Наиболее важные данные полученные с борта мкс кратко

Обновлено: 05.07.2024

В ушедшем году Международная космическая станция отпраздновала 15-летие с начала работы первого долговременного экипажа. Без преувеличения, запуск и эксплуатация МКС стали важнейшей вехой в истории освоения космоса, а сама станция превратилась в главный форпост человеческой цивилизации за пределами родной планеты. За эти годы на МКС было проведено множество научных исследований, затрагивающих самые различные дисциплины: от микробиологии до метеорологии, от медицины до фундаментальной физики. Расскажем об избранных научных работах, проведённых за эти годы на станции, в контексте применения их результатов на Земле и в космосе.

Хрупкость человеческого тела

Если человечество собирается когда-нибудь колонизировать другие планеты, например, Марс, оно должно быть готово к трудностям длительного перелёта и к необычным условиям, с которыми организм столкнётся во время межпланетного путешествия. Одна из самых очевидных сложностей — пребывание человеческого тела в невесомости в течение многих месяцев.

Исследования, проведённые на МКС в условиях микрогравитации, показали, что тело человека в подобном полёте будет терять значительную часть мышечной массы и массы костей. Методика, которая может сгладить эти последствия пребывания в невесомости, включает устройства для нагружающих упражнений, и её испытания показали, что таким образом можно значительно компенсировать потери массы мышц и костей. В сочетании с другими работами, в которых изучалось специальное питание и использование специальных препаратов, эти исследования могут помочь и в лечении земных болезней — например, остеопороза.

Астронавт Европейского космического агентства Франк Де Винне занимается на беговой дорожке с внешним сопротивлением. Международная космическая станция, 17 ноября 2009 года.

Загрязнение межпланетного пространства

Полёт на Марс с человеком на борту является долгосрочной целью многих организаций, занимающихся освоением космоса. Марс вызывает особый интерес, так как это наиболее доступное место за пределами Земли, где жизнь могла бы существовать ранее или даже может существовать прямо сейчас. Крайне важно в таких обстоятельствах, чтобы земные организмы не попали случайно на Марс, и чтобы возможные марсианские крупицы жизни не оказались в земной экосреде.

Некоторые споры бактерий, например, сенная палочка (Bacillus subtilis), на МКС были помещены в открытый космос, правда, с защитой от воздействия солнечного ультрафиолета. В ходе эксперимента споры показали высокие способности к выживанию: вакуум и экстремальные температуры сами по себе оказались неспособны убить их. Подобные организмы способны выжить при перелёте между планетами, для этого им достаточно, к примеру, оказаться на корабле под тонким слоем почвы.

Выращивание кристаллов для медицины

Важнейшей вспомогательной задачей в рамках разработки эффективных медицинских препаратов является исследование формы белковых молекул человека. Важнейшим инструментом для понимания структуры этих молекул является белковая кристаллография. На Земле выращивание кристаллов в жидкости осложнено из-за гравитации, которая вызывает конвекцию, что приводит к выпадению более тяжёлых частиц в осадок.

В условиях микрогравитации кристаллы могут вырастать до более крупных размеров, что позволяет легче анализировать их микроструктуру. Белковые кристаллы, выращенные на МКС, используются в разработке новых препаратов, в том числе против мышечной дистрофии и рака.

Космическое излучение и тёмная материя

Космос пронизан потоками высокоэнергетических заряженных частиц, относительно источников которых нет полной ясности. Некоторые появляются в результате взрывов сверхновых, источниками других может быть наше Солнце. Но во многих случаях природа этих частиц неизвестна.

Наблюдения за заряженными частицами на Земле затруднено из-за атмосферы: поверхности планеты достигают лишь немногие из них. Чтобы лучше понимать, откуда они берутся, нужно детектировать их ещё до попадания в атмосферу. Установленный на МКС магнитный альфа-спектрометр является наиболее чувствительным детектором частиц за пределами планеты. Этот прибор собирает космические лучи и измеряет их энергию и направление.

