képességét, amikor kísérleti úton reprodukálják ezeket a körülményeket. Számos mikroorganizmus létezhet az abszolút nullához közeli és magas hőmérsékleten (80-95 ° C-ig); spóráik kibírják a mély vákuumot és a hosszan tartó száradást. Jóval nagyobb dózisú ionizáló sugárzást tolerálnak, mint a világűrben. A földönkívüli szervezetek valószínűleg jobban alkalmazkodnak a kevés vizet tartalmazó környezetben való élethez. Az anaerob körülmények nem akadályozzák az élet kialakulását, így elméletileg feltételezhető, hogy a térben olyan mikroorganizmusok léteznek, amelyek sokféle tulajdonsággal rendelkeznek, amelyek különféle védőeszközök fejlesztésével alkalmazkodni tudnak a szokatlan körülményekhez. A Szovjetunióban és az USA-ban végzett kísérletek nem bizonyították az élet létezését a Marson, a Vénuszon és a Merkúron nincs élet, és nem valószínű, hogy az óriásbolygókon, valamint azok műholdain. A Naprendszerben valószínűleg csak a Földön van élet. Egyes elképzelések szerint a Földön kívüli élet csak a bolygónkra jellemző víz-szén alapon lehetséges. Egy másik nézőpont nem zárja ki a szilícium-ammónia bázist, de az emberiségnek még nincsenek módszerei a földönkívüli életformák kimutatására.

"Viking"

Viking program

Viking program- A NASA űrprogramja a Mars tanulmányozására, különös tekintettel az élet jelenlétére ezen a bolygón. A program része volt két egyforma űrszonda, a Viking 1 és a Viking 2 felbocsátása, amelyeknek a Mars pályáján és felszínén kellett volna kutatásokat végezniük. A Viking program a Mars-feltáró küldetések sorozatának csúcspontja volt, amely 1964-ben a Mariner 4-gyel kezdődött, majd 1969-ben a Mariner 6-tal és a Mariner 7-tel, valamint 1971-ben és 1972-ben a Mariner 9-es orbitális küldetésekkel folytatódott. A vikingek elfoglalták helyüket a Mars-kutatás történetében, mint az első amerikai űrhajó, amely biztonságosan landolt a felszínen. Ez volt az egyik leginformatívabb és legsikeresebb küldetés a vörös bolygóra, bár nem sikerült életet észlelnie a Marson.

Mindkét készüléket 1975-ben dobták piacra a floridai Cape Canaveralból. A repülés előtt a leszállóegységeket gondosan sterilizálták, hogy megakadályozzák a Mars földi életformái általi szennyeződését. A repülési idő valamivel kevesebb, mint egy évig tartott, és 1976-ban érkezett meg a Marsra. A Viking küldetések időtartamát a landolást követő 90 napra tervezték, de minden eszköz lényegesen tovább működött ennél az időszaknál. A Viking-1 keringő 1980. augusztus 7-ig, a leszálló jármű 1982. november 11-ig, a Viking-2 keringő 1978. július 25-ig, a leszálló jármű 1980. április 11-ig működött.

Havas sivatag a Marson. Fotó a Viking 2-ről

BION program

BION program magában foglalja az állati és növényi szervezetek komplex vizsgálatait speciális műholdak (bioszatellitek) repülése során az űrbiológia, az orvostudomány és a biotechnológia érdekében. 1973 és 1996 között 11 bioműholdat bocsátottak az űrbe.

Vezető tudományos intézmény: Az Orosz Föderáció Állami Tudományos Központja - Az Orosz Tudományos Akadémia Orvosi és Biológiai Problémái Intézete (Moszkva)
Tervező Iroda: GNP RKT-k "TSSKB-Progress" (Samara)
Repülés időtartama: 5-22,5 nap.
Indítás helye: Plesetsk kozmodróm
Leszállási terület: Kazahsztán
Résztvevő országok: Szovjetunió, Oroszország, Bulgária, Magyarország, Németország, Kanada, Kína, Hollandia, Lengyelország, Románia, USA, Franciaország, Csehszlovákia

Patkányokon és majmokon, bioszatellit repüléseken végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a súlytalanságnak való kitettség jelentős, de visszafordítható funkcionális, szerkezeti és anyagcsere-változásokhoz vezet az emlősök izomzatában, csontjaiban, szívizomjában és idegrendszerében. Leírják a fenomenológiát, és tanulmányozzák e változások kialakulásának mechanizmusát.

A BION bioműholdak repülései során először valósult meg a mesterséges gravitáció (AG) létrehozásának ötlete. Patkányokon végzett kísérletek során megállapították, hogy az állatok centrifugában forgatásával létrehozott IST megakadályozza a kedvezőtlen elváltozások kialakulását az izmokban, a csontokban és a szívizomban.

Oroszország Szövetségi Űrprogramjának keretében a 2006-2015 közötti időszakra. a „Space Facilities for Fundamental Space Research” szekcióban a BION-M program folytatását 2010-re, 2013-ra és 2016-ra tervezik.

"BION"

A kutatásfejlesztés kilátásai

A világűr feltárásának és feltárásának jelenlegi szakaszát a hosszú orbitális repülésekről a bolygóközi repülésekre való fokozatos átmenet jellemzi, amelyek közül a legközelebbi expedíció a Marsra. Ebben az esetben a helyzet gyökeresen megváltozik. Nemcsak objektíven változik, ami az űrben való tartózkodás időtartamának jelentős növekedésével, egy másik bolygóra való leszállással és a Földre való visszatéréssel jár együtt, hanem ami szubjektíven is nagyon fontos, hiszen a már megszokott földi pályát elhagyva, az űrhajósok (kollégáik egy nagyon kis csoportjában) „magányosak” maradnak az Univerzum hatalmas kiterjedésében.

