Как на МКС живую природу изучали

Невозможно изучать космос без изучения живой природы, как минимум потому, что мы сами — живая природа. Поэтому ещё с первых полётов начали проводить разнообразные тесты как на животных, так и на растениях. И продолжают до сих пор.

Давайте взглянем на некоторые из них.

Овощи

Космические грядки частенько привлекают к себе внимание. Например, их исследуют в рамках программы Veggie, которая началась в 2014 году.

С тех пор на МКС выращивали различные растения, включая салат, горох и землянику.

В российском сегменте тоже есть своя оранжерея — называется «Лада». Создали её специалисты Института медико-биологических проблем РАН.

Кстати, поливать растения в космосе обычным способом не получится — ведь вода там превращается в шарик и не хочет просачиваться к корням. Такая же проблема и с доставкой кислорода в почву. Для этого специально разрабатывают новые субстраты и способы подкормки растений.

Эксперимент этот идёт до сих пор и помогает учёным понять, как невесомость влияет на рост растений. Плюс выращивание фруктов и овощей в космосе потенциально поможет решить проблемы с пищей при дальних перелётах.

Ну и все мы люди, и многим космонавтам просто нравится ухаживать за растениями, это отвлекает от повседневной рутины.

Пропавшая помидорка

Весной 2023 года на МКС собрали урожай томатов, после чего каждому космонавту раздали по одной помидорке-черри сорта «Красный Робин» в качестве образца. А вот астронавт NASA Фрэнк Рубио свой помидор куда-то подевал (видимо, было бы помидорки 2, вторую бы он сломал).

С его слов: он всё там перерыл, в сумме потратил на поиски около 20 часов, но пропажа так и не обнаружилась. Его даже обвиняли в том, что он её тайно съел, несмотря на предостережения NASA. И нет, дело не в какой-то особой жадности, просто подобный перекус мог привести к заражению грибками.

Вначале это стало «локальным мемом» на МКС, а потом как-то и вовсе забылось. Сам Фрэнк, конечно же, отрицал свою причастность к поеданию несчастного овоща.

В октябре Фрэнк вместе с российскими космонавтами благополучно вернулся на Землю, и сразу же сказал журналистам, что помидорку найти так и не смог.

И вот 6 декабря 2023 года во время прямой трансляции с МКС астронавт NASA Жасмин Могбели с радостью объявила, что помидор нашли! Он где-то летал по станции 8 месяцев и совершенно высох (на станции низкая влажность, около 17%).

Дело раскрыто!

Безголовые червяки

На Земле плоские черви могут регенерировать себя в процессе старения или если у них кто-то что-нибудь откусит. В 2014 году учёные отправили таких червяков в космос, а там уже им отрезали головы и хвосты, чтобы посмотреть, что будет.

И исследование показало, что механизмы регенерации в космосе работают на отлично, червяки себя успешно восстанавливали. Некоторые даже настолько успешно, что отрастили по две головы. Причём в том месте, где должен был быть хвост.

Результаты дают представление о том, как гравитация влияет на регенерацию тканей и восстановление поврежденных органов и нервов. Важно это потому, что позволяет в целом лучше понять механизм заживления ран — как в космосе, так и на Земле.

Чьи микробы растут лучше?

В рамках проекта «гражданской науки», где участвовать могли все желающие, на МКС были отправлены бактерии, которых «отловили» в таких необычных местах, как «Колокол свободы» в штате Пенсильвания и скелет тираннозавра Сью из научного музея в Чикаго.

Учёные провели исследование, определив, какие из 48 видов микробов лучше развиваются на станции.

У каждого образца была карточка, в которой указано, где он был собран, насколько хорошо он растёт, и некоторые интересные факты о нём.

А ещё в процессе исследования случайно был обнаружен новый вид микроорганизмов, который был найден на сиденье трибуны стадиона в Калифорнии.

Изучение распространения микробов тоже крайне важно для длительного пребывания человека в космосе, т.к. всякие патогены нас сопровождают постоянно.

Пауки

Вас когда-нибудь интересовало, что будут делать пауки в космосе? Учёные вот задались этим вопросом. В рамках научных исследований на МКС отправили двух самок пауков-шелкопрядов, Эсмеральду и Глэдис.

Эксперимент продолжался 45 дней, в течение которых паучихи наслаждались комфортной средой обитания, с условиями светового дня и ночи, оптимальной температурой и влажностью. Паучков регулярно кормили свежими фруктовыми мушками, в общем, всё по фен-шую.

Оба паука успешно приспособились к новым условиям, продолжая плести паутину и охотиться за мушками, причем они даже употребляли в пищу свою паутину, чтобы восполнить запасы белка. Только вот форма и структура паутины стали более плоскими и круглыми, в отличие от от традиционных трёхмерных и асимметричных земных.

В конце эксперимента, паучихи вместе с экипажем МКС возвращались на Землю. К несчастью, Эсмеральда не пережила полёт, погибнув по пути, с Глэдис же всё было в порядке… Только позже выяснилось, что Глэдис был самцом, и он стал Глэдстоном.

Муравьи

В рамках этого эксперимента учёные решили проверить, как поведение муравьев меняется под воздействием микрогравитации. Так в космос отправились восемь муравейников (по сто муравьёв в каждом). Там, на космической станции, с помощью камер и софта, учёные внимательно изучали изучали их поведение.

Из прошлых исследований было известно, что чтобы оценить, сколько их в каком-то месте проживает, муравьи используют скорость встречи с другими муравьями. Когда их много, они кружат по ограниченной зоне, а при низкой плотности каждый выбирает прямой путь, чтобы охватить большую территорию.

У насекомых также обнаружилась замечательная способность сохранять контакт с поверхностью контейнера. В среднем они проводили около 3-8 секунд, кувыркаясь в воздухе.

И вот теперь мы знаем, как им удалось адаптироваться в невесомости. Эти умения муравьев могут пригодиться при создании алгоритмов для роботов, чтобы повысить их эффективность в поиске и разведке.

Рыбы

Рыб в космос тоже возили. Ну а что — всю свою жизнь они проводят в воде, а это чем-то похоже на невесомость (даже космонавты учатся летать в бассейнах).

Похоже, да не совсем. Первый раз рыб запустили в 1973 году на «Скайлэб», а были это два малька фундулюса и 50 его же икринок. Сразу же рыбы почувствовали себя неловко.

Сначала первые три дня они двигались восьмёрками, не знали, куда себя деть, наводили суету. А потом привыкли, и стали плавать так же, как и на Земле — спиной к источнику света.

Из икринок родились мальки — и это по сути первое рождение в космосе. И вот мальки чувствовали себя уже как рыба в воде, то есть в космосе.

А в рамках миссии STS-65 в 1994 году японские оризии даже смогли спариться в космосе и дать потомство. Из 43 икринок вылупились 8 мальков и ещё 30 мальков вылупились в течение 3 дней после приземления.

Космические мальки также смогли оставить после себя наследников. Отклонений с земным размножением тоже не выявили.

И сейчас на МКС проводят эксперименты с рыбами. Там есть специальная «Водная среда обитания» (AQH) с полностью замкнутой биологической системой и автоматическим управлением. Это позволяет смотреть и за рыбами, и за мальками в течение трёх поколений.

Исследования подтверждают тот факт, что со скелетом в космосе начинаются беды — у рыбок происходят те же процессы, что и у человека, и кости теряют плотность.

Перепел

В 1990 году на станции «Мир» появился первый теплокровный землянин, который родился в космосе. Это был птенец японского перепела, а экспериментом занимались Анатолий Соловьёв и Александр Баландин.

С 1990 по 1999 было проведено восемь экспериментов с изучением эмбрионального развития перепелов. У самих «космических» эмбрионов, которые развивались в условиях невесомости, выявили некоторые патологии в развитии органов. А птенцы, которые действительно вылупились, не смогли приспособиться к жизни без гравитации.

И вот 3 декабря 2023 года 48 яиц японского перепела были доставлены на Международную космическую станцию на борту грузового корабля «Прогресс МС-25».

План такой: одна половина яиц будет развиваться в невесомости, а другая — в условиях искусственной силы тяжести и невесомости.

Для создания искусственной гравитации будут использовать специальную центрифугу. И, как и птичьей маме, космонавтам нужно переворачивать яйца, находящиеся в инкубаторе.

На третьем, седьмом, десятом и четырнадцатом дне развития эмбрионов, часть яиц будет извлекаться из инкубатора. Они будут помещены в специальное герметичное устройство, зафиксированное в растворе формальдегида, а затем возвращены на Землю. Это позволит ученым изучить «застывшие» эмбрионы на различных этапах формирования и понять, что вызывает аномалии развития.

Если всё получится, то это может помочь создать космические фермы, которые будут выращивать еду для космонавтов в долгих перелётах по Солнечной системе. Сейчас это в руках ребят из 70-й экспедиции Роскосмоса — Олега Кононенко, Николя Чуба и Константина Борисова. Настоящие космические фермеры!

Это новый запах?

В 1998 году NASA вступила в партнерство с International Flavors & Fragrances, ведущей корпорацией, специализирующейся на производстве продуктов питания, напитков, биологических добавок, парфюмерии, лекарств и ещё много чего.

И вот эта самая организация решила узнать, как микрогравитация влияет на запах розы — они хотели получить новые ароматы для своей парфюмерии.

Сказано — сделано, розы отправились в космос. Выяснилось, что цветы произвели меньше эфирных масел в условиях невесомости, что существенно изменило их аромат.

Полученные результаты послужили основой для уникального, космического парфюма — Shiseido Cosmetics Zen.

Лунные деревья

Хотя это исследование не связано с МКС, мне всё равно захотелось его упомянуть. Есть в нём что-то такое, особенное, что ли.

В 1971 году во время экспедиции «Аполлон-14» вместе с астронавтами в космос отправили 500 семян разных деревьев. На самой Луне они не побывали, но позависали на её орбите.

Учёных интересовал вопрос: будут ли деревья, выросшие из этих семян, как-то отличаться от тех, которые в космосе никогда не были. Для эксперимента были отобраны около пятисот семян пяти видов деревьев: сосны ладанной, платана, ликвидамбара, секвойи и псевдотсуги Мензиса.

Часть этих деревьев была высажена вместе с образцами, которые не покидали пределы Земли. Спустя несколько десятилетий между ними никаких заметных отличий не выявили.

Тем не менее большинство молодых деревьев были разосланы в различные штаты, университеты и центры NASA. Их посадка в 1975-1976 годах была организована в связи с 200-летием образования США и юбилеем принятия Декларации независимости.

Некоторые из этих «лунных деревьев» отправились в путешествие и за пределы США, добравшись до Бразилии, Швейцарии, а одно дерево даже было вручено Императору Японии.

Печально, что изначально не велось никакого систематического учёта, куда отправлялись и где были посажены «лунные деревья». Заняться их розыском решился учёный Дэвид Уильямс из Центра космических полётов Годдарда в 1996 году.

Его внимание привлекло письмо учительницы школы для девочек-скаутов из Индианы, в котором она описывала, что в их школьном саду растет странное дерево с табличкой «лунное дерево». Учительница была в недоумении и обратилась за разъяснениями.

Дэвид Уильямс, который сам до этого момента не слышал о «лунных деревьях», начал активные поиски. Он связался с историками NASA и сотрудниками Службы леса США.

В 1996 году Уильямс создал в Интернете сайт для розыска «лунных деревьев». К февралю 2016 года ему удалось обнаружить 75 растений в 25 штатах, каталог можно посмотреть тут

В общем, эксперименты с растениями и животными едва ли можно считать наукой ради науки. Безусловно, они открывают двери в удивительный мир космической биологии, но, помимо этого, они способствуют космическим путешествиям. Другими словами, служат нашему с вами будущему в космосе.

Такие дела.