Suzdaltseva Marija

Da bismo razumjeli ulogu biologije u istraživanju svemira, moramo se okrenuti svemirskoj biologiji.

— Cilj rada: proučavati utjecaj kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam.

1. Proučite značajke svemirske biologije.

2. Na primjeru živih organizama utvrditi značaj laboratorijskih i letnih pokusa.

3. Utvrditi stupanj humanosti pokusa.

4.Utvrditi značaj svemirske biologije.
Hipoteza: Je li moguće istražiti nove svemirske rute i organizirati svemirski turizam uz pomoć svemirske biologije?

Preuzimanje datoteka:

Pregled:

Kako biste koristili preglede prezentacije, stvorite Google račun i prijavite se na njega: https://accounts.google.com

Naslovi slajdova:

Istraživački rad Važnost biologije u istraživanju svemira Izvodi: Maria Suzdaltseva Student MAOU "Gymnasium named after N.V. Pushkov" Voditelj: Učitelj biologije Omelchenko Yu.E.

Obrazloženje: Da bismo razumjeli ulogu biologije u istraživanju svemira, moramo se okrenuti svemirskoj biologiji. Svrha rada: proučavanje utjecaja kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam. Ciljevi: 1. Proučiti značajke svemirske biologije. 2. Na primjeru živih organizama utvrditi značaj laboratorijskih i letnih pokusa. 3. Utvrditi stupanj humanosti pokusa. 4.Utvrditi značaj svemirske biologije. Hipoteza: Je li moguće istražiti nove svemirske rute i organizirati svemirski turizam uz pomoć svemirske biologije?

Uvod. Svemirska biologija je kompleks pretežno bioloških znanosti koje proučavaju: 1) značajke životne aktivnosti zemaljskih organizama u svemiru i tijekom letova svemirskih letjelica 2) principe izgradnje bioloških sustava za održavanje života članova posade svemirskih brodova i postaja. 3) izvanzemaljski oblici života.

Svemirska biologija je sintetička znanost koja je u jedinstvenu cjelinu objedinila dostignuća različitih grana biologije, zrakoplovne medicine, astronomije, geofizike, radioelektronike i mnogih drugih znanosti i na njihovoj osnovi stvorila vlastite metode istraživanja. Radovi na svemirskoj biologiji provode se na različitim vrstama živih organizama, od virusa do sisavaca.

Glavni dio. Primarni zadatak svemirske biologije je proučavanje utjecaja čimbenika svemirskog leta (ubrzanje, vibracije, bestežinsko stanje, promijenjena plinovita okolina, ograničena pokretljivost i potpuna izolacija u zatvorenim zatvorenim volumenima itd.) i vanjskog svemira (vakuum, zračenje, smanjeno magnetsko polje). snaga, itd.) .

Glavni dio. Istraživanja u svemirskoj biologiji provode se u laboratorijskim eksperimentima koji u jednom ili drugom stupnju reproduciraju utjecaj pojedinih čimbenika svemirskog leta i svemira. Ipak, najznačajniji su biološki eksperimenti leta, tijekom kojih je moguće proučavati utjecaj kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam.

Zamorci, miševi, psi, više biljke i alge (klorela), razni mikroorganizmi, sjemenke biljaka, izolirane kulture tkiva ljudi i kunića i drugi biološki objekti slani su na letove umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim brodovima.

U područjima ulaska u orbitu, životinje su pokazale ubrzanje otkucaja srca i disanja, što je postupno nestalo nakon prelaska svemirske letjelice na orbitalni let.

Normalizacija pulsa nakon izlaganja ubrzanjima u nultoj gravitaciji događa se mnogo sporije nego nakon ispitivanja u centrifugi u zemaljskim uvjetima.

Analiza motoričke aktivnosti pasa pokazala je prilično brzu prilagodbu neuobičajenim uvjetima bestežinskog stanja i vraćanje sposobnosti koordinacije pokreta. Isti su rezultati dobiveni u pokusima na majmunima. Studije uvjetovanih refleksa kod štakora i zamoraca nakon povratka iz svemirskog leta utvrdile su odsutnost promjena u usporedbi s pokusima prije leta.

Za daljnji razvoj ekofizioloških istraživanja važni su bili pokusi na sovjetskom biosatelitu Cosmos-110 s dva psa na brodu i na američkom biosatelitu Bios-3 s majmunom.

Genetske studije provedene na orbitalnim svemirskim letovima pokazale su da izlaganje svemiru ima stimulirajući učinak na suhe sjemenke luka i crnice.

Kao rezultat bioloških istraživanja provedenih na visinskim i balističkim projektilima, satelitima, satelitima i drugim svemirskim letjelicama, utvrđeno je da osoba može živjeti i raditi u uvjetima svemirskog leta relativno dugo.

Zaključci: 1. U tijeku svog rada saznao sam da su istraživanja svemirske biologije omogućila razvoj niza zaštitnih mjera i pripremila mogućnost sigurnog leta ljudi u svemir, što je ostvareno letovima sovjetskih i tada Američki brodovi s ljudima na brodu. 2. Uvjeren sam da će istraživanja u ovom području i dalje biti posebno potrebna za biološka istraživanja novih svemirskih ruta. To će zahtijevati razvoj novih metoda biotelemetrije (metoda za daljinsko proučavanje bioloških fenomena i mjerenje bioloških indikatora), stvaranje implantabilnih uređaja za malu telemetriju (skup tehnologija koje omogućuju daljinska mjerenja i prikupljanje informacija operateru ili korisniku), pretvorba raznih vrsta energije koja nastaje u tijelu u električnu energiju potrebnu za napajanje takvih uređaja, nove metode “kompresije” informacija itd. 3. Studiram i nastavit ću studirati , znanstvena literatura o ovoj problematici; Nastavit ću raditi na ovoj temi. Jer sam uvjeren da će svemirska biologija igrati važnu ulogu u razvoju bikompleksa potrebnih za dugotrajne letove.