Ugyanakkor alapvetően új problémák merülnek fel a kozmikus sugárzás intenzitásának meredek növekedésével, a megújuló oxigén-, víz- és élelmiszerforrások használatának szükségességével, és ami a legfontosabb, a pszichológiai és egészségügyi problémák megoldásával.

DIV_ADBLOCK380">

Egy ilyen rendszer vezérlésének nehézsége egy korlátozott, hermetikusan lezárt térfogatban olyan nagy, hogy nem is lehet reménykedni gyors gyakorlati megvalósításában. A biológiai életfenntartó rendszerre való átállás minden valószínűség szerint fokozatosan fog megtörténni, amint az egyes láncszemek készen állnak. A BSZhO fejlesztésének első szakaszában nyilvánvalóan az oxigén-előállítás és a szén-dioxid fiziko-kémiai módszerét felváltja a biológiai módszer. Mint ismeretes, az oxigén fő „szállítói” a magasabb rendű növények és a fotoszintetikus egysejtű szervezetek. Nehezebb feladat a víz- és élelmiszerkészletek pótlása.

Az ivóvíz nyilvánvalóan még nagyon sokáig „földi eredetű” lesz, és a (háztartási szükségletekre használt) műszaki víz pótlása már folyamatban van a légköri nedvességkondenzátum (AMC), vizelet és egyéb források regenerációjával.

Természetesen a jövőbeni zárt ökológiai rendszer fő összetevője a növények. A magasabb rendű növényeken és a fotoszintetikus egysejtű organizmusokon űrhajókon végzett vizsgálatok kimutatták, hogy űrrepülési körülmények között a növények a fejlődés minden szakaszán átmennek, a magok csírázásától az elsődleges szervek kialakulásáig, a virágzásig, a megtermékenyítésig és a magvak új generációjának éréséhez. . Így kísérletileg bebizonyosodott, hogy a növényfejlődés teljes ciklusa (magtól magig) mikrogravitációs körülmények között lefolytatható az alapvető lehetőség. Az űrkísérletek eredményei olyan biztatóak voltak, hogy már a 80-as évek elején arra a következtetésre jutottunk, hogy a biológiai létfenntartó rendszerek kifejlesztése és ennek alapján egy ökológiailag zárt rendszer létrehozása korlátozott hermetikus térfogatban nem is olyan nehéz feladat. Idővel azonban nyilvánvalóvá vált, hogy a probléma nem oldható meg teljesen, legalábbis addig, amíg (számítással vagy kísérlettel) meg nem határozzák azokat a fő paramétereket, amelyek lehetővé teszik ennek a rendszernek a tömeg- és energiaáramlásának egyensúlyát.

Az élelmiszerkészletek feltöltéséhez állatokat is be kell vezetni a rendszerbe. Természetesen az első szakaszban ezeknek az állatvilág „kis méretű” képviselőinek kell lenniük - puhatestűek, halak, madarak, később esetleg nyulak és más emlősök.

Így a bolygóközi repülések során az űrhajósoknak nemcsak növénytermesztést, állattartást és mikroorganizmusok tenyésztését kell megtanulniuk, hanem egy megbízható módszert is ki kell dolgozniuk az „űrbárka” irányítására. Ehhez pedig először azt kell kiderítenünk, hogyan növekszik és fejlődik az egyes organizmusok űrrepülési körülmények között, majd azt, hogy egy zárt ökológiai rendszer egyes elemei milyen igényeket támasztanak a közösséggel szemben.

Kutatómunkám során fő feladatom az volt, hogy kiderítsem, mennyire érdekes és izgalmas volt az űrkutatás, és milyen hosszú utat kell még megtennie!

Ha csak elképzeled a bolygónk élőlényeinek sokféleségét, akkor mit feltételezhetsz az űrről...

Az univerzum olyan nagy és ismeretlen, hogy ez a fajta kutatás létfontosságú számunkra, a Földön. De még csak az utazás elején járunk, és nagyon sok mindent kell még tanulnunk és megnéznünk!

Amíg ezt a munkát végeztem, annyi érdekes dolgot tanultam, amit soha nem is sejtettem, olyan csodálatos kutatókról, mint Carl Sagan, megismertem a 20. század legérdekesebb űrprogramjait, mind az Egyesült Államokban, mind az Egyesült Államokban. a Szovjetunióban, sokat tanultam az olyan modern programokról, mint a BION, és még sok másról.

A kutatás folytatódik...

A felhasznált források listája

Great Children's Encyclopedia Universe: Popular Science Edition. - Russian Encyclopedic Partnership, 1999. Weboldal: http://spacembi. *****/ Big Encyclopedia Universe. - M.: "Astrel" Kiadó, 1999.

4. Encyclopedia Universe („ROSMEN”)

5. Wikipédia weboldal (képek)

6.Tér az ezredfordulón. Dokumentumok és anyagok. M., Nemzetközi kapcsolatok (2000)

Alkalmazás.

„Mars transzfer”

"Mars transzfer" A leendő űrhajósok biológiai-technikai életfenntartó rendszerének egyik láncszemének fejlesztése.

Cél:Új adatok beszerzése a gáz-folyadék ellátás folyamatairól gyökérlakta környezetben űrrepülési körülmények között

Feladatok: Nedvesség és gázok kapilláris diffúziós együtthatóinak kísérleti meghatározása

Várható eredmények: Gyökér-élő környezettel rendelkező installáció létrehozása növénytermesztéshez mikrogravitációs viszonyokhoz képest

· "Kísérleti küvetta" készlet a nedvességátvitel jellemzőinek meghatározásához (az impregnálási front mozgási sebessége és az egyes zónák nedvességtartalma)

LIV videokomplexum az impregnálási front mozgásának videófelvételéhez

Cél:Új számítógépes technológiák alkalmazása az űrhajósok kényelmének javítására a hosszú űrrepülés során.