Первые результаты его работы, полученные в 2013 году, показали, что у электронов и позитронов источники равномерно распределены в пространстве, и каких-то выделенных направлений нет.

Исследование космических частиц может помочь в решении одной из главных загадок Вселенной — что такое тёмная материя. Описывающая её теория предполагает наличие облака из тёмной материи вокруг каждой галактики — в том числе нашей, — что предполагает однородность в потоке частиц, предположительно рождающихся из частиц тёмной материи. Данные, полученные на МКС, не опровергают этих предположений.

Эффективное горение

Зажигание огня на орбитальной станции не выглядит хорошей идеей. Однако, как оказалось, физика пламени в условиях микрогравитации является весьма интересной. Условия МКС оказались удачными для исследования процесса воспламенения крохотных капелек топлива.

На Земле пламя принимает свою привычную форму благодаря конвекции, которая вследствие воздействия гравитации поднимает вверх тёплый газ. При микрогравитации нет подъёма, и таким образом пламя принимает расплывчатую сферическую форму вокруг источника огня. Далее, жёлтый цвет пламени образуется раскалёнными крохотными частицами сажи. Сажа образуется из не полностью сгоревшего топлива и является загрязняющим агентом.

В случае микрогравитации процесс сгорания топлива идёт более эффективно. Пламя свечи, которое может быть жёлтым на Земле, в условиях микрогравитации светится синим цветом и производит гораздо меньше дыма.

Подобные исследования позволяют изучать процессы образования сажи, которая оказывает негативное воздействие на окружающую среду и здоровье человека, а также то, как капли топлива в двигателе внутреннего сгорания переходят от жидкости к газу, как они горят. Это может однажды привести к созданию более эффективных конструкций для двигателей внутреннего сгорания на Земле.

МКС, Международная Космическая Станция, стала символом человеческой кооперации и триумфом развития космонавтики. Но какой смысл в этой станции? Какие эксперименты проводятся на нашей околоземной орбите? И есть ли уже какие-то открытия, сделанные в космосе, которые могут улучшить жизнь людей на Земле? Разберёмся подробнее.

Что такое МКС и что было до неё?

Периодически происходили отказы приборов, в 1997 произошёл сбой целого блока, нарушивший работу солнечных батарей станции. В 2001 году станция была затоплена в Тихом океане. Ликвидация станции привела к настоящему провалу в сфере российской микроэлектроники.

Польза от МКС: какие эксперименты на ней проводятся и что удалось узнать

На МКС ведутся исследования по трём главным направлениям:

1. Работа по изучению поведения живых организмов в условиях космоса;

2. Работа по изучения физики плазмы, высоких энергий, а также криогенных процессов в условиях космоса;

3. Моделирование космических процессов в условиях невесомости.

Помимо вышеназванных направлений, МКС занимается обнаружением и исследованиями пролетающих астероидов. На МКС установлены тепловые и инфракрасные модули, помогающие лучше понять природу дальнего космоса.

Что уже удалось сделать на МКС?

Европейскими учёными был сделан большой вклад в исследование механических процессов в средах со слабой гравитацией. Немецкими специалистами были разработаны прототипы манипуляторов, эффективно работающих в условиях космоса.

Помимо собственно экспериментов, МКС служит площадкой для проведения наблюдений за Землёй. С высокой орбиты можно эффективно отследить динамику опустынивания в тропических регионах нашей планеты. Данные с МКС позволяют предсказывать ураганы и атмосферные осадки.

Что будет после 2021 года?

Сегодня, многие страны хотят построить свою собственную космическую станцию. О подобных планах уже сообщили США и Китай. РФ планирует запустить к середине 2020-х годов независимый лунный модуль. Европейская космическое агентство в партнёрстве с Японией также хочет запустить свою космическую станцию.

Планируется, что к 2021 году большая часть работ на МКС будет прекращена, а оборудование - возвращено обратно. Затем оставшийся остов станции будет разобран и затоплен в Тихом океане. Некоторые участники планируют оставить свои исследовательские модули на орбите, дабы чуть позже пристыковать их к национальным космическим станциям.