Literatura: Literatura 1. Zrakoplovna i ekološka medicina. - 2000. – T. 34, N 2. 2. Kopaladze R.A. // Regulacija pokusa na životinjama - etika, zakonodavstvo, alternative: Prikaz / ur. NA. Gorbunova. - M., 1998. 3. Lukyanov A.S., Lukyanova L.L., Chernavskaya N.M., Gilyazov S.F. Bioetika. Alternative pokusima na životinjama. - M., 1996. 4. Pavlova T.N. Bioetika u visokom obrazovanju. - M., 1997. 5. Tehnike rada s pokusnim životinjama: Metodičke preporuke. - M., 1989. 6. Sanitarna pravila za projektiranje, opremanje i održavanje eksperimentalnih bioloških klinika (vivarija). - M., 1973. 7. Fosse R. // Lab. životinje. - 1991. - T. 1, N 1. - P. 39-45. 8 . Howard-Jones H. // WHO Chronicle. - 1985. - T. 39. - P. 3-8. 9 . Schweitzer A. Opadanje i oživljavanje kulture. - M., 1993. 10. Vodič za njegu i korištenje laboratorijskih životinja. - Washington: National Academy Press, 1996. 11. Regan T. Slučaj za prava životinja. - London; N.-Y., 1984.

Svemirska biologija je grana biologije koja proučava značajke postojanja živih organizama u izvanzemaljskim uvjetima, utjecaj kozmičkih čimbenika na njih, kao i mogućnost postojanja života na drugim planetima.

Pojava i razvoj svemirske biologije povezan je s uspjesima moderne znanosti i raketne tehnologije, koji su omogućili letove izvan Zemljine atmosfere.

Svemirska biologija razvija istraživačke metode i sredstva za osiguranje životne aktivnosti ljudi i životinja u uvjetima svemirskog leta, kada različiti čimbenici mogu istodobno utjecati na živi organizam. Prije svega, to je ionizirajuće zračenje (vidi Kozmičko zračenje), ubrzanje i bestežinsko stanje, kao i dugotrajna izolacija u uvjetima ograničene tjelesne aktivnosti, umjetne atmosfere, nekih prehrambenih karakteristika itd. Učinak ovih čimbenika na ljude, životinja i biljaka proučava se u laboratorijskim uvjetima, simulirajući pojedine čimbenike svemirskih letova, ili u letovima na umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim letjelicama kojima izravno upravlja čovjek.

Pri rješavanju problema postojanja života na drugim planetima proučavaju se prirodni uvjeti tih planeta, analizira se sastav meteorita u usporedbi s oblicima manifestacije života na Zemlji u raznim klimatskim uvjetima (Arktik, Antarktik, planine, pustinje itd.).

Kao objekti istraživanja koriste se životinje (majmuni, psi, miševi, zamorci), kukci (drozofilne muhe i dr.), biljke (jednostanične alge - sjemenke pšenice, graška, luka i dr.).

Istraživanja životinja koje su letjele na raznim letjelicama (uključujući rakete) dala su znanstvene dokaze o mogućnosti ljudskih letova u svemir.

U procesu medicinskih i bioloških istraživanja proučavaju se funkcionalni sustavi tijela (kardiovaskularni, respiratorni, probavni itd.), Karakterizirajući njegovo opće stanje, granice tolerancije na učinke štetnih čimbenika; provesti studije zaštitnih funkcija tijela, biokemijske studije krvi, urina, stanja hematopoetskih funkcija pomoću citoloških i histoloških metoda. Genetska istraživanja procesa prijenosa nasljednih karakteristika i rasta pod utjecajem čimbenika svemirskih letova provode se na biljkama i vinskim mušicama.

Suvremene metode i oprema široko se koriste u istraživanju svemirske biologije. Tako se za proučavanje i praćenje stanja različitih funkcionalnih sustava koristi elektrofiziološka oprema (elektroencefalografi, elektrokardiografi, miografi itd.); za mjerenje fizičkih i fizioloških parametara koji karakteriziraju stanje predmeta proučavanja i njegove životne uvjete izravno u letu - telemetrijske metode, televizija koja vam omogućuje promatranje objekta s udaljenosti, računala koja omogućuju pravovremenu i točnu obradu informacija potrebno za praćenje stanja živog objekta koji se nalazi u kabini svemirske letjelice.

Dobiveni podaci o djelovanju pojedinih čimbenika svemirskih letova na žive organizme omogućili su razvoj zaštitnih mjera za sigurnost ljudskih letova u svemiru - hermetičke kabine, sredstva zaštite od ionizirajućeg zračenja itd. (vidi Svemirska medicina).

Veliki i vrlo složen problem svemirske biologije je razvoj sredstava za osiguranje normalnog života ljudi tijekom leta u svemir. Odabir odgovarajućeg sustava za održavanje života astronauta određen je trajanjem svemirskog leta. Tako se za let koji traje samo nekoliko dana koristi sustav održavanja života koji se temelji na korištenju hrane, vode i kisika uzetih sa Zemlje ili visoko učinkovitih kemijskih spojeva koji apsorbiraju i otpuštaju kisik.

Na dugotrajnim svemirskim letovima na druge planete Sunčevog sustava, kada zalihe sa Zemlje ne mogu osigurati astronaute, koristit će se složeniji sustavi za održavanje života, koji se temelje na biološkom kruženju tvari u brodskoj kabini. U tom smislu provode se eksperimentalni radovi kako bi se potkrijepili principi i metode osiguravanja potrebnih uvjeta za ljudski život u kabini svemirske letjelice.

Za opskrbu astronauta zrakom koriste se fizikalne ili fizikalno-kemijske metode plinskog okoliša kabina, odnosno pretvaranje istrošenog zraka u zrak pogodan za disanje, uz lagani dodatak svježeg, neregeneriranog zraka iz rezervi uzetog sa Zemlje.

Sustav vodoopskrbe uključuje obnavljanje vode iz ljudskog otpada (izdahnuti zrak, urin). Destilacijom, elektroosmozom, pročišćavanjem smolama za ionsku izmjenu itd. može se dobiti voda pogodna za piće.

Kako bi se astronautima osigurale potrebne hranjive tvari, stvaraju se biološke zajednice: biljka – životinja – čovjek. U tu svrhu brod može koristiti alge (na primjer, klorelu), vrtne usjeve, zoološki i fitoplankton, perad, zečeve itd. Stvaranje takvih sustava nužan je uvjet za osiguranje ljudskog leta na druge planete Sunčevog sustava .

Općenito, znanstvena dostignuća svemirske biologije imala su veliki utjecaj na razvoj opće biologije i pridonijela uspjehu svemirske medicine u rješavanju problema osiguranja svemirskih letova ljudi.

Slajd 1

Opis slajda:

Slajd 2

Opis slajda:

Slajd 3

Opis slajda:

Slajd 4

Opis slajda:

Slajd 5

Opis slajda:

Slajd 6

Opis slajda:

Za daljnji razvoj ekofizioloških istraživanja važni su bili pokusi na sovjetskom biosatelitu Cosmos-110 s dva psa na brodu i na američkom biosatelitu Bios-3 s majmunom. Tijekom 22-dnevnog leta psi su prvi put bili izloženi ne samo utjecaju neizbježno inherentnih čimbenika, već i nizu posebnih utjecaja (iritacija sinusnog živca električnom strujom, kompresija karotidnih arterija itd.). .), koji su bili usmjereni na razjašnjavanje značajki živčane regulacije cirkulacije krvi u uvjetima bestežinskog stanja. Krvni tlak u životinja bilježen je izravno. Tijekom leta majmuna na biosatelitu Bios-3, koji je trajao 8,5 dana, otkrivene su ozbiljne promjene u ciklusima spavanja i budnosti (fragmentacija stanja svijesti, brzi prijelazi iz pospanosti u budnost, primjetno smanjenje faza spavanja povezanih sa snovima i dubokim spavanje), kao i poremećaj cirkadijalnog ritma nekih fizioloških procesa. Smrt životinje, koja je uslijedila ubrzo nakon prijevremenog završetka leta, prema nizu stručnjaka bila je posljedica utjecaja bestežinskog stanja koje je dovelo do preraspodjele krvi u tijelu, gubitka tekućine i poremećaja metabolizam kalija i natrija.

Slajd 7

Opis slajda:

Slajd 8

Opis slajda:

Slajd 9

Opis slajda:

Istraživanja u svemirskoj biologiji omogućila su razvoj niza zaštitnih mjera i pripremila mogućnost sigurnog leta ljudi u svemir, što je ostvareno letovima sovjetskih, a potom i američkih brodova s ​​ljudima. Značaj svemirske biologije tu ne prestaje. Istraživanja u ovom području i dalje će biti posebno potrebna za rješavanje niza pitanja, posebice za biološko istraživanje novih svemirskih ruta. To će zahtijevati razvoj novih metoda biotelemetrije (metoda za daljinsko proučavanje bioloških fenomena i mjerenje bioloških indikatora), stvaranje implantabilnih uređaja za malu telemetriju (skup tehnologija koje omogućuju daljinska mjerenja i prikupljanje informacija operateru ili korisniku), pretvorba različitih vrsta energije koja nastaje u tijelu u električnu energiju potrebnu za napajanje takvih uređaja, nove metode “sažimanja” informacija itd. Svemirska biologija također će imati iznimno važnu ulogu u razvoju biokompleksa, odnosno zatvorenih ekoloških sustava s autotrofnim i heterotrofnim organizmima, nužnim za dugotrajne letove.

1 od 9

Prezentacija na temu: Uloga biologije u istraživanju svemira

Slajd br. 1

Opis slajda:

Uloga biologije u istraživanju svemira Da bismo razumjeli ulogu biologije u istraživanju svemira, moramo se okrenuti svemirskoj biologiji Svemirska biologija je kompleks pretežno bioloških znanosti koje proučavaju: 1) životnu aktivnost zemaljskih organizama u svemiru i tijekom letova. na svemirskim letjelicama 2) principi izgradnje bioloških sustava za podršku životnim funkcijama članova posade svemirskih brodova i postaja 3) izvanzemaljski oblici života.

Slajd br. 2

Opis slajda:

Svemirska biologija je sintetička znanost koja je u jedinstvenu cjelinu objedinila dostignuća različitih grana biologije, zrakoplovne medicine, astronomije, geofizike, radioelektronike i mnogih drugih znanosti i na njihovoj osnovi stvorila vlastite metode istraživanja. Radovi na svemirskoj biologiji provode se na različitim vrstama živih organizama, od virusa do sisavaca.

Slajd br. 3

Opis slajda:

Primarni zadatak svemirske biologije je proučavanje utjecaja čimbenika svemirskog leta (ubrzanje, vibracije, bestežinsko stanje, promijenjena plinovita okolina, ograničena pokretljivost i potpuna izolacija u zatvorenim zatvorenim volumenima itd.) i vanjskog svemira (vakuum, zračenje, smanjeno magnetsko polje). snaga, itd.) . Istraživanja u svemirskoj biologiji provode se u laboratorijskim eksperimentima koji u jednom ili drugom stupnju reproduciraju utjecaj pojedinih čimbenika svemirskog leta i svemira. Ipak, najznačajniji su biološki eksperimenti leta, tijekom kojih je moguće proučavati utjecaj kompleksa neobičnih čimbenika okoliša na živi organizam.

Slajd br. 4

Opis slajda:

Zamorci, miševi, psi, više biljke i alge (klorela), razni mikroorganizmi, sjemenke biljaka, izolirane kulture tkiva ljudi i kunića i drugi biološki objekti slani su na letove umjetnim Zemljinim satelitima i svemirskim brodovima.

Slajd br. 5

Opis slajda:

U područjima ulaska u orbitu, životinje su pokazale ubrzanje otkucaja srca i disanja, što je postupno nestalo nakon prelaska svemirske letjelice na orbitalni let. Najvažniji neposredni učinak ubrzanja su promjene u plućnoj ventilaciji i redistribuciji krvi u krvožilnom sustavu, uključujući i plućnu cirkulaciju, kao i promjene u refleksnoj regulaciji cirkulacije krvi. Normalizacija pulsa nakon izlaganja ubrzanjima u nultoj gravitaciji događa se mnogo sporije nego nakon ispitivanja u centrifugi u zemaljskim uvjetima. I prosječne i apsolutne vrijednosti brzine pulsa u nultoj gravitaciji bile su niže nego u odgovarajućim simulacijskim eksperimentima na Zemlji, a karakterizirale su ih izražene fluktuacije. Analiza motoričke aktivnosti pasa pokazala je prilično brzu prilagodbu neuobičajenim uvjetima bestežinskog stanja i vraćanje sposobnosti koordinacije pokreta. Isti su rezultati dobiveni u pokusima na majmunima. Studije uvjetovanih refleksa kod štakora i zamoraca nakon povratka iz svemirskog leta utvrdile su odsutnost promjena u usporedbi s pokusima prije leta.

Slajd br. 6

Opis slajda:

Za daljnji razvoj ekofiziološkog smjera istraživanja važni su bili pokusi na sovjetskom biosatelitu "Cosmos-110" s dva psa na brodu i na američkom biosatelitu "Bios-3", na kojem je bio majmun. Tijekom 22 dana leta, psi su prvi put bili izloženi ne samo utjecaju neizbježno inherentnih čimbenika, već i nizu posebnih utjecaja (iritacija sinusnog živca električnom strujom, kompresija karotidnih arterija itd.), koji su trebali razjasniti značajke živčane regulacije cirkulacije krvi u uvjetima bestežinskog stanja. Krvni tlak u životinja bilježen je izravno. Tijekom leta majmuna na biosatelitu Bios-3, koji je trajao 8,5 dana, otkrivene su ozbiljne promjene u ciklusima spavanja i budnosti (fragmentacija stanja svijesti, brzi prijelazi iz pospanosti u budnost, primjetno smanjenje faza spavanja povezanih sa snovima i dubokim spavanje), kao i poremećaj cirkadijalnog ritma nekih fizioloških procesa. Smrt životinje, koja je uslijedila ubrzo nakon prijevremenog završetka leta, prema nizu stručnjaka bila je posljedica utjecaja bestežinskog stanja koje je dovelo do preraspodjele krvi u tijelu, gubitka tekućine i poremećaja metabolizam kalija i natrija.

Slajd br. 7

Opis slajda:

Genetske studije provedene na orbitalnim svemirskim letovima pokazale su da izlaganje svemiru ima stimulirajući učinak na suhe sjemenke luka i crnice. Ubrzanje diobe stanica otkriveno je u klijancima graška, kukuruza i pšenice. U kulturi rase aktinomiceta (bakterija) otporne na zračenje bilo je 6 puta više preživjelih spora i kolonija u razvoju, dok je u soju osjetljivom na zračenje (čista kultura virusa, bakterija, drugih mikroorganizama ili izolirana stanična kultura) u određeno vrijeme i na određenom mjestu) došlo je do 12-strukog smanjenja odgovarajućih pokazatelja. Studije nakon leta i analiza dobivenih informacija pokazali su da je dugotrajni svemirski let u visoko organiziranih sisavaca popraćen razvojem detreniranosti kardiovaskularnog sustava, poremećajem metabolizma vode i soli, posebno značajnim smanjenjem sadržaja kalcija. u kostima.

Slajd br. 8

Opis slajda:

Kao rezultat bioloških istraživanja provedenih na visinskim i balističkim projektilima, satelitima, satelitima i drugim svemirskim letjelicama, utvrđeno je da osoba može živjeti i raditi u uvjetima svemirskog leta relativno dugo. Dokazano je da bestežinsko stanje smanjuje toleranciju tijela na fizičku aktivnost i otežava prilagodbu na uvjete normalne (zemaljske) gravitacije. Važan rezultat bioloških istraživanja svemira je utvrđivanje činjenice da bestežinsko stanje nema mutageno djelovanje, barem u odnosu na genske i kromosomske mutacije. U pripremi i provođenju daljnjih ekofizioloških i ekobioloških istraživanja u svemirskim letovima glavna pozornost posvetit će se proučavanju utjecaja bestežinskog stanja na unutarstanične procese, biološki učinak teških čestica velikog naboja, dnevni ritam fizioloških i bioloških procesa te kombinirani učinci niza čimbenika svemirskog leta.

Slajd br. 9

Opis slajda:

Istraživanja u svemirskoj biologiji omogućila su razvoj niza zaštitnih mjera i pripremila mogućnost sigurnog leta ljudi u svemir, što je ostvareno letovima sovjetskih, a potom i američkih brodova s ​​ljudima. Značaj svemirske biologije tu ne prestaje. Istraživanja u ovom području i dalje će biti posebno potrebna za rješavanje niza pitanja, posebice za biološko istraživanje novih svemirskih ruta. To će zahtijevati razvoj novih metoda biotelemetrije (metoda za daljinsko proučavanje bioloških fenomena i mjerenje bioloških indikatora), stvaranje implantabilnih uređaja za malu telemetriju (skup tehnologija koje omogućuju daljinska mjerenja i prikupljanje informacija operateru ili korisniku), pretvorba različitih vrsta energije koja nastaje u tijelu u električnu energiju potrebnu za napajanje takvih uređaja, nove metode “sažimanja” informacija itd. Svemirska biologija također će imati iznimno važnu ulogu u razvoju biokompleksa, odnosno zatvorenih ekoloških sustava s autotrofnim i heterotrofnim organizmima, nužnim za dugotrajne letove.

GOU licej br. 000

Kalininski okrug Sankt Peterburga

Istraživanje

Medicinska i biološka istraživanja u svemiru

Guršev Oleg

Voditeljica: nastavnica biologije

Sankt Peterburg, 2011

Uvod 2

Početak biomedicinskih istraživanja sredinom 20. stoljeća. 3

Utjecaj letova u svemir na ljudski organizam. 6

Egzobiologija. 10

Perspektive razvoja istraživanja. 14

Popis korištenih izvora. 17

Dodatak (prezentacije, pokusi) 18

Uvod

Svemirska biologija i medicina- složena znanost koja proučava karakteristike života ljudi i drugih organizama u uvjetima svemirskog leta. Glavni zadatak istraživanja u području svemirske biologije i medicine je razvoj sredstava i metoda održavanja života, očuvanja zdravlja i performansi članova posade svemirskih letjelica i postaja tijekom letova različitog trajanja i stupnja složenosti. Svemirska biologija i medicina neraskidivo su povezane s kozmonautikom, astronomijom, astrofizikom, geofizikom, biologijom, zrakoplovnom medicinom i mnogim drugim znanostima.

Relevantnost teme je prilično velika u našem modernom i brzom 21. stoljeću.

Tema “Medicinska i biološka istraživanja” zanima me zadnje dvije godine, otkako sam se odlučila za izbor zanimanja, pa sam se odlučila baviti istraživačkim radom na ovoj temi.

2011. je obljetnička godina - 50 godina od prvog ljudskog leta u svemir.

Početak biomedicinskih istraživanja u srediniXXstoljeća

Sljedeće prekretnice smatraju se polazištima razvoja svemirske biologije i medicine: 1949. - prvi put je postalo moguće provoditi biološka istraživanja tijekom raketnih letova; 1957. - prvi put je na drugom umjetnom Zemljinom satelitu u orbitalni let blizu Zemlje poslano živo biće (pas Laika); 1961. - Završen prvi let s ljudskom posadom u svemir. Kako bi se znanstveno potkrijepila mogućnost medicinski sigurnog ljudskog leta u svemir, proučavana je podnošljivost utjecaja karakterističnih za lansiranje, orbitalni let, spuštanje i slijetanje na Zemlju svemirskih letjelica (SV), te rad biotelemetrijske opreme i opreme za održavanje života. testiran je sustav za astronaute. Glavna pozornost posvećena je proučavanju utjecaja bestežinskog stanja i kozmičkog zračenja na tijelo.

Lajka (pas kozmonaut) 1957

R rezultati dobiveni tijekom bioloških eksperimenata na raketama, drugom umjetnom satelitu (1957.), rotirajućim letjelicama-satelitima (1960.-1961.), u kombinaciji s podacima zemaljskih kliničkih, fizioloških, psiholoških, higijenskih i drugih studija, zapravo su otvorili put čovjeku u svemir. Osim toga, biološki pokusi u svemiru u fazi pripreme za prvi ljudski svemirski let omogućili su identificiranje niza funkcionalnih promjena koje se događaju u tijelu pod utjecajem čimbenika leta, što je bila osnova za planiranje kasnijih pokusa na životinjama. i biljni organizmi tijekom letova svemirskih letjelica s ljudskom posadom, orbitalnih postaja i biosatelita. Prvi svjetski biološki satelit s pokusnom životinjom - psom "Lajkom". Lansiran u orbitu 3. studenog 1957. I ostao tamo 5 mjeseci. Satelit je postojao u orbiti do 14. travnja 1958. Satelit je imao dva radio odašiljača, telemetrijski sustav, softverski uređaj, znanstvene instrumente za proučavanje zračenja Sunca i kozmičkih zraka, sustave regeneracije i toplinske kontrole za održavanje uvjeta u kabini. nužna za postojanje životinje. Dobivene su prve znanstvene informacije o stanju živog organizma u uvjetima svemirskog leta.

Dostignuća u području svemirske biologije i medicine uvelike su predodredila uspjehe u razvoju astronautike s posadom. Uz letenje , izvedenog 12. travnja 1961., vrijedi istaknuti takve epohalne događaje u povijesti astronautike, poput slijetanja astronauta 21. srpnja 1969. Armstrong(N. Armstrong) i Aldrina(E. Aldrin) na površinu Mjeseca i višemjesečne (do godinu dana) letove posada na orbitalnim postajama Saljut i Mir. To je postalo moguće zahvaljujući razvoju teorijskih temelja svemirske biologije i medicine, metodologije provođenja medicinskih i bioloških istraživanja u svemirskim letovima, opravdanosti i implementaciji metoda selekcije i predletne pripreme astronauta, kao i razvoj opreme za održavanje života, medicinsko praćenje i održavanje zdravlja i performansi članova posade u letu.

Tim Apollo 11 (s lijeva na desno): Neil. A. Armstrong, pilot zapovjednog modula Michael Collins, zapovjednik Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Utjecaj letova u svemir na ljudski organizam

Tijekom svemirskog leta na ljudski organizam djeluje kompleks čimbenika koji se odnose na dinamiku leta (ubrzanje, vibracije, buka, bestežinsko stanje), boravak u zatvorenoj prostoriji ograničenog volumena (promijenjeno plinsko okruženje, hipokinezija, neuroemocionalni stres itd.). ), kao i čimbenici svemira kao staništa (kozmičko zračenje, ultraljubičasto zračenje i dr.).

Na početku i na kraju svemirskog leta tijelo je pod utjecajem linearnih ubrzanja . Njihove vrijednosti, gradijent povećanja, vrijeme i smjer djelovanja u razdoblju lansiranja i ubacivanja svemirske letjelice u nisku Zemljinu orbitu ovise o karakteristikama raketno-svemirskog kompleksa, au razdoblju povratka na Zemlju - o balističkim karakteristike leta i tip letjelice. Izvođenje manevara u orbiti također je popraćeno utjecajem ubrzanja na tijelo, ali su njihove veličine tijekom letova modernih svemirskih letjelica beznačajne.

Lansiranje svemirske letjelice Soyuz TMA-18 na Međunarodnu svemirsku postaju s kozmodroma Baikonur

Osnovne informacije o djelovanju ubrzanja na ljudski organizam i načinima zaštite od njihovog štetnog djelovanja dobivene su istraživanjima u području zrakoplovne medicine, a svemirska biologija i medicina samo su dopunile te podatke. Utvrđeno je da boravak u uvjetima bestežinskog stanja, osobito dugo vremena, dovodi do smanjenja otpornosti tijela na učinke ubrzanja. U tom smislu, nekoliko dana prije spuštanja iz orbite, astronauti prelaze na poseban režim tjelesnog treninga, a neposredno prije spuštanja dobivaju dodatke vode i soli za povećanje stupnja hidracije tijela i volumena cirkulirajuće krvi. Razvijene su posebne stolice - potpore i anti-g odijela, što osigurava povećanu toleranciju na ubrzanje pri povratku astronauta na Zemlju.

Među svim čimbenicima svemirskih letova konstantan iu laboratorijskim uvjetima praktički neponovljiv je bestežinsko stanje. Njegov utjecaj na tijelo je raznolik. I nespecifične adaptivne reakcije karakteristične za kronični stres i razne specifične promjene nastaju zbog poremećaja interakcije tjelesnih senzornih sustava, preraspodjele krvi u gornju polovicu tijela, smanjenja dinamičkih i gotovo potpunog uklanjanja statičkih opterećenja mišićno-koštanog sustava. .

ISS ljeto 2008

Ispitivanja kozmonauta i brojni eksperimenti na životinjama tijekom letova biosatelita Cosmos omogućili su da se utvrdi da vodeća uloga u pojavi specifičnih reakcija objedinjenih u kompleks simptoma svemirskog oblika mučnine (bolesti) pripada vestibularnom aparatu. . To je zbog povećanja ekscitabilnosti receptora otolita i polukružnog kanala u bestežinskim uvjetima i poremećaja u interakciji vestibularnog analizatora i drugih senzornih sustava tijela. U uvjetima bestežinskog stanja ljudi i životinje pokazuju znakove detreniranosti kardiovaskularnog sustava, povećanje volumena krvi u žilama prsnog koša, kongestiju u jetri i bubrezima, promjene u moždanoj cirkulaciji i smanjenje volumena plazme. Zbog činjenice da se u uvjetima bestežinskog stanja mijenja lučenje antidiuretskog hormona, aldosterona i funkcionalno stanje bubrega, dolazi do hipohidracije organizma. Istodobno se smanjuje sadržaj izvanstanične tekućine i povećava izlučivanje soli kalcija, fosfora, dušika, natrija, kalija i magnezija iz organizma. Promjene u mišićno-koštanom sustavu javljaju se pretežno u onim odjelima koji u normalnim uvjetima života na Zemlji podnose najveće statičko opterećenje, tj. mišićima leđa i donjih ekstremiteta, u kostima donjih ekstremiteta i kralješcima. Dolazi do smanjenja njihove funkcionalnosti, usporavanja brzine stvaranja periostalne kosti, osteoporoze spužvaste tvari, dekalcifikacije i drugih promjena koje dovode do smanjenja mehaničke čvrstoće kostiju.

U početnom razdoblju prilagodbe na bestežinsko stanje (prosječno traje oko 7 dana) otprilike svaki drugi kozmonaut osjeti vrtoglavicu, mučninu, nekoordiniranost pokreta, poremećaj percepcije položaja tijela u prostoru, osjećaj navale krvi u glavu, poteškoće u nosnom disanju i gubitak apetita. U nekim slučajevima to dovodi do smanjenja ukupnog učinka, što otežava obavljanje profesionalnih dužnosti. Već u početnoj fazi leta pojavljuju se početni znakovi promjena na mišićima i kostima udova.

Kako se trajanje boravka u uvjetima bestežinskog stanja povećava, mnogi neugodni osjećaji nestaju ili se izglađuju. Istodobno, kod gotovo svih astronauta, ako se ne poduzmu odgovarajuće mjere, napreduju promjene u stanju kardiovaskularnog sustava, metabolizma, mišićnog i koštanog tkiva. Za sprječavanje nepovoljnih promjena koristi se širok spektar preventivnih mjera i sredstava: vakuumski spremnik, biciklistički ergometar, traka za trčanje, odijela za opterećenje, električni stimulator mišića, ekspanderi za vježbanje, dodaci soli itd. To vam omogućuje održavanje dobro zdravlje i visoku razinu izvedbe članova posade na dugotrajnim svemirskim letovima.

Neizbježan popratni čimbenik svakog svemirskog leta je hipokinezija - ograničenje motoričke aktivnosti, koje, unatoč intenzivnom tjelesnom treningu tijekom leta, dovodi do opće detreniranosti i astenije tijela u uvjetima bestežinskog stanja. Brojna istraživanja pokazala su da dugotrajna hipokinezija, nastala boravkom u krevetu s nagnutom glavom (-6°), ima gotovo isti učinak na ljudski organizam kao i dugotrajno bestežinsko stanje. Ova metoda modeliranja u laboratorijskim uvjetima nekih od fizioloških učinaka bestežinskog stanja široko se koristila u SSSR-u i SAD-u. Maksimalno trajanje takvog modela eksperimenta, provedenog na Institutu za medicinske i biološke probleme Ministarstva zdravstva SSSR-a, bilo je godinu dana.

Poseban problem predstavlja proučavanje djelovanja kozmičkog zračenja na tijelo. Dozimetrijski i radiobiološki pokusi omogućili su stvaranje i uvođenje u praksu sustava za osiguranje radijacijske sigurnosti svemirskih letova, koji uključuje sredstva dozimetrijske kontrole i lokalne zaštite, radioprotektivne lijekove (radioprotektore).

Orbitalna stanica "MIR"

Zadaće svemirske biologije i medicine uključuju proučavanje bioloških principa i metoda za stvaranje umjetnih staništa na svemirskim letjelicama i postajama. Da bi to učinili, odabiru žive organizme koji su perspektivni za uključivanje kao karike u zatvoreni ekološki sustav, proučavaju produktivnost i održivost populacija tih organizama, modeliraju eksperimentalne jedinstvene sustave živih i neživih komponenti - biogeocenoze, određuju njihove funkcionalne karakteristike i mogućnosti. za praktičnu upotrebu u svemirskim letovima.

Uspješno se razvija i takav smjer svemirske biologije i medicine kao što je egzobiologija, koja proučava prisutnost, distribuciju, karakteristike i evoluciju žive tvari u svemiru. Na temelju zemaljskih modelskih eksperimenata i istraživanja u svemiru, dobiveni su podaci koji ukazuju na teoretsku mogućnost postojanja organske tvari izvan biosfere. Provodi se i program potrage za izvanzemaljskim civilizacijama snimanjem i analizom radijskih signala koji dolaze iz svemira.

"Sojuz TMA-6"

Egzobiologija

Jedno od područja svemirske biologije; traga za živom tvari i organskim tvarima u svemiru i na drugim planetima. Glavni cilj egzobiologije je dobivanje izravnih ili neizravnih dokaza o postojanju života u svemiru. Temelj za to je otkriće prekursora složenih organskih molekula (cijanovodična kiselina, formaldehid itd.), koji su otkriveni u svemiru spektroskopskim metodama (ukupno je pronađeno do 20 organskih spojeva). Metode egzobiologije su različite i osmišljene su ne samo za otkrivanje vanzemaljskih manifestacija života, već i za dobivanje nekih karakteristika mogućih izvanzemaljskih organizama. Za pretpostavku o postojanju života u izvanzemaljskim uvjetima, na primjer, na drugim planetima Sunčevog sustava, važno je odrediti sposobnost preživljavanja organizama pri eksperimentalnoj reprodukciji tih uvjeta. Mnogi mikroorganizmi mogu postojati na temperaturama blizu apsolutne nule i visokim (do 80-95 ° C); njihove spore mogu izdržati duboki vakuum i dugotrajno sušenje. Podnose puno veće doze ionizirajućeg zračenja nego u svemiru. Izvanzemaljski organizmi vjerojatno bi bili prilagodljiviji životu u sredinama s malo vode. Anaerobni uvjeti ne služe kao prepreka razvoju života, pa je teoretski moguće pretpostaviti postojanje u svemiru mikroorganizama s najrazličitijim svojstvima koji bi se mogli prilagoditi neuobičajenim uvjetima razvojem raznih zaštitnih naprava. Eksperimenti provedeni u SSSR-u i SAD-u nisu pružili dokaze o postojanju života na Marsu, nema ga na Veneri i Merkuru, a malo je vjerojatno da ga ima na divovskim planetima, kao i njihovim satelitima. U Sunčevom sustavu život vjerojatno postoji samo na Zemlji. Prema nekim idejama, život izvan Zemlje moguć je samo na bazi voda-ugljik, karakterističnoj za naš planet. Drugo gledište ne isključuje bazu silicij-amonijak, ali čovječanstvo još nema metode za otkrivanje izvanzemaljskih oblika života.

"Viking"

Vikinški program

Vikinški program- NASA-in svemirski program za proučavanje Marsa, posebice, radi utvrđivanja prisutnosti života na ovom planetu. Program je uključivao lansiranje dviju identičnih svemirskih letjelica, Viking 1 i Viking 2, koje su trebale provoditi istraživanja u orbiti i na površini Marsa. Program Viking bio je kulminacija niza misija za istraživanje Marsa, koje su započele 1964. s Marinerom 4, nastavile se s Marinerom 6 i Marinerom 7 1969. te s orbitalnim misijama Marinera 9 1971. i 1972. Vikinzi su zauzeli svoje mjesto u povijesti istraživanja Marsa kao prva američka svemirska letjelica koja je sigurno sletjela na površinu. Bila je to jedna od najinformativnijih i najuspješnijih misija na crveni planet, iako nije uspjela otkriti život na Marsu.

Oba uređaja lansirana su 1975. iz Cape Canaverala na Floridi. Prije leta, lenderi su pažljivo sterilizirani kako bi se spriječila kontaminacija Marsa zemaljskim oblicima života. Let je trajao nešto manje od godinu dana i stigao je na Mars 1976. Trajanje misija Vikinga planirano je na 90 dana nakon slijetanja, no svaki je uređaj radio znatno dulje od tog razdoblja. Orbiter Viking-1 radio je do 7. kolovoza 1980., vozilo za spuštanje do 11. studenog 1982. Orbiter Viking-2 radio je do 25. srpnja 1978., a vozilo za spuštanje do 11. travnja 1980.

Snježna pustinja na Marsu. Fotografija Vikinga 2

BION program

BION program uključuje kompleksna istraživanja životinjskih i biljnih organizama tijekom letova specijaliziranih satelita (biosatelita) u interesu svemirske biologije, medicine i biotehnologije. Od 1973. do 1996. u svemir je lansirano 11 biosatelita.

Vodeća znanstvena institucija: Državni znanstveni centar Ruske Federacije - Institut za medicinske i biološke probleme Ruske akademije znanosti (Moskva)
Odjel dizajna: GNP RKTs "TSSKB-Progress" (Samara)
Trajanje leta: od 5 do 22,5 dana.
Mjesto lansiranja: Kozmodrom Plesetsk
Područje slijetanja: Kazahstan
Zemlje sudionice: SSSR, Rusija, Bugarska, Mađarska, Njemačka, Kanada, Kina, Nizozemska, Poljska, Rumunjska, SAD, Francuska, Čehoslovačka

Studije na štakorima i majmunima na biosatelitskim letovima pokazale su da izlaganje bestežinskom stanju dovodi do značajnih, ali reverzibilnih funkcionalnih, strukturnih i metaboličkih promjena u mišićima, kostima, miokardu i neurosenzornom sustavu sisavaca. Opisuje se fenomenologija i proučava mehanizam razvoja ovih promjena.

Po prvi put, u letovima biosatelita BION, u praksi je provedena ideja o stvaranju umjetne gravitacije (AG). U pokusima na štakorima utvrđeno je da IST, nastao rotiranjem životinja u centrifugi, sprječava razvoj nepovoljnih promjena u mišićima, kostima i miokardu.

U okviru Federalnog svemirskog programa Rusije za razdoblje 2006.-2015. u odjeljku „Svemirski objekti za temeljna svemirska istraživanja“ planiran je nastavak programa BION; lansiranja svemirske letjelice BION-M predviđena su za 2010., 2013. i 2016. godinu.

"BION"

Perspektive razvoja istraživanja

Sadašnju fazu istraživanja i istraživanja svemira karakterizira postupni prijelaz s dugih orbitalnih letova na međuplanetarne letove, od kojih se najbliži smatra ekspedicija na Mars. U ovom slučaju, situacija se radikalno mijenja. Mijenja se ne samo objektivno, što je povezano sa značajnim povećanjem trajanja boravka u svemiru, slijetanja na drugi planet i povratka na Zemlju, već i, što je vrlo važno, subjektivno, budući da je, napustivši već poznatu zemljinu orbitu, kozmonauti će ostati (u vrlo malom broju skupine svojih kolega) “usamljeni” u nepreglednim prostranstvima Svemira.

Istodobno se pojavljuju temeljno novi problemi povezani s naglim povećanjem intenziteta kozmičkog zračenja, potrebom korištenja obnovljivih izvora kisika, vode i hrane, i što je najvažnije, rješavanjem psiholoških i medicinskih problema.

DIV_ADBLOCK380">

Teškoća upravljanja takvim sustavom u ograničenom hermetički zatvorenom volumenu je tolika da se ne može nadati njegovoj brzoj implementaciji u praksi. Po svoj prilici, prijelaz na biološki sustav održavanja života dogodit će se postupno kako njegove pojedinačne veze budu spremne. U prvoj fazi razvoja BSZhO, očito, fizikalno-kemijska metoda proizvodnje kisika i iskorištavanja ugljičnog dioksida bit će zamijenjena biološkom. Kao što je poznato, glavni "dobavljači" kisika su više biljke i fotosintetski jednostanični organizmi. Teži zadatak je obnavljanje zaliha vode i hrane.

Pitka voda će očito još jako dugo biti “zemaljskog podrijetla”, a tehnička voda (koja se koristi za potrebe kućanstva) već se nadopunjuje kroz regeneraciju kondenzata atmosferske vlage (AMC), urina i drugih izvora.

Naravno, glavna komponenta budućeg zatvorenog ekološkog sustava su biljke. Istraživanja na višim biljkama i fotosintetskim jednostaničnim organizmima na svemirskim letjelicama pokazala su da u uvjetima svemirskog leta biljke prolaze kroz sve faze razvoja, od klijanja sjemena do formiranja primarnih organa, cvjetanja, oplodnje i sazrijevanja nove generacije sjemena . Time je eksperimentalno dokazana temeljna mogućnost provođenja punog ciklusa razvoja biljke (od sjemena do sjemena) u uvjetima mikrogravitacije. Rezultati svemirskih eksperimenata bili su toliko ohrabrujući da su nam omogućili da već u ranim 80-ima zaključimo da razvoj bioloških sustava za održavanje života i stvaranje na toj osnovi ekološki zatvorenog sustava u ograničenom hermetičkom volumenu nije tako težak zadatak. Međutim, s vremenom je postalo očito da se problem ne može u potpunosti riješiti, barem dok se ne odrede (proračunski ili eksperimentalno) glavni parametri koji omogućuju uravnoteživanje tokova mase i energije ovog sustava.

Da bi se obnovile zalihe hrane, životinje također moraju biti uvedene u sustav. Naravno, u prvim fazama to bi trebali biti "mali" predstavnici životinjskog svijeta - mekušci, ribe, ptice, a kasnije, možda zečevi i drugi sisavci.

Stoga, tijekom međuplanetarnih letova, astronauti trebaju ne samo naučiti kako uzgajati biljke, držati životinje i uzgajati mikroorganizme, već i razviti pouzdan način upravljanja "svemirskom arkom". A da bismo to učinili, prvo moramo saznati kako pojedini organizam raste i razvija se u uvjetima svemirskog leta, a potom i kakve zahtjeve svaki pojedini element zatvorenog ekološkog sustava postavlja zajednici.

Moj glavni zadatak u mom istraživačkom radu bio je otkriti koliko je istraživanje svemira bilo zanimljivo i uzbudljivo i koliko je dug put još pred njim!

Ako samo zamislite raznolikost svih živih bića na našem planetu, što onda možete pretpostaviti o svemiru...

Svemir je toliko velik i nepoznat da je ova vrsta istraživanja vitalna za nas koji živimo na planeti Zemlji. Ali tek smo na samom početku putovanja i imamo toliko toga za naučiti i vidjeti!

Kroz vrijeme dok sam radio ovaj posao, naučio sam toliko zanimljivih stvari koje nisam ni slutio, naučio sam o divnim istraživačima poput Carla Sagana, naučio sam o najzanimljivijim svemirskim programima koji su se provodili u 20. stoljeću, kako u SAD-u tako iu SSSR-a, naučio sam puno o modernim programima poput BION-a, i još mnogo toga.

Istraživanje se nastavlja...

Popis korištenih izvora

Veliki svemir dječje enciklopedije: Popularno znanstveno izdanje. - Rusko enciklopedijsko partnerstvo, 1999. Web stranica http://spacembi. *****/ Velika enciklopedija Svemir. - M.: Izdavačka kuća "Astrel", 1999.

4. Enciklopedija Svemir (“ROSMEN”)

5. Web stranica Wikipedije (slike)

6.Svemir na prijelazu tisućljeća. Dokumenti i materijali. M., Međunarodni odnosi (2000.)

Primjena.

“Transfer na Mars”

"Transfer na Mars" Razvoj jedne od karika budućeg biološko-tehničkog sustava za održavanje života astronauta.

Cilj: Dobivanje novih podataka o procesima opskrbe plin-tekućina u korijenski naseljenim sredinama u uvjetima svemirskog leta

Zadaci: Eksperimentalno određivanje koeficijenata kapilarne difuzije vlage i plinova

Očekivani rezultati: Stvaranje instalacije sa životnom okolinom korijena za uzgoj biljaka u odnosu na uvjete mikrogravitacije

· Set "Eksperimentalna kiveta" za određivanje karakteristika prolaza vlage (brzina kretanja fronte impregnacije i sadržaj vlage u pojedinim zonama)

LIV video kompleks za video snimanje kretanja impregnacijske fronte

Cilj: Korištenje novih računalnih tehnologija za poboljšanje udobnosti boravka astronauta tijekom dugog svemirskog leta.

Zadaci: Aktivacija specifičnih područja mozga odgovornih za vizualne asocijacije astronauta povezanih s njegovim rodnim mjestima i obitelji na Zemlji s daljnjim povećanjem njegove izvedbe. Analiza stanja astronauta u orbiti testiranjem posebnim tehnikama.

Korištena znanstvena oprema:

Blok EGE2 (individualni tvrdi disk astronauta s albumom fotografija i upitnikom)

"PRSLUK" Dobivanje podataka za razvoj mjera za sprječavanje štetnih učinaka uvjeta leta na zdravlje i performanse posade ISS-a.

Cilj: Procjena novog integriranog sustava odjeće od različitih vrsta materijala za uporabu u okruženjima svemirskih letova.

Zadaci:

u odjeći "PRSLUK", posebno dizajniranoj za let talijanskog kozmonauta R. Vittorija na ISS RS; primanje povratne informacije od astronauta o psihološkom i fiziološkom blagostanju, odnosno udobnosti (udobnosti), nosivosti odjeće; njezina estetika; učinkovitost otpornosti na toplinu i fizičke higijene na stanici.

Očekivani rezultati: Potvrda funkcionalnosti novog integriranog sustava odjeće "VEST", uključujući njegove ergonomske pokazatelje u uvjetima svemirskog leta, čime će se smanjiti težina i volumen odjeće planirane za korištenje u dugotrajnim svemirskim letovima prema ISS-u.