Feladatok: Az űrhajós földi szülőhelyéhez és családjához kapcsolódó vizuális asszociációkért felelős agy bizonyos területeinek aktiválása, teljesítményének további növelésével. Az űrhajós állapotának elemzése pályán speciális technikákkal végzett teszteléssel.

Felhasznált tudományos berendezések:

EGE2 blokk (egy űrhajós egyéni merevlemeze fényképalbummal és kérdőívvel)

"MELLÉNY" Adatok beszerzése a repülési körülményeknek az ISS személyzetének egészségére és teljesítményére gyakorolt ​​káros hatásainak megelőzésére szolgáló intézkedések kidolgozásához.

Cél: Különféle anyagokból álló új, integrált ruházati rendszer értékelése űrrepülési környezetben.

Feladatok:

„VEST” ruházatot visel, amelyet kifejezetten R. Vittori olasz űrhajósnak az ISS RS-en való repüléséhez terveztek; visszajelzések fogadása az űrhajóstól a pszichológiai és fiziológiai jólétre, azaz a kényelemre (kényelemre), a ruhák viselhetőségére vonatkozóan; esztétikája; a hőállóság és a fizikai higiénia hatékonysága az állomás fedélzetén.

Várható eredmények: A "VEST" új integrált ruházati rendszer működőképességének megerősítése, beleértve az űrrepülési körülmények közötti ergonómiai mutatóit, amely csökkenti az ISS-re irányuló hosszú távú űrrepülésekhez tervezett ruházat súlyát és térfogatát.

Az első mesterséges földi műhold 1957-es felbocsátása és az űrhajózás továbbfejlesztése nagy és összetett problémákat vetett fel a tudomány különböző területei számára. Új tudáságak jelentek meg. Az egyik az térbiológia.

K. E. Ciolkovszkij még 1908-ban kifejezésre juttatta azt az elképzelést, hogy egy mesterséges földi műhold létrehozása után, amely képes károsodás nélkül visszatérni a Földre, a következő lépés az űrhajók legénységei életének biztosításával kapcsolatos biológiai problémák megoldása. Valójában, mielőtt az első földlakó - a Szovjetunió polgára, Jurij Alekszejevics Gagarin - űrrepülésbe indult a Vosztok-1 űrszondán, kiterjedt orvosi és biológiai kutatásokat végeztek mesterséges földi műholdakon és űrhajókon. Tengerimalacokat, egereket, kutyákat, magasabb rendű növényeket és algákat (chlorella), különféle mikroorganizmusokat, növényi magvakat, izolált emberi és nyúlszövettenyészeteket és más biológiai tárgyakat vittek az űrrepülésbe. Ezek a kísérletek lehetővé tették a tudósok számára, hogy arra a következtetésre jutottak, hogy az űrrepülésben (legalábbis nem túl hosszú) élet lehetséges. Ez volt az első fontos vívmánya a természettudomány új területének - az űrbiológiának.

Az egereket nulla gravitációs körülmények között teszteljük.

Milyen feladatai vannak az űrbiológiának? Mi a kutatásának tárgya? Mi a különleges az általa használt módszerekben? Először válaszoljunk az utolsó kérdésre. Az élettani, genetikai, radiobiológiai, mikrobiológiai és egyéb biológiai kutatási módszerek mellett az űrbiológia széles körben alkalmazza a fizika, a kémia, a csillagászat, a geofizika, a rádióelektronika és sok más tudomány vívmányait.

A repülés közbeni mérések eredményeit rádiótelemetriai vonalakon keresztül kell továbbítani. Ezért a biológiai radiotelemetria (biotelemetria) a fő kutatási módszer. A világűrben végzett kísérletek során is ellenőrzési eszköz. A radiotelemetria alkalmazása bizonyos nyomot hagy a biológiai kísérletek módszertanában és technológiájában. Amit hétköznapi földi körülmények között meglehetősen könnyen figyelembe lehet venni vagy mérni (például mikroorganizmus-tenyészeteket vetni, mintát venni elemzésre, rögzíteni, mérni a növények vagy baktériumok növekedési ütemét, meghatározni a légzés intenzitását, pulzusszámát, stb.), az űrben összetett tudományos és technikai problémává válik. Főleg, ha a kísérletet pilóta nélküli földi műholdakon vagy űrhajókon hajtják végre személyzet nélkül. Ebben az esetben a vizsgált élő objektumra gyakorolt ​​minden hatást és minden mért mennyiséget megfelelő szenzorok és rádiókészülékek segítségével különböző szerepet betöltő elektromos jelekké kell alakítani. Némelyikük parancsként szolgálhat a növényekkel, állatokkal vagy más vizsgálati tárgyakkal végzett bármilyen manipulációhoz, mások a vizsgált tárgy vagy folyamat állapotáról hordoznak információkat.

Az űrbiológia módszereit tehát nagyfokú automatizáltság jellemzi, és szorosan kapcsolódnak a rádióelektronikához és az elektrotechnikához, a rádiótelemetriához és a számítástechnikához. A kutatónak jól ismernie kell mindezeket a technikai eszközöket, és emellett mélyrehatóan ismernie kell a különféle biológiai folyamatok mechanizmusait.

Milyen kihívások előtt áll az űrbiológia? Ezek közül a három legfontosabb: 1. Az űrrepülési feltételek és az űrtényezők hatásának vizsgálata a Föld élő szervezeteire. 2. Az élet biztosításának biológiai alapjainak vizsgálata űrrepülések során, földönkívüli és bolygói állomásokon. 3. Élőanyag és szerves anyagok keresése a világűrben, valamint a földönkívüli élet jellemzőinek és formáinak tanulmányozása. Beszéljünk mindegyikről.

A biológia tudománya sok különböző területet foglal magában, kisebb és nagyobb segédtudományokat. És mindegyik fontos nemcsak az emberi életben, hanem az egész bolygó egésze számára is.

Az emberek immár második évszázada próbálják nemcsak az élet földi sokszínűségét annak minden megnyilvánulásában tanulmányozni, hanem azt is, hogy van-e élet a bolygón túl, a világűrben. Ezekkel a kérdésekkel egy speciális tudomány – az űrbiológia – foglalkozik. Erről áttekintésünkben lesz szó.

Fejezet

Ez a tudomány viszonylag fiatal, de nagyon intenzíven fejlődik. A tanulmány fő szempontjai a következők:

1. A világűr tényezői és befolyásuk az élőlények szervezeteire, az űrben vagy a repülőgépekben minden élő rendszer létfontosságú tevékenységére.
2. Az élet fejlődése bolygónkon az űr részvételével, az élő rendszerek evolúciója és a biomassza bolygónk határain kívüli létezésének valószínűsége.
3. Lehetőség zárt rendszerek építésére és valós életkörülmények kialakítására azokban az élőlények kényelmes fejlődéséhez és növekedéséhez a világűrben.

Az űrgyógyászat és a biológia egymással szorosan összefüggő tudományok, amelyek közösen vizsgálják az élőlények fiziológiai állapotát az űrben, elterjedtségüket a bolygóközi terekben és az evolúciót.

E tudományok kutatásának köszönhetően lehetővé vált az optimális feltételek kiválasztása az embereknek az űrben való tartózkodásához, anélkül, hogy egészségkárosodást okozna. Hatalmas mennyiségű anyagot gyűjtöttek össze az élet térben való jelenlétéről, a növények és állatok (egysejtűek, többsejtűek) súlytalanságban való élet- és fejlődési képességeiről.

A tudomány fejlődésének története

Az űrbiológia gyökerei az ókorba nyúlnak vissza, amikor filozófusok és gondolkodók - Arisztotelész, Hérakleitosz, Platón és mások természettudósai - figyelték a csillagos eget, megpróbálták azonosítani a Hold és a Nap kapcsolatát a Földdel, hogy megértsék annak okait. hatással van a mezőgazdasági földekre és az állatokra.

Később, a középkorban megkezdődtek a kísérletek a Föld alakjának meghatározására és forgásának magyarázatára. Sokáig hallatszott a Ptolemaiosz által megalkotott elmélet. Azt mondta, hogy a Föld van, és minden más bolygó és égitest mozog körülötte

Volt azonban egy másik tudós, a lengyel Nicolaus Kopernikusz, aki bebizonyította ezeknek az állításoknak a hamisságát, és saját heliocentrikus rendszerét javasolta a világ felépítésére: a középpontban a Nap áll, és minden bolygó mozog. Ráadásul a Nap is csillag. Nézeteit Giordano Bruno, Newton, Kepler és Galilei követői támogatták.

Az űrbiológia, mint tudomány azonban jóval később jelent meg. Csak a 20. században az orosz tudós, Konsztantyin Eduardovics Ciolkovszkij kifejlesztett egy olyan rendszert, amely lehetővé teszi az emberek számára, hogy behatoljanak a világűr mélyébe, és lassan tanulmányozzák azokat. Joggal tekintik e tudomány atyjának. A kozmobiológia fejlődésében szintén jelentős szerepet játszottak Einstein, Bohr, Planck, Landau, Fermi, Kapitza, Bogolyubov és mások fizika és asztrofizika, kvantumkémia és mechanika felfedezései.

Az új tudományos kutatások, amelyek lehetővé tették az emberek számára, hogy régóta tervezett repüléseket hajtsanak végre az űrbe, lehetővé tették a Ciolkovszkij által megfogalmazott konkrét orvosi és biológiai indokok azonosítását a bolygón kívüli körülmények biztonságára és befolyására vonatkozóan. Mi volt a lényegük?

1. A tudósok elméleti indoklást kaptak a súlytalanság emlős szervezetekre gyakorolt ​​hatására.
2. Számos lehetőséget szimulált a laboratóriumi térviszonyok megteremtésére.
3. Lehetőségeket javasolt az űrhajósok számára, hogy növényekből és anyagok körforgásából szerezzenek élelmet és vizet.

Így Ciolkovszkij volt az, aki lefektette az űrhajózás összes alapvető posztulátumát, amelyek ma sem veszítették el relevanciájukat.

Súlytalanság

A dinamikus tényezőknek az emberi testre az űrben gyakorolt ​​​​hatásának tanulmányozása terén végzett modern biológiai kutatások lehetővé teszik az űrhajósok lehető legnagyobb mértékben megszabadítását ugyanezen tényezők negatív hatásaitól.

Három fő dinamikus jellemző van:

• rezgés;
• gyorsulás;
• súlytalanság.

Az emberi testre gyakorolt ​​legszokatlanabb és legfontosabb hatás a súlytalanság. Ez egy olyan állapot, amelyben a gravitációs erő eltűnik, és nem váltja fel más tehetetlenségi hatás. Ebben az esetben a személy teljesen elveszíti azt a képességét, hogy irányítsa a test helyzetét a térben. Ez az állapot már a tér alsóbb rétegeiben kezdődik, és az egész térben fennmarad.

Orvosi és biológiai vizsgálatok kimutatták, hogy a súlytalanság állapotában a következő változások következnek be az emberi szervezetben:

1. A pulzusszám növekszik.
2. Az izmok ellazulnak (a tónus elmúlik).
3. A teljesítmény csökken.
4. Térbeli hallucinációk lehetségesek.

Egy személy akár 86 napig is nulla gravitációban maradhat egészségkárosodás nélkül. Ezt kísérletileg igazolták és orvosilag is megerősítették. Az űrbiológia és az orvostudomány napjaink egyik feladata azonban egy olyan intézkedéscsomag kidolgozása, amely megakadályozza a súlytalanság általános emberi szervezetre gyakorolt ​​hatását, megszünteti a fáradtságot, növeli és megszilárdítja a normál teljesítményt.

Számos körülmény van, amelyet az űrhajósok megfigyelnek a súlytalanság leküzdése és a test feletti irányítás fenntartása érdekében:

Annak érdekében, hogy jó eredményeket érjenek el a súlytalanság leküzdésében, az űrhajósok alapos kiképzésen vesznek részt a Földön. De sajnos a modern technológiák még nem teszik lehetővé ilyen feltételek megteremtését a laboratóriumban. Bolygónkon nem lehet legyőzni a gravitációt. Ez az egyik jövőbeli kihívás az űr- és orvosbiológia számára is.

Túlterhelések a térben (gyorsulások)

Egy másik fontos tényező, amely befolyásolja az emberi testet az űrben, a gyorsulás vagy túlterhelés. Ezeknek a tényezőknek a lényege a test terhelésének egyenetlen újraelosztása az erős, nagy sebességű térbeli mozgások során. A gyorsításnak két fő típusa van:

• rövid lejáratú;
• hosszan tartó.

Amint azt az orvosbiológiai kutatások mutatják, mindkét gyorsulás nagyon fontos az űrhajós testének élettani állapotának befolyásolásában.

Például a rövid távú gyorsulások hatására (kevesebb, mint 1 másodpercig tartanak) a szervezetben molekuláris szinten visszafordíthatatlan változások következhetnek be. Továbbá, ha a szervek nem edzettek és elég gyengék, fennáll a membránok megrepedésének veszélye. Ilyen becsapódások akkor következhetnek be, amikor egy űrhajóst tartalmazó kapszulát elválasztanak az űrben, amikor kidobják, vagy amikor egy űrszonda pályára kerül.

Ezért nagyon fontos, hogy az űrhajósok alapos orvosi vizsgálaton esnek át, és bizonyos fizikai képzésen esnek át, mielőtt az űrbe repülnének.

A hosszú távú gyorsulás a rakéta indítása és leszállása során, valamint repülés közben következik be az űr egyes térbeli helyein. Az ilyen gyorsulások hatása a testre a tudományos orvosi kutatások adatai szerint a következő:

• szívverés és pulzus növekedése;
• a légzés felgyorsul;
• hányinger és gyengeség, sápadt bőr figyelhető meg;
• a látás romlik, vörös vagy fekete film jelenik meg a szem előtt;
• fájdalmat érezhet az ízületekben és a végtagokban;
• az izomtónus csökken;
• neurohumorális szabályozási változások;
• a gázcsere a tüdőben és a test egészében eltérővé válik;
• izzadás léphet fel.

A túlterhelés és a súlytalanság különféle módszerek kidolgozására kényszeríti az orvostudósokat. lehetővé teszi számunkra, hogy alkalmazkodjunk és képezzük ki az űrhajósokat, hogy ellenálljanak ezeknek a tényezőknek az egészségre gyakorolt ​​​​hatások és teljesítményvesztés nélkül.

Az űrhajósok gyorsításra való képzésének egyik leghatékonyabb módja a centrifuga. Ebben megfigyelheti a testben a túlterhelés hatására bekövetkező összes változást. Azt is lehetővé teszi, hogy edzeni és alkalmazkodjon ennek a tényezőnek a hatására.

Űrrepülés és orvostudomány

Az űrrepülések természetesen nagyon nagy hatással vannak az emberek egészségére, különösen a képzetlenek vagy krónikus betegségekben szenvedőkre. Ezért fontos szempont a repülés minden bonyodalmának orvosi kutatása, a test minden reakciója a bolygón kívüli erők legkülönfélébb és leghihetetlenebb hatásaira.

A nulla gravitációban történő repülés arra kényszeríti a modern orvostudományt és biológiát, hogy találjon ki és fogalmazzon meg (természetesen egyidejűleg hajtson végre) egy olyan intézkedéscsomagot, amely az űrhajósok normális táplálkozását, pihenését, oxigénellátását, munkaképességének megőrzését stb.

Ezenkívül az orvostudomány célja, hogy az űrhajósok számára megfelelő segítséget nyújtson előre nem látható vészhelyzetek esetén, valamint védelmet nyújtson más bolygók és terek ismeretlen erőinek befolyása ellen. Ez meglehetősen nehéz, sok időt és erőfeszítést igényel, nagy elméleti bázist, és csak a legmodernebb eszközök és gyógyszerek használatát.

Ezenkívül az orvostudománynak a fizikával és a biológiával együtt az a feladata, hogy megvédje az űrhajósokat az űrviszonyok fizikai tényezőitől, mint például:

• hőmérséklet;
• sugárzás;
• nyomás;
• meteoritok.

Ezért nagyon fontos mindezen tényezők és jellemzők tanulmányozása.

biológiában

Az űrbiológia, mint bármely más biológiai tudomány, rendelkezik bizonyos módszerekkel, amelyek lehetővé teszik a kutatást, az elméleti anyagok felhalmozását és gyakorlati következtetésekkel való megerősítését. Ezek a módszerek nem maradnak változatlanok az idő múlásával, de a jelenlegi időknek megfelelően frissítésre és korszerűsítésre vonatkoznak. A biológia történelmileg megalapozott módszerei azonban a mai napig relevánsak. Ezek a következők:

1. Megfigyelés.
2. Kísérlet.
3. Történeti elemzés.
4. Leírás.
5. Összehasonlítás.

Ezek a biológiai kutatási módszerek alapvetőek és mindenkor relevánsak. De számos más is felmerült a tudomány és a technológia, az elektronikus fizika és a molekuláris biológia fejlődésével. Ezeket modernnek nevezik, és a legnagyobb szerepet töltik be az összes biológiai, kémiai, orvosi és élettani folyamat tanulmányozásában.

Modern módszerek

1. A géntechnológia és a bioinformatika módszerei. Ide tartozik az agrobakteriális és ballisztikus transzformáció, a PCR (polimeráz láncreakció). Az ilyen jellegű biológiai kutatások szerepe nagy, hiszen ezek teszik lehetővé a táplálkozás és az oxigéntelítettség problémájának megoldását, valamint az űrhajósok kényelmes állapotát szolgáló kabinokat.
2. A fehérjekémia és hisztokémia módszerei. Lehetővé teszi a fehérjék és enzimek szabályozását az élő rendszerekben.
3. Fluoreszcens mikroszkóppal, szuperfelbontású mikroszkóp.
4. Molekuláris biológia és biokémia alkalmazásaés kutatási módszereiket.
5. Biotelemetria- olyan módszer, amely mérnökök és orvosok biológiai alapon végzett munkájának ötvözésének eredménye. Lehetővé teszi a test összes élettanilag fontos funkciójának távoli vezérlését az emberi test és a számítógépes rögzítő közötti rádiókommunikációs csatornákon keresztül. Az űrbiológia ezt a módszert használja főként az űrviszonyoknak az űrhajósok szervezeteire gyakorolt ​​hatásainak nyomon követésére.
6. A bolygóközi tér biológiai jelzése. Az űrbiológia nagyon fontos módszere, amely lehetővé teszi a környezet bolygóközi állapotának felmérését és a különböző bolygók jellemzőiről való információszerzést. Az alap itt a beépített érzékelőkkel rendelkező állatok használata. A kísérleti állatok (egerek, kutyák, majmok) szereznek információkat a pályákról, amelyeket a földi tudósok elemzésekhez és következtetésekhez használnak fel.

A biológiai kutatás modern módszerei nemcsak az űrbiológia, hanem az univerzális problémák megoldását is lehetővé teszik.

Az űrbiológia problémái

Az orvosi és biológiai kutatás felsorolt ​​módszerei sajnos még nem voltak képesek megoldani az űrbiológia összes problémáját. Számos sürgető probléma van, amelyek a mai napig nyomasztóak. Tekintsük az űrgyógyászat és a biológia főbb problémáit.

1. Az űrrepülésre képzett személyzet kiválasztása, akiknek egészségi állapota minden egészségügyi követelménynek megfelel (beleértve azt is, hogy az űrhajósok kibírják a szigorú kiképzést és a repülési képzést).
2. Az űrszemélyzet megfelelő szintű képzése és ellátása mindennel, ami szükséges.
3. A működő hajók és repülőgép-szerkezetek biztonságának biztosítása minden tekintetben (beleértve a más bolygókról érkező ismeretlen vagy idegen tényezőket is).
4. Az űrhajósok pszichofiziológiai rehabilitációja a Földre való visszatérés után.
5. Az űrhajósok védelmének módjainak kidolgozása és a
6. Normál életkörülmények biztosítása a kabinokban az űrrepülések során.
7. Modernizált számítógépes technológiák fejlesztése és alkalmazása az űrgyógyászatban.
8. Az űrtelemedicina és biotechnológia bemutatása. E tudományok módszereit felhasználva.
9. Orvosi és biológiai problémák megoldása az űrhajósok kényelmes repüléséhez a Marsra és más bolygókra.
10. Farmakológiai szerek szintézise, ​​amelyek megoldják az oxigénellátás problémáját az űrben.

Az orvosi és biológiai kutatások kidolgozott, továbbfejlesztett és átfogó alkalmazási módszerei minden bizonnyal lehetővé teszik az összes kijelölt feladat és meglévő probléma megoldását. Az azonban, hogy ez mikor fog megtörténni, összetett és meglehetősen kiszámíthatatlan kérdés.

Meg kell jegyezni, hogy ezekkel a kérdésekkel nemcsak az orosz tudósok, hanem a világ összes országának tudományos tanácsa is foglalkozik. És ez egy nagy plusz. Hiszen a közös kutatások, keresések aránytalanul nagyobb és gyorsabb pozitív eredményt adnak. Az űrproblémák megoldásában folytatott szoros globális együttműködés a siker kulcsa a bolygón kívüli tér feltárásában.

Modern vívmányok

Sok ilyen eredmény van. Hiszen nap mint nap intenzív, alapos és fáradságos munka folyik, melynek segítségével egyre több új anyagot találhatunk, következtetéseket vonhatunk le, hipotéziseket fogalmazhatunk meg.

A 21. század egyik legfontosabb felfedezése a kozmológiában a víz felfedezése volt a Marson. Ebből azonnal több tucat hipotézis született az élet jelenlétéről vagy hiányáról a bolygón, a földlakók Marsra költözésének lehetőségéről stb.

Egy másik felfedezés az volt, hogy a tudósok meghatározták azt a korhatárt, amelyen belül az ember a lehető legkényelmesebben és súlyos következmények nélkül tartózkodhat az űrben. Ez az életkor 45 éves kortól kezdődik és körülbelül 55-60 éves korig ér véget. Az űrbe utazó fiatalok pszichológiailag és fiziológiailag rendkívül szenvednek a Földre való visszatérésükkor, nehezen alkalmazkodnak és újjáépülnek.

Vizet is fedeztek fel a Holdon (2009). A Föld műholdján higanyt és nagy mennyiségű ezüstöt is találtak.

A biológiai kutatási módszerek, valamint a mérnöki és fizikai mutatók lehetővé teszik, hogy magabiztosan következtessünk arra, hogy az ionsugárzás és a besugárzás hatása az űrben ártalmatlan (legalábbis nem károsabb, mint a Földön).

Tudományos kutatások bebizonyították, hogy a hosszú űrben tartózkodás nem hagy nyomot az űrhajósok fizikai egészségében. A problémák azonban továbbra is pszichológiailag maradnak.

Tanulmányok igazolták, hogy a magasabb rendű növények eltérően reagálnak a világűrben való tartózkodásra. Egyes növények magjai nem mutattak genetikai változást a vizsgálat során. Mások éppen ellenkezőleg, nyilvánvaló deformációkat mutattak molekuláris szinten.

Élő szervezetek (emlősök) sejtjein és szövetein végzett kísérletek bebizonyították, hogy a tér nem befolyásolja e szervek normális állapotát és működését.

Különböző típusú orvosi vizsgálatok (tomográfia, MRI, vér- és vizeletvizsgálat, kardiogram, számítógépes tomográfia stb.) arra a következtetésre jutottak, hogy az emberi sejtek fiziológiai, biokémiai, morfológiai jellemzői változatlanok maradnak akár 86-ig terjedő térben tartózkodás alatt. napokon.

Laboratóriumi körülmények között egy mesterséges rendszert hoztak létre, amely lehetővé teszi, hogy a lehető legközelebb kerüljön a súlytalanság állapotához, és így tanulmányozza ennek az állapotnak a testre gyakorolt ​​​​hatásának minden aspektusát. Ez pedig számos megelőző intézkedés kidolgozását tette lehetővé, amelyek megakadályozzák ennek a tényezőnek a hatását az emberi repülés során nulla gravitáció mellett.

Az exobiológia eredményei között szerepeltek olyan adatok is, amelyek a Föld bioszféráján kívüli szerves rendszerek jelenlétére utaltak. Eddig ezeknek a feltételezéseknek csak az elméleti megfogalmazása vált lehetségessé, de hamarosan a tudósok gyakorlati bizonyítékok beszerzését tervezik.

A biológusok, fizikusok, orvosok, ökológusok és vegyészek által végzett kutatásoknak köszönhetően az emberiség bioszférára gyakorolt ​​hatásának mély mechanizmusait azonosították. Ez úgy vált lehetségessé, hogy mesterséges ökoszisztémákat hoztak létre a bolygón kívül, és ugyanolyan hatást gyakoroltak rájuk, mint a Földön.

Ezek nem mind az űrbiológia, kozmológia és orvostudomány mai vívmányai, hanem csak a legfontosabbak. Nagy potenciál rejlik, ennek megvalósítása a felsorolt ​​tudományok feladata a jövőre nézve.

Élet az űrben

A modern elképzelések szerint létezhet élet az űrben, mivel a közelmúltbeli felfedezések megerősítik, hogy egyes bolygókon megfelelő feltételek vannak az élet kialakulásához és fejlődéséhez. A tudósok véleménye ebben a kérdésben azonban két kategóriába sorolható:

• a Földön kívül sehol nincs élet, soha nem volt és nem is lesz;
• Van élet a világűr hatalmas kiterjedésében, de az emberek még nem fedezték fel.

Hogy melyik hipotézis helyes, azt mindenki maga dönti el. Mindkettőre van elég bizonyíték és cáfolat.

Szuzdalceva Mária

Ahhoz, hogy megértsük a biológia szerepét az űrkutatásban, az űrbiológiához kell fordulnunk.

— A munka célja: szokatlan környezeti tényezők együttesének élő szervezetre gyakorolt ​​hatásának tanulmányozása.

1. Tanulmányozza a térbiológia jellemzőit.

2. Élő szervezetek példáján határozza meg a laboratóriumi és repülési kísérletek jelentőségét!

3. Állapítsa meg a kísérletek humánussági fokát!

4. Az űrbiológia jelentőségének megállapítása.
Hipotézis: Lehetséges-e az űrbiológia segítségével új űrútvonalak feltárása, űrturizmus megszervezése?

Letöltés:

Előnézet:

A prezentáció előnézetének használatához hozzon létre egy Google-fiókot, és jelentkezzen be: https://accounts.google.com

Diafeliratok:

Kutatómunka A biológia jelentősége az űrkutatásban Végezte: Maria Suzdaltseva A MAOU "N.V. Pushkovról elnevezett gimnázium" tanulója Témavezető: biológiatanár Omelchenko Yu.E.

Indoklás: Ahhoz, hogy megértsük a biológia szerepét az űrkutatásban, az űrbiológiához kell fordulnunk. A munka célja: szokatlan környezeti tényezők együttesének élő szervezetre gyakorolt ​​hatásának vizsgálata. Célkitűzések: 1.A térbiológia jellemzőinek tanulmányozása. 2. Élő szervezetek példáján határozza meg a laboratóriumi és repülési kísérletek jelentőségét! 3. Állapítsa meg a kísérletek humánussági fokát! 4. Az űrbiológia jelentőségének megállapítása. Hipotézis: Lehetséges-e új űrútvonalak feltárása, űrturizmus megszervezése az űrbiológia segítségével?

Bevezetés. Az űrbiológia túlnyomórészt biológiai tudományokból álló komplexum, amely a következőket vizsgálja: 1) a szárazföldi élőlények élettevékenységének jellemzőit a világűrben és az űrhajókon való repülések során 2) az űrhajók és állomások legénységének életét támogató biológiai rendszerek felépítésének elveit. 3) földönkívüli életformák.

Az űrbiológia olyan szintetikus tudomány, amely a biológia, a repülésgyógyászat, a csillagászat, a geofizika, a rádióelektronika és még sok más tudományág eredményeit egyetlen egésszé gyűjtötte össze, és ezek alapján alkotta meg saját kutatási módszereit. Az űrbiológiával kapcsolatos munkát különféle típusú élő szervezeteken végzik, a vírusoktól az emlősökig.

Fő rész. Az űrbiológia elsődleges feladata az űrrepülési tényezők (gyorsulás, rezgés, súlytalanság, megváltozott gáznemű környezet, mozgáskorlátozottság és teljes izoláció zárt, zárt térben stb.) és a világűr (vákuum, sugárzás, csökkent mágneses tér) hatásának vizsgálata. erő stb.) .

Fő rész. Az űrbiológiai kutatásokat olyan laboratóriumi kísérletekben végzik, amelyek bizonyos fokig reprodukálják az űrrepülés és a világűr egyedi tényezőinek hatását. A legjelentősebbek azonban a repülésbiológiai kísérletek, amelyek során szokatlan környezeti tényezők együttesének élő szervezetre gyakorolt ​​hatását lehet tanulmányozni.

Tengerimalacokat, egereket, kutyákat, magasabb rendű növényeket és algákat (chlorella), különféle mikroorganizmusokat, növényi magvakat, izolált emberi és nyúlszövetkultúrákat és egyéb biológiai tárgyakat küldtek repülésre mesterséges földi műholdakon és űrhajókon.

A pályára lépési területeken az állatok szívfrekvenciája és légzése megnövekedett, ami fokozatosan eltűnt, miután az űrszonda pályarepülésre állt át.

Az impulzus normalizálása nulla gravitációs gyorsulás után sokkal lassabban megy végbe, mint a földi körülmények között végzett centrifugában végzett tesztek után.

A kutyák motoros aktivitásának elemzése meglehetősen gyors alkalmazkodást mutatott a súlytalanság szokatlan körülményeihez, és helyreállt a mozgáskoordinációs képesség. Ugyanezeket az eredményeket kaptuk majmokon végzett kísérletekben is. Patkányokon és tengerimalacokon végzett kondicionált reflexek tanulmányozása az űrrepülésből való visszatérésük után kimutatta, hogy a repülés előtti kísérletekhez képest nincs változás.

Az ökofiziológiai kutatások további fejlődése szempontjából fontosak voltak a szovjet Cosmos-110 bioműholddal végzett kísérletek két kutyával a fedélzetén és a Bios-3 amerikai bioműholdon, amelynek fedélzetén egy majom is volt.

Orbitális űrrepüléseken végzett genetikai vizsgálatok kimutatták, hogy a világűrnek való kitettség serkentő hatással van a száraz hagyma- és nigella magokra.

A nagy magasságú és ballisztikus rakétákon, műholdakon, műholdakon és egyéb űreszközökön végzett biológiai kutatások eredményeként megállapították, hogy az ember viszonylag hosszú ideig élhet és dolgozhat űrrepülési körülmények között.

Következtetések: 1. Munkám során megállapítottam, hogy az űrbiológiai kutatások számos védelmi intézkedés kidolgozását tette lehetővé, és előkészítette a biztonságos emberi repülés lehetőségét az űrbe, amelyet szovjet, majd Amerikai hajók emberekkel a fedélzetén. 2. Meggyőződésem, hogy a kutatás ezen a területen továbbra is különösen szükséges lesz az új űrútvonalak biológiai feltárásához. Ehhez új biotelemetriai módszerek kidolgozására lesz szükség (a biológiai jelenségek távtanulmányozására és a biológiai mutatók mérésére szolgáló módszer), valamint beültethető eszközök létrehozására kis léptékű telemetriához (olyan technológiai készlet, amely lehetővé teszi a távoli méréseket és információgyűjtést a kezelő vagy a felhasználó rendelkezésére kell bocsátani), a szervezetben fellépő különféle típusú energiák átalakítása az ilyen eszközök működtetéséhez szükséges elektromos energiává, az információ „tömörítésének” új módszerei stb. 3. Tanulmányozom és folytatom tanulmány, tudományos szakirodalom ezzel a kérdéssel; Folytatom a munkát ezen a témán. Mert meggyőződésem, hogy az űrbiológia fontos szerepet fog játszani a hosszú távú repüléshez szükséges bikomplexumok kialakításában.

Hivatkozások: Irodalom 1. Repülés és környezetgyógyászat. - 2000. – T. 34, N 2. 2. Kopaladze R.A. // Állatkísérletek szabályozása - etika, jogszabályok, alternatívák: Szemle / Szerk. N.A. Gorbunova. - M., 1998. 3. Lukyanov A.S., Lukyanova L.L., Chernavskaya N.M., Gilyazov S.F. Bioetika. Az állatkísérletek alternatívái. - M., 1996. 4. Pavlova T.N. Bioetika a felsőoktatásban. - M., 1997. 5. A kísérleti állatokkal végzett munka technikái: Módszertani ajánlások. - M., 1989. 6. A kísérleti biológiai klinikák (viváriumok) tervezésének, felszerelésének és karbantartásának egészségügyi szabályai. - M., 1973. 7. Fosse R. // Lab. állatokat. - 1991. - T. 1, N 1. - P. 39-45. 8. Howard-Jones H. // WHO Krónika. - 1985. - T. 39. - P. 3-8. 9. Schweitzer A. A kultúra hanyatlása és újjáéledése. - M., 1993. 10. Útmutató a laboratóriumi állatok gondozásához és használatához. - Washington: National Academy Press, 1996. 11. Regan T. Az állatjogok ügye. - London; N.-Y., 1984.