Понравилась статья? Ставь палец вверх и подписывайся на мой канал. Там ещё множество научных тем: космос, химия, физика, медицина, технологии,изобретения и многое другое! Объясняю сложные вещи просто и понятно :)

Астронавт ЕКА Томас Рейтер, специалист миссии STS-116, работает с пассивными обсерваториями для экспериментальных микробных систем в микро-G (POEMS) в лабораторном морозильнике Minus Eighty Degree для МКС (MELFI) внутри лаборатории Destiny.

Научные исследования по Международная космическая станция представляет собой набор экспериментов, которые требуют одного или нескольких необычных условий, присутствующих в низкая околоземная орбита (Например микрогравитация, (космический) -радиация и экстремальные температуры). Основные области исследований включают: человеческое исследование, космическая медицина, Науки о жизни, физические науки, астрономия и метеорология. [1] [2] В Закон о разрешении НАСА 2005 г. обозначил американский сегмент Международной космической станции в качестве национальной лаборатории с целью расширения использования МКС другими федеральными агентствами и частным сектором. [3]

Исследования на МКС расширяют знания о влиянии длительного пребывания в космосе на человеческий организм. В настоящее время изучаются следующие предметы: мышечная атрофия, потеря костной массы, и жидкостный сдвиг. Данные будут использоваться для определения того, колонизация космоса и продолжительный полет человека в космос возможны. По данным на 2006 год, данные о потере костной массы и мышечной атрофии предполагают, что существует значительный риск переломов и проблем с движением, если астронавты приземлятся на планете после длительного межпланетного круиза (например, шести месяцев путешествия, необходимого для лететь на Марс). [4] [5] Масштабные медицинские исследования проводятся на борту МКС через Национальный институт космических биомедицинских исследований (NSBRI). Среди них выделяется Расширенный диагностический ультразвук в условиях микрогравитации изучают, в каких астронавтах (включая бывших командиров МКС) Лерой Чиао и Геннадий Падалка) выполнять ультразвуковое сканирование под руководством удаленных специалистов. В исследовании рассматриваются вопросы диагностики и лечения заболеваний в космосе. Обычно на борту МКС нет врача, и диагностика заболеваний является сложной задачей. Ожидается, что ультразвуковое сканирование с дистанционным управлением найдет применение на Земле в экстренных случаях и при оказании помощи в сельской местности, когда доступ к квалифицированному врачу затруднен. [6] [7] [8]

Исследователи изучают влияние почти невесомой среды станции на эволюцию, развитие, рост и внутренние процессы растений и животных. В ответ на некоторые из этих данных НАСА хочет исследовать микрогравитациявлияние на рост трехмерных, похожих на человека тканей, и необычные кристаллы протеина, которые могут образовываться в космосе. [9]

Изучение физики жидкостей в условиях микрогравитации позволит исследователям лучше моделировать поведение жидкостей. Поскольку жидкости можно почти полностью объединить в условиях микрогравитации, физики исследуют жидкости, которые плохо смешиваются на Земле. Кроме того, изучение реакций, замедляемых низкой гравитацией и температурой, даст ученым более глубокое понимание сверхпроводимость. [9]

Изучение материаловедение является важной исследовательской деятельностью МКС с целью получения экономических выгод за счет совершенствования методов, используемых на земле. [10] Другие области, представляющие интерес, включают влияние окружающей среды с низкой гравитацией на горение посредством изучения эффективности сжигания и контроля выбросов и загрязняющих веществ. Эти результаты могут улучшить наши знания о производстве энергии и привести к экономическим и экологическим выгодам. В дальнейших планах исследователи на борту МКС изучат аэрозоли, озон, водяной пар, и оксиды в атмосфере Земли, а также космические лучи, космическая пыль, антивещество, и темная материя во вселенной. [9]

Содержание

Научные объекты МКС

[11] [12]
МКС включает в себя ряд модулей, посвященных научной деятельности, а также другое оборудование, предназначенное для той же цели.
Лабораторные модули:

Колумбус
Судьба
Кибо или Японский экспериментальный модуль
Poisk или Мини-исследовательский модуль 2
Рассвет или Мини-исследовательский модуль 1
Наука или Многоцелевой лабораторный модуль (еще не запущен)

Научное оборудование, не подключенное ни к одному лабораторному модулю:

Купол или ELC [13] (ESP) ЗАПЧАСТИ (НИЦЕР) [14][15]

Колумбус

Внутреннее научное оборудование:

Внешнее научное оборудование:

Судьба

Планируется к запуску:

нуждается в обновлении

Второй перчаточный ящик, MSG-2 или перчаточный ящик Live Science LSG

Кибо

[24]
Внутреннее научное оборудование:

Внешнее научное оборудование:

Poisk

Малогабаритное оборудование МКС

Подставка МКС

Размещение МКС

Рундук на средней палубе МКС

Вставка в рундук средней палубы ISS

Исследования и научная деятельность JAXA в области МКС

Эксперименты

[98][99][100][101][102][103]
Рост однородных кристаллов SiGe в условиях микрогравитации методом TLZ (Hicari) (печь градиентного нагрева (GHF)) [104][105]
Контроль клеточной дифференцировки и морфогенеза клеток культуры амфибий (Dome Gene) [106]
РНК-интерференция и фосфорилирование белков в космической среде с использованием нематоды Caenorhabditis elegans (CERISE)
Cbl-опосредованное убиквитинирование белков подавляет реакцию клеток скелетных мышц на факторы роста в космосе (Myo Lab) [107]
Биологические эффекты космического излучения и микрогравитации на клетки млекопитающих (Neuro Rad) [108][109]

Прикладные направления исследований

Программа продвижения основных центров прикладных исследований Разработка новых материалов (Исследовательский центр кристаллизации белков (PCRF))
Программа продвижения основного центра прикладных исследований Dynamics of Interfaces (Cell Biology Experiment Facility (CBEF))

Направления развития космических технологий человека

Образовательные и культурные сферы использования

Экспериментальные миссии для использования в культуре, гуманности и социальных науках

Области коммерческого использования

Платное использование Kibo доступно неограниченным исследовательским группам для коммерческого использования. Затраты, связанные с операцией, оплачиваются каждым пользователем. Результаты, полученные в результате использования, будут принадлежать пользователю. [98]

Эксперименты на выставленных объектах

Исследования и научная деятельность НАСА на МКС

Человеческие исследования

Влияние длительного космического полета на скелетные мышцы человека

Сердечно-сосудистая и легочная системы

Системы здравоохранения экипажа

Человеческое поведение и производительность

Тела в космической среде - это эксперимент, проводившийся с 2009 по 2010 год, изучающий, как люди воспринимают относительное направление в космосе. [140][141][142][143][144][145]

Иммунная система

Комплексная физиология

Неврологическая и вестибулярная системы

Радиация

Прочие эксперименты

Биология и биотехнология

Биология животных

Клеточная биология и биотехнология

Микробиология

В августе 2020 года ученые сообщили, что бактерии с Земли, особенно Дейнококк радиодуранс бактерии, обладающие высокой устойчивостью к экологические опасности, были обнаружены, что выживали в течение трех лет в космическое пространство, на основе исследований, проведенных на Международная космическая станция. Эти данные подтверждают идею панспермия, гипотеза о том, что жизнь существует на протяжении всего Вселенная, распространяются различными способами, в том числе космическая пыль, метеороиды, астероиды, кометы, планетоиды или загрязненный космический корабль. [201] [202]

Биология растений

Кристаллизация белка

Прочие эксперименты

Физические науки и науки о материалах

Наука о горении

Физика жидкости

Материаловедение

Прочие эксперименты

Развитие технологий

Характеристика микрогравитационной среды на МКС

Экологический мониторинг МКС

Пикоспутники и технологии управления

Материалы космического корабля

Системы космических аппаратов

Космические аппараты и орбитальные среды

Прочие эксперименты

Наука о Земле и космосе

Наука о планете Земля

Космическая наука

Другие мониторы и обсерватории с мест

Результаты работы МКС

Наука по инициативе экипажа

Образовательная деятельность

Экологический мониторинг МКС

Медицинское наблюдение за членами экипажа МКС

Системы космических аппаратов

Космические аппараты и орбитальные среды

Цель испытаний развития станции

Дополнительная медицинская цель

ЕКА сообщило об исследованиях и научной деятельности МКС

Подобно НАСА и ДЖАКСА, ЕКА также провело многочисленные эксперименты на Международной космической станции.

РКК "Энергия" рассказала о научно-исследовательской деятельности МКС

Исследования человеческой жизни

Геофизические исследования

Зондирование ресурсов Земли

Космическая биотехнология

Технические исследования

Контрактная деятельность

Изучение космических лучей

Образовательные и гуманитарные проекты

Космические технологии и материаловедение

[505][506][507][508] (совместный российско-германский эксперимент, 1998 - 2004 гг.) [509][510][511] (совместный российско-германский эксперимент)

Зарубежные программы

Другой

В мае 2011 г. Космический шатл Стремление миссия СТС-134 несут 13 Лего комплекты для МКС, где астронавты строили модели и видели, как они реагируют в условиях микрогравитации, в рамках программы Lego Bricks in Space. Результаты были переданы школам в рамках образовательного проекта. [513] [514]

МКС — научный центр на орбите, в котором исследования проводятся в неповторимых условиях. Полученные результаты помогают не только изучать космос, но и решать земные проблемы.

Российский сегмент МКС (PC МКС) еще находится на стадии строительства. Тем не менее для него сформирована большая экспериментальная программа: сейчас в Долгосрочную программу научно-прикладных исследований и экспериментов, планируемых на российском сегменте МКС, включено свыше 280 экспериментов, из которых завершено только 80. Еще большее количество экспериментов находится в стадии наземной подготовки. Для их реализации запланировано выведение на орбиту новых модулей PC МКС.

Реализация проектов, входящих в Долгосрочную программу, осуществляется на основе этапной программы, разрабатываемой на срок от трех до пяти лет. По сути это среднесрочная программа, в которую из состава долгосрочной включаются наиболее подготовленные эксперименты.

Многие исследования на МКС имеют не только чисто научное значение. Зачастую они носят ярко выраженный прикладной характер. К таким проектам, безусловно, относятся работы, предлагаемые в интересах отработки передовых космических технологий и технологий, необходимых в обычной земной жизни. Этот факт отражает и общемировую тенденцию, позволяющую рассматривать МКС не только как уникальную платформу для научных исследований, но и как испытательный стенд для создания перспективных технологий, в том числе технологий дальнейшего освоения космического пространства.

В программу российских научных медико-физиологических исследований экспедиции МКС-50/51 включены 36 исследований и экспериментов. Из них 17 — полетные.

Биологи и медики в космосе исследуют, как реагирует живой организм и его отдельные системы на факторы длительного космического полета — невесомость и гипокинезию, радиацию. Это помогает разрабатывать системы профилактики, которые применяются в земной медицине. Например, для лечения и реабилитации лежачих больных, так как они испытывают схожую с космонавтами проблему — гипокинезию.

Полученные знания предполагается использовать при лечении больных, страдающих внутричерепной гипертензией, — тяжелым заболеванием, некоторые характеристики которого схожи с тем, что беспокоит астронавтов.

На МКС проводится множество исследований, которые требуют оперативного создания новых элементов конструкции. А их порой просто не оказывается на борту! При исправной работе 3D-принтера отпадет необходимость в доставке готовых деталей грузовыми кораблями — они будут снабжать станцию лишь картриджами с расходными материалами, а сами детали будет создавать 3D-принтер.

Отработка технологии 3D-печати в условиях низкой гравитации открывает целое направление, связанное с освоением Луны. При помощи 3D-печати можно будет создавать станции или жилые комплексы из лунного грунта.

Читайте также: