Suzdaltseva Maria

For å forstå biologiens rolle i romforskningen, må vi vende oss til rombiologien.

— Formålet med arbeidet: studere påvirkningen av et kompleks av uvanlige miljøfaktorer på en levende organisme.

1. Studer funksjonene til rombiologi.

2. Bruk eksemplet med levende organismer, bestemme betydningen av laboratorie- og flyeksperimenter.

3. Fastslå graden av humanitet av eksperimentene.

4. Etablere betydningen av rombiologi.
Hypotese: Er det mulig, ved hjelp av rombiologi, å utforske nye romruter og organisere romturisme?

Last ned:

Forhåndsvisning:

For å bruke forhåndsvisninger av presentasjoner, opprett en Google-konto og logg på den: https://accounts.google.com

Lysbildetekster:

Forskningsarbeid Biologiens betydning i romforskning Utført av: Maria Suzdaltseva Student ved MAOU "Gymnasium oppkalt etter N.V. Pushkov" Veileder: Biologilærer Omelchenko Yu.E.

Begrunnelse: For å forstå biologiens rolle i romforskning, må vi vende oss til rombiologi. Hensikten med arbeidet: å studere påvirkningen av et kompleks av uvanlige miljøfaktorer på en levende organisme. Mål: 1. Studere egenskapene til rombiologi. 2. Bruk eksemplet med levende organismer, bestemme betydningen av laboratorie- og flyeksperimenter. 3. Fastslå graden av humanitet av eksperimentene. 4. Etablere betydningen av rombiologi. Hypotese: Er det mulig, ved hjelp av rombiologi, å utforske nye romruter og organisere romturisme?

Introduksjon. Rombiologi er et kompleks av overveiende biologiske vitenskaper som studerer: 1) egenskapene til livsaktiviteten til terrestriske organismer i det ytre rom og under flyvninger på romfartøy 2) prinsippene for å konstruere biologiske systemer for å støtte livet til besetningsmedlemmer på romskip og stasjoner 3) utenomjordiske livsformer.

Rombiologi er en syntetisk vitenskap som har samlet prestasjonene til ulike grener av biologi, luftfartsmedisin, astronomi, geofysikk, radioelektronikk og mange andre vitenskaper til en helhet og skapt sine egne forskningsmetoder på grunnlag av disse. Det arbeides med rombiologi på ulike typer levende organismer, fra virus til pattedyr.

Hoveddel. Rombiologiens primære oppgave er å studere påvirkningen av romfluktfaktorer (akselerasjon, vibrasjon, vektløshet, endret gassmiljø, begrenset mobilitet og fullstendig isolasjon i lukkede forseglede volumer, etc.) og det ytre rom (vakuum, stråling, redusert magnetfelt styrke osv.).

Hoveddel. Forskning i rombiologi utføres i laboratorieeksperimenter som i en eller annen grad reproduserer påvirkningen fra individuelle faktorer for romflukt og verdensrommet. Imidlertid er de mest betydningsfulle flybiologiske eksperimenter, der det er mulig å studere påvirkningen av et kompleks av uvanlige miljøfaktorer på en levende organisme.

Marsvin, mus, hunder, høyere planter og alger (chlorella), ulike mikroorganismer, plantefrø, isolerte menneske- og kaninvevskulturer og andre biologiske objekter ble sendt på flyvninger på kunstige jordsatellitter og romskip.

I områdene der de gikk inn i bane, viste dyrene en økning i hjertefrekvens og respirasjon, som gradvis forsvant etter at romfartøyet gikk over til baneflyvning.

Normalisering av pulsen etter eksponering for akselerasjoner i null tyngdekraft skjer mye langsommere enn etter tester i en sentrifuge under jordforhold.

En analyse av motoraktiviteten til hunder viste en ganske rask tilpasning til uvanlige forhold med vektløshet og gjenoppretting av evnen til å koordinere bevegelser. De samme resultatene ble oppnådd i forsøk på aper. Studier av betingede reflekser hos rotter og marsvin etter at de kom tilbake fra romflukt, har vist at det ikke er noen endringer sammenlignet med eksperimenter før flyreisen.

Viktig for den videre utviklingen av økofysiologisk forskning var forsøk på den sovjetiske biosatellitten Cosmos-110 med to hunder om bord og på den amerikanske biosatellitten Bios-3, som hadde en ape om bord.

Genetiske studier utført på orbitale romflyvninger har vist at eksponering for verdensrommet har en stimulerende effekt på tørr løk og nigellafrø.

Som et resultat av biologisk forskning utført på høyhøyde og ballistiske missiler, satellitter, satellitter og andre romfartøyer, ble det slått fast at en person kan leve og arbeide under romfartsforhold i relativt lang tid.

Konklusjoner: 1. I løpet av arbeidet mitt fant jeg ut at forskning i rombiologi gjorde det mulig å utvikle en rekke beskyttelsestiltak og forberedte muligheten for sikker menneskelig flukt ut i verdensrommet, som ble utført av flyreiser fra sovjetiske og deretter Amerikanske skip med folk om bord. 2. Jeg er overbevist om at forskning på dette området fortsatt vil være spesielt nødvendig for biologisk utforskning av nye romruter. Dette vil kreve utvikling av nye metoder for biotelemetri (en metode for fjernstudie av biologiske fenomener og måling av biologiske indikatorer), etablering av implanterbare enheter for liten telemetri (et sett med teknologier som gjør det mulig å gi fjernmålinger og innsamling av informasjon) til operatøren eller brukeren), konvertering av ulike typer energi som oppstår i kroppen til den elektriske energien som er nødvendig for å drive slike enheter, nye metoder for å "komprimere" informasjon osv. 3. Jeg studerer, og vil fortsette å studere, vitenskapelig litteratur om dette spørsmålet; Jeg kommer til å fortsette å jobbe med dette temaet. Fordi jeg er overbevist om at rombiologi vil spille en viktig rolle i utviklingen av bikomplekser som er nødvendige for langtidsflyvninger.

Referanser: Referanser 1. Luftfart og miljømedisin. - 2000. – T. 34, N 2. 2. Kopaladze R.A. // Regulering av dyreforsøk - etikk, lovverk, alternativer: Gjennomgang / Red. N.A. Gorbunova. - M., 1998. 3. Lukyanov A.S., Lukyanova L.L., Chernavskaya N.M., Gilyazov S.F. Bioetikk. Alternativer til dyreforsøk. - M., 1996. 4. Pavlova T.N. Bioetikk i høyere utdanning. - M., 1997. 5. Teknikker for arbeid med forsøksdyr: Metodiske anbefalinger. - M., 1989. 6. Sanitære regler for design, utstyr og vedlikehold av eksperimentelle biologiske klinikker (vivariums). - M., 1973. 7. Fosse R. // Lab. dyr. - 1991. - T. 1, N 1. - S. 39-45. 8. Howard-Jones H. // WHO Chronicle. - 1985. - T. 39. - S. 3-8. 9. Schweitzer A. Nedgang og gjenoppliving av kultur. - M., 1993. 10. Veileder for stell og bruk av forsøksdyr. - Washington: National Academy Press, 1996. 11. Regan T. Saken for dyrs rettigheter. - London; N.-Y., 1984.

Rombiologi er en gren av biologien som studerer egenskapene til eksistensen av levende organismer under utenomjordiske forhold, virkningen av kosmiske faktorer på dem, samt muligheten for eksistensen av liv på andre planeter.

Fremveksten og utviklingen av rombiologi er assosiert med suksessene til moderne vitenskap og rakettteknologi, som gjorde det mulig å gjennomføre flyreiser utenfor jordens atmosfære.

Rombiologi utvikler forskningsmetoder og virkemidler for å sikre livsaktiviteten til mennesker og dyr under romfartsforhold, når ulike faktorer samtidig kan påvirke en levende organisme. Først og fremst er dette ioniserende stråling (se Kosmisk stråling), akselerasjon og vektløshet, samt langvarig isolasjon under forhold med begrenset fysisk aktivitet, en kunstig atmosfære, noen kostholdstrekk osv. Effekten av disse faktorene på mennesker, dyr og planter studeres i laboratorieforhold, simulerer individuelle faktorer ved romflukt, eller i flyvninger på kunstige jordsatellitter og romfartøy kontrollert direkte av mennesker.

Når man løser problemet med eksistensen av liv på andre planeter, studeres de naturlige forholdene til disse planetene, sammensetningen av meteoritter analyseres i sammenligning med formene for manifestasjon av liv på jorden under forskjellige klimatiske forhold (Arktis, Antarktis, fjell, ørkener osv.).

Dyr (aper, hunder, mus, marsvin), insekter (Drosophila fluer, etc.), planter (encellede alger - frø av hvete, erter, løk osv.) brukes som forskningsobjekter.

Studier av dyr som har fløyet på forskjellige fly (inkludert raketter) har gitt vitenskapelige bevis på muligheten for menneskelig flukt ut i verdensrommet.

I prosessen med medisinsk og biologisk forskning studeres kroppens funksjonelle systemer (kardiovaskulær, respiratorisk, fordøyelseskanal, etc.), som karakteriserer dens generelle tilstand, grensene for toleranse for effekten av skadelige faktorer; utføre studier av kroppens beskyttende funksjoner, biokjemiske studier av blod, urin, tilstanden til hematopoietiske funksjoner ved bruk av cytologiske og histologiske metoder. Genetiske studier av prosessene for overføring av arvelige egenskaper og vekst under påvirkning av romfluktfaktorer utføres på planter og fruktfluer.

Moderne metoder og utstyr er mye brukt i rombiologisk forskning. Derfor, for å studere og overvåke tilstanden til forskjellige funksjonelle systemer, brukes elektrofysiologisk utstyr (elektroencefalografer, elektrokardiografer, myografer, etc.); å måle fysiske og fysiologiske parametere som karakteriserer tilstanden til studieobjektet og dets levekår direkte under flukt - telemetriske metoder, TV, som lar deg observere objektet på avstand, datamaskiner som gjør det mulig å behandle informasjonen rettidig og nøyaktig nødvendig for å overvåke tilstanden et levende objekt plassert i kabinen til et romfartøy.

Dataene som ble innhentet om effekten av individuelle faktorer ved romflukt på levende organismer gjorde det mulig å utvikle beskyttelsestiltak for sikkerheten til menneskelige flyreiser i rommet - hermetiske hytter, beskyttelsesmidler mot ioniserende stråling, etc. (se Rommedisin).

Et stort og svært komplekst problem innen rombiologi er utviklingen av midler for å sikre normalt menneskeliv under flukt ut i verdensrommet. Valget av et passende livstøttesystem for en astronaut bestemmes av varigheten av romflukten. For en flytur som bare varer noen få dager, brukes et livstøttesystem, basert på bruk av mat, vann og oksygen hentet fra jorden eller høyeffektive kjemiske forbindelser som absorberer og frigjør oksygen.

På langsiktige romflyvninger til andre planeter i solsystemet, når forsyninger hentet fra jorden ikke kan gi astronautene, vil mer komplekse livsstøttesystemer bli brukt, basert på den biologiske sirkulasjonen av stoffer i skipets kabin. I denne forbindelse utføres eksperimentelt arbeid for å underbygge prinsippene og metodene for å gi de nødvendige forholdene for menneskeliv i kabinen til et romfartøy.

For å gi astronauter luft, brukes fysiske eller fysisk-kjemiske metoder for gassmiljøet i hyttene, det vil si å konvertere brukt luft til luft som er egnet for å puste, med en liten tilsetning av frisk, ikke-regenerert luft fra reserver hentet fra jorden.

Vannforsyningssystemet innebærer gjenvinning av vann fra menneskelig avfall (utåndet luft, urin). Gjennom destillasjon, elektroosmose, rensing med ionebytterharpikser osv. kan man få drikkevann.

For å gi astronauter de nødvendige næringsstoffene, skapes biologiske samfunn: plante – dyr – menneske. Til dette formålet kan skipet bruke alger (for eksempel chlorella), hagevekster, dyre- og planteplankton, fjærfe, kaniner osv. Opprettelsen av slike systemer er en nødvendig betingelse for å sikre menneskelig flukt til andre planeter i solsystemet .

Generelt hadde rombiologiens vitenskapelige prestasjoner stor innflytelse på utviklingen av generell biologi og bidro til rommedisinens suksess med å løse problemer med å sikre menneskelige romflyvninger.

Lysbilde 1

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 2

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 3

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 4

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 5

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 6

Lysbildebeskrivelse:

Viktig for den videre utviklingen av økofysiologisk forskning var forsøk på den sovjetiske biosatellitten Cosmos-110 med to hunder om bord og på den amerikanske biosatellitten Bios-3, som hadde en ape om bord. Under en 22-dagers flytur ble hundene for første gang ikke bare utsatt for påvirkning av uunngåelig iboende faktorer, men også for en rekke spesielle påvirkninger (irritasjon av sinusnerven med elektrisk strøm, kompresjon av halspulsårene, etc. .), som var rettet mot å belyse funksjonene ved nervereguleringen av blodsirkulasjonen under vektløshetstilstander. Blodtrykket i dyr ble registrert direkte.

Under apenes flytur på Bios-3-biosatellitten, som varte i 8,5 dager, ble det oppdaget alvorlige endringer i søvn-våkne-sykluser (fragmentering av bevissthetstilstander, raske overganger fra døsighet til våkenhet, en merkbar reduksjon i søvnfaser forbundet med drømmer og dyp søvn), samt forstyrrelse av den daglige rytmen til noen fysiologiske prosesser. Dyrets død, som fulgte like etter den tidlige slutten av flyturen, skyldtes, ifølge en rekke eksperter, påvirkning av vektløshet, som førte til en omfordeling av blod i kroppen, tap av væske og forstyrrelser i metabolismen av kalium og natrium.

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 7

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 8

Lysbildebeskrivelse:

Lysbilde 9

Forskning i rombiologi gjorde det mulig å utvikle en rekke beskyttelsestiltak og forberedte muligheten for sikker menneskelig flukt ut i verdensrommet, som ble utført av fly fra sovjetiske og deretter amerikanske skip med mennesker om bord. Betydningen av rombiologi slutter ikke der. Forskning på dette området vil fortsatt være spesielt nødvendig for å løse en rekke problemstillinger, spesielt for biologisk utforskning av nye romruter. Dette vil kreve utvikling av nye metoder for biotelemetri (en metode for fjernstudie av biologiske fenomener og måling av biologiske indikatorer), etablering av implanterbare enheter for liten telemetri (et sett med teknologier som gjør det mulig å gi fjernmålinger og innsamling av informasjon) til operatøren eller brukeren), konvertering av ulike typer energi som oppstår i kroppen til den elektriske energien som er nødvendig for å drive slike enheter, nye metoder for å "komprimere" informasjon osv. Rombiologi vil også spille en ekstremt viktig rolle i utviklingen av biokomplekser, eller lukkede økologiske systemer med autotrofe og heterotrofe organismer, nødvendig for langtidsflyvninger.

1 av 9 Presentasjon om temaet:

Biologiens rolle i romutforskning

Lysbildebeskrivelse:

Biologiens rolle i romforskningen For å forstå biologiens rolle i romforskningen, må vi vende oss til rombiologien Rombiologi er et kompleks av hovedsakelig biologiske vitenskaper som studerer: 1) livsaktiviteten til terrestriske organismer i verdensrommet og under flygninger. på romfartøy 2) prinsipper for konstruksjon av biologiske systemer for å støtte livsfunksjonene til besetningsmedlemmer på romskip og stasjoner 3) utenomjordiske livsformer.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Rombiologi er en syntetisk vitenskap som har samlet prestasjonene til ulike grener av biologi, luftfartsmedisin, astronomi, geofysikk, radioelektronikk og mange andre vitenskaper til en helhet og skapt sine egne forskningsmetoder på grunnlag av disse. Det arbeides med rombiologi på ulike typer levende organismer, fra virus til pattedyr.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Rombiologiens primære oppgave er å studere påvirkningen av romfluktfaktorer (akselerasjon, vibrasjon, vektløshet, endret gassmiljø, begrenset mobilitet og fullstendig isolasjon i lukkede forseglede volumer, etc.) og det ytre rom (vakuum, stråling, redusert magnetfelt styrke osv.). Forskning i rombiologi utføres i laboratorieeksperimenter som i en eller annen grad reproduserer påvirkningen fra individuelle faktorer for romflukt og verdensrommet. Imidlertid er de mest betydningsfulle flybiologiske eksperimenter, der det er mulig å studere påvirkningen av et kompleks av uvanlige miljøfaktorer på en levende organisme.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Marsvin, mus, hunder, høyere planter og alger (chlorella), ulike mikroorganismer, plantefrø, isolerte menneske- og kaninvevskulturer og andre biologiske objekter ble sendt på flyvninger på kunstige jordsatellitter og romskip.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

I områdene der de gikk inn i bane, viste dyrene en økning i hjertefrekvens og respirasjon, som gradvis forsvant etter at romfartøyet gikk over til baneflyvning. Den viktigste umiddelbare effekten av akselerasjon er endringer i lungeventilasjon og omfordeling av blod i karsystemet, inkludert i lungesirkulasjonen, samt endringer i refleksreguleringen av blodsirkulasjonen. Normalisering av pulsen etter eksponering for akselerasjoner i null tyngdekraft skjer mye langsommere enn etter tester i en sentrifuge under jordforhold. Både gjennomsnitts- og absoluttverdiene av pulsfrekvensen i null tyngdekraft var lavere enn i de tilsvarende simuleringseksperimentene på jorden, og var preget av uttalte svingninger. En analyse av motoraktiviteten til hunder viste en ganske rask tilpasning til uvanlige forhold med vektløshet og gjenoppretting av evnen til å koordinere bevegelser. De samme resultatene ble oppnådd i forsøk på aper. Studier av betingede reflekser hos rotter og marsvin etter at de kom tilbake fra romflukt, har påvist fravær av endringer sammenlignet med eksperimenter før flygning.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Viktig for den videre utviklingen av den økofysiologiske forskningsretningen var eksperimenter på den sovjetiske biosatellitten "Cosmos-110" med to hunder om bord og på den amerikanske biosatellitten "Bios-3", som var en ape i løpet av de 22 dagene flukt ble hunder for første gang utsatt ikke bare for påvirkning uunngåelig iboende faktorer, men også en rekke spesielle påvirkninger (irritasjon av sinusnerven med elektrisk strøm, kompresjon av halspulsårene, etc.), som var ment å avklare funksjonene til nervøs regulering av blodsirkulasjonen i forhold med vektløshet. Blodtrykket i dyr ble registrert direkte. Under apenes flytur på Bios-3-biosatellitten, som varte i 8,5 dager, ble det oppdaget alvorlige endringer i søvn-våkne-sykluser (fragmentering av bevissthetstilstander, raske overganger fra døsighet til våkenhet, en merkbar reduksjon i søvnfaser forbundet med drømmer og dyp søvn), samt forstyrrelse av den daglige rytmen til noen fysiologiske prosesser. Dyrets død, som fulgte like etter den tidlige slutten av flyturen, skyldtes, ifølge en rekke eksperter, påvirkning av vektløshet, som førte til en omfordeling av blod i kroppen, tap av væske og forstyrrelser i metabolismen av kalium og natrium.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Genetiske studier utført på orbitale romflyvninger har vist at eksponering for verdensrommet har en stimulerende effekt på tørr løk og nigellafrø. Akselerasjon av celledeling ble oppdaget i frøplanter av erter, mais og hvete. I kulturen av en strålingsresistent rase av actinomycetes (bakterier) var det 6 ganger flere overlevende sporer og utviklende kolonier, mens det i en strålingssensitiv stamme (en ren kultur av virus, bakterier, andre mikroorganismer eller en cellekultur isolert kl. et bestemt tidspunkt og sted) var det en 12-dobling av de tilsvarende indikatorene. Studier etter flyging og analyse av den innhentede informasjonen viste at en langsiktig romflukt ledsages av høyt organiserte pattedyr av utvikling av detraining av det kardiovaskulære systemet, et brudd på vann-saltmetabolismen, spesielt en betydelig reduksjon i kalsium innhold i beinene.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Som et resultat av biologisk forskning utført på høyhøyde og ballistiske missiler, satellitter, satellitter og andre romfartøyer, ble det slått fast at en person kan leve og arbeide under romfartsforhold i relativt lang tid. Det har vist seg at vektløshet reduserer kroppens toleranse for fysisk aktivitet og gjør det vanskelig å omstille seg til forhold med normal (jordisk) tyngdekraft. Et viktig resultat av biologisk forskning i verdensrommet er konstateringen av at vektløshet ikke har mutagen aktivitet, i hvert fall i forhold til gen- og kromosommutasjoner. Ved forberedelse og gjennomføring av ytterligere økofysiologisk og økobiologisk forskning i romflyvninger, vil hovedoppmerksomheten bli viet til å studere påvirkningen av vektløshet på intracellulære prosesser, de biologiske effektene av tunge partikler med stor ladning, den daglige rytmen til fysiologiske og biologiske prosesser, og de kombinerte effektene av en rekke romfluktfaktorer.

Lysbilde nr

Lysbildebeskrivelse:

Forskning i rombiologi gjorde det mulig å utvikle en rekke beskyttelsestiltak og forberedte muligheten for sikker menneskelig flukt ut i verdensrommet, som ble utført av fly fra sovjetiske og deretter amerikanske skip med mennesker om bord. Betydningen av rombiologi slutter ikke der. Forskning på dette området vil fortsatt være spesielt nødvendig for å løse en rekke problemstillinger, spesielt for biologisk utforskning av nye romruter. Dette vil kreve utvikling av nye metoder for biotelemetri (en metode for fjernstudie av biologiske fenomener og måling av biologiske indikatorer), etablering av implanterbare enheter for liten telemetri (et sett med teknologier som gjør det mulig å gi fjernmålinger og innsamling av informasjon) til operatøren eller brukeren), konvertering av ulike typer energi som oppstår i kroppen til den elektriske energien som er nødvendig for å drive slike enheter, nye metoder for å "komprimere" informasjon osv. Rombiologi vil også spille en ekstremt viktig rolle i utviklingen av biokomplekser, eller lukkede økologiske systemer med autotrofe og heterotrofe organismer, nødvendig for langtidsflyvninger.

GOU Lyceum nr. 000

Kalininsky-distriktet i St. Petersburg

Forskningsarbeid

Medisinsk og biologisk forskning i rommet

Gurshev Oleg

Leder: biologilærer

St. Petersburg, 2011

Innledning 2

Begynnelsen på biomedisinsk forskning på midten av 1900-tallet. 3

Innvirkningen av romflukt på menneskekroppen. 6

Eksobiologi. 10

Utsikter for utvikling av forskning. 14

Liste over kilder som er brukt. 17

Vedlegg (presentasjon, eksperimenter) 18

Introduksjon

Rombiologi og medisin- en kompleks vitenskap som studerer egenskapene til menneskeliv og andre organismer i romfartsforhold. Hovedmålet med forskning innen rombiologi og medisin er utviklingen av midler og metoder for livsstøtte, bevaring av helsen og ytelsen til besetningsmedlemmer på romfartøy og stasjoner under flyvninger av ulik varighet og grad av kompleksitet. Rombiologi og medisin er uløselig knyttet til kosmonautikk, astronomi, astrofysikk, geofysikk, biologi, luftfartsmedisin og mange andre vitenskaper.

Temaets relevans er ganske stor i vårt moderne og fartsfylte 21. århundre.

Temaet «Medisinsk og biologisk forskning» har interessert meg de siste to årene, helt siden jeg bestemte meg for yrkesvalg, så jeg bestemte meg for å forske på dette temaet.

2011 er et jubileumsår – 50 år siden den første menneskelige flukten ut i verdensrommet.

Start av biomedisinsk forskning i midtenXXårhundre

Følgende milepæler regnes som utgangspunkt i utviklingen av rombiologi og medisin: 1949 - for første gang ble det mulig å drive biologisk forskning under rakettflyvninger; 1957 - for første gang ble en levende skapning (hunden Laika) sendt inn i en bane rundt jorden på den andre kunstige jordsatellitten; 1961 - den første bemannede flyturen til verdensrommet ble fullført. For å vitenskapelig underbygge muligheten for en medisinsk sikker menneskelig flukt ut i verdensrommet, ble tolerabiliteten av påvirkninger som er karakteristiske for oppskytingen, orbitalflyging, nedstigning og landing på jorden av romfartøy (SC) studert, og driften av biotelemetrisk utstyr og livstøtte. systemer for astronauter ble testet. Hovedoppmerksomheten ble rettet mot å studere effekten av vektløshet og kosmisk stråling på kroppen.

Laika (kosmonauthund) 1957

R resultatene oppnådd under biologiske eksperimenter på raketter, den andre kunstige satellitten (1957), roterende romfartøysatellitter (1960-1961), kombinert med data fra bakkebaserte kliniske, fysiologiske, psykologiske, hygieniske og andre studier, åpnet faktisk måten mennesket ut i verdensrommet. I tillegg gjorde biologiske eksperimenter i rommet på forberedelsesstadiet til den første menneskelige romflukt det mulig å identifisere en rekke funksjonelle endringer som skjer i kroppen under påvirkning av flyfaktorer, som var grunnlaget for planlegging av påfølgende eksperimenter på dyr og planteorganismer under flyvninger av bemannede romfartøyer, orbitale stasjoner og biosatellitter. Verdens første biologiske satellitt med et forsøksdyr - hunden "Laika". Lansert i bane 3. november 1957. Og ble der i 5 måneder. Satellitten eksisterte i bane til 14. april 1958. Satellitten hadde to radiosendere, et telemetrisystem, en programvareenhet, vitenskapelige instrumenter for å studere strålingen fra solen og kosmiske stråler, regenerering og termiske kontrollsystemer for å opprettholde forholdene i kabinen nødvendig for dyrets eksistens. Den første vitenskapelige informasjonen om tilstanden til en levende organisme under romfartsforhold ble innhentet.

Prestasjoner innen rombiologi og medisin var i stor grad forhåndsbestemte suksesser i utviklingen av bemannet astronautikk. Sammen med å fly , utført 12. april 1961, bør det bemerkes slike epokegjørende hendelser i astronautikkens historie, som landingen av astronauter 21. juli 1969 Armstrong(N. Armstrong) og Aldrina(E. Aldrin) til overflaten av Månen og mange måneder (opptil et år) fly av mannskaper ved Salyut og Mir orbital stasjoner. Dette ble mulig takket være utviklingen av det teoretiske grunnlaget for rombiologi og medisin, metodikken for å utføre medisinsk og biologisk forskning i romflyvninger, begrunnelsen og implementeringen av metoder for utvelgelse og forberedelse av astronauter før flyturen, samt utvikling av livsnødvendig utstyr, medisinsk overvåking og opprettholdelse av helsen og ytelsen til besetningsmedlemmer under flyging.

Team Apollo 11 (fra venstre til høyre): Neil. A. Armstrong, kommandomodulpilot Michael Collins, kommandør Edwin (Buzz) E. Aldrin.

Innvirkning av romflukt på menneskekroppen

Under romflukt blir menneskekroppen påvirket av et kompleks av faktorer relatert til flydynamikk (akselerasjon, vibrasjon, støy, vektløshet), opphold i et forseglet rom med begrenset volum (endret gassmiljø, hypokinesi, nevro-emosjonelt stress, etc.). ), samt faktorer i det ytre rom som habitat (kosmisk stråling, ultrafiolett stråling, etc.).

Ved begynnelsen og slutten av romflukt påvirkes kroppen av lineære akselerasjoner . Deres verdier, økningsgradient, tid og handlingsretning i løpet av oppskytningsperioden og innsetting av et romfartøy i lav-jordbane avhenger av egenskapene til raketten og romkomplekset, og i løpet av returperioden til jorden - på ballistisk egenskaper ved flyturen og typen romfartøy. Å utføre manøvrer i bane er også ledsaget av virkningen av akselerasjoner på kroppen, men størrelsen deres under flyvninger med moderne romfartøy er ubetydelige.

Lansering av romfartøyet Soyuz TMA-18 til den internasjonale romstasjonen fra Baikonur Cosmodrome

Grunnleggende informasjon om påvirkningen av akselerasjoner på menneskekroppen og metoder for beskyttelse mot deres negative effekter ble innhentet gjennom forskning innen luftfartsmedisin og rombiologi, bare supplert denne informasjonen. Det ble funnet at opphold i forhold med vektløshet, spesielt i lang tid, fører til en reduksjon i kroppens motstand mot effekten av akselerasjon. I denne forbindelse, noen dager før nedstigningen fra bane, bytter astronautene til et spesielt fysisk treningsregime, og rett før nedstigningen mottar de vann-salttilskudd for å øke graden av hydrering av kroppen og volumet av sirkulerende blod. Det er utviklet spesialstoler – støtter og anti-g-drakter, som sikrer økt toleranse for akselerasjon når astronauter kommer tilbake til jorden.

Blant alle faktorene ved romflukt er det konstante og praktisk talt irreproduserbare under laboratorieforhold vektløshet. Dens innflytelse på kroppen er mangfoldig. Både uspesifikke adaptive reaksjoner som er karakteristiske for kronisk stress og ulike spesifikke endringer oppstår på grunn av forstyrrelse av samspillet mellom kroppens sansesystemer, omfordeling av blod til øvre halvdel av kroppen, reduksjon av dynamisk og nesten fullstendig fjerning av statiske belastninger på muskel- og skjelettsystemet .

ISS sommeren 2008

Undersøkelser av kosmonauter og tallrike eksperimenter på dyr under flyvningene til Cosmos biosatellitter gjorde det mulig å fastslå at den ledende rollen i forekomsten av spesifikke reaksjoner kombinert i symptomkomplekset til romformen for reisesyke (bevegelsessyke) tilhører vestibulæren. apparater. Dette skyldes en økning i eksitabiliteten til otolith og halvsirkulære kanalreseptorer under vektløse forhold og en forstyrrelse i interaksjonen mellom den vestibulære analysatoren og andre sensoriske systemer i kroppen. Under forhold med vektløshet viser mennesker og dyr tegn på detraining av det kardiovaskulære systemet, en økning i blodvolum i karene i brystet, lunger i leveren og nyrene, endringer i cerebral sirkulasjon og en reduksjon i plasmavolum. På grunn av det faktum at under forhold med vektløshet endres utskillelsen av antidiuretisk hormon, aldosteron og nyrenes funksjonelle tilstand, hypohydrering av kroppen utvikler seg. Samtidig synker innholdet av ekstracellulær væske og utskillelsen av kalsium-, fosfor-, nitrogen-, natrium-, kalium- og magnesiumsalter fra kroppen øker. Endringer i muskel- og skjelettsystemet skjer hovedsakelig i de avdelingene som under normale livsforhold på jorden bærer den største statiske belastningen, det vil si musklene i ryggen og underekstremitetene, i beinene i underekstremitetene og ryggvirvlene. Det er en reduksjon i funksjonaliteten deres, en nedgang i hastigheten på periosteal beindannelse, osteoporose av det svampete stoffet, avkalking og andre endringer som fører til en reduksjon i den mekaniske styrken til bein.

I løpet av den innledende tilpasningsperioden til vektløshet (tar i gjennomsnitt ca. 7 dager), opplever omtrent annenhver kosmonaut svimmelhet, kvalme, ukoordinerte bevegelser, nedsatt oppfatning av kroppens plassering i rommet, en følelse av blodstrøm til hodet, problemer med nesepuste og tap av appetitt. I noen tilfeller fører dette til en nedgang i den samlede ytelsen, noe som gjør det vanskelig å utføre profesjonelle oppgaver. Allerede i den innledende fasen av flyvningen vises første tegn på endringer i muskler og bein i lemmene.

Ettersom varigheten av oppholdet i forhold med vektløshet øker, forsvinner mange ubehagelige opplevelser eller jevnes ut. På samme tid, hos nesten alle astronauter, hvis riktige tiltak ikke blir tatt, vil endringer i tilstanden til det kardiovaskulære systemet, metabolisme, muskel- og beinvev utvikle seg. For å forhindre ugunstige endringer, brukes et bredt spekter av forebyggende tiltak og midler: en vakuumtank, et sykkelergometer, en tredemølle, treningsdresser, en elektrisk muskelstimulator, treningsutvidere, salttilskudd osv. Dette lar deg opprettholde god helse og høyt ytelsesnivå for besetningsmedlemmer på langvarige romflyvninger.

En uunngåelig ledsagende faktor for enhver romflukt er hypokinesi - en begrensning av motorisk aktivitet, som, til tross for intens fysisk trening under flyturen, fører til generell avtrening og asteni i kroppen under vektløshetsforhold. Tallrike studier har vist at langvarig hypokinesi, skapt ved å ligge i sengen med hodet på skrå (-6°), har nesten samme effekt på menneskekroppen som langvarig vektløshet. Denne metoden for modellering under laboratorieforhold ble noen av de fysiologiske effektene av vektløshet mye brukt i USSR og USA. Den maksimale varigheten av et slikt modelleksperiment, utført ved Institutt for medisinske og biologiske problemer i USSRs helsedepartement, var ett år.

Et spesifikt problem er studiet av effekten av kosmisk stråling på kroppen. Dosimetriske og radiobiologiske eksperimenter gjorde det mulig å lage og implementere et system for å sikre strålesikkerhet ved romflyvninger, som inkluderer midler for dosimetrisk kontroll og lokal beskyttelse, strålebeskyttende medikamenter (radiobeskyttere).

Orbital stasjon "MIR"

Oppgavene til rombiologi og medisin inkluderer studiet av biologiske prinsipper og metoder for å skape kunstige habitater på romfartøy og stasjoner. For å gjøre dette velger de levende organismer som er lovende for inkludering som koblinger i et lukket økologisk system, studerer produktiviteten og bærekraften til populasjoner av disse organismene, modellerer eksperimentelle enhetlige systemer av levende og ikke-levende komponenter - biogeocenoser, bestemmer deres funksjonelle egenskaper og muligheter for praktisk bruk i romfart.

En slik retning for rombiologi og medisin som eksobiologi, som studerer tilstedeværelsen, distribusjonen, egenskapene og utviklingen av levende materie i universet, er også i ferd med å utvikle seg. Basert på bakkebaserte modelleksperimenter og studier i verdensrommet er det innhentet data som indikerer den teoretiske muligheten for eksistensen av organisk materiale utenfor biosfæren. Det gjennomføres også et program for å søke etter utenomjordiske sivilisasjoner ved å ta opp og analysere radiosignaler som kommer fra verdensrommet.

"Soyuz TMA-6"

Eksobiologi

Et av områdene innen rombiologi; leter etter levende stoffer og organiske stoffer i verdensrommet og på andre planeter. Hovedmålet med exobiologi er å få direkte eller indirekte bevis på eksistensen av liv i rommet. Grunnlaget for dette er oppdagelsen av forløpere til komplekse organiske molekyler (blåsyre, formaldehyd, etc.), som ble oppdaget i verdensrommet ved spektroskopiske metoder (totalt ble det funnet opptil 20 organiske forbindelser). Eksobiologimetoder er forskjellige og er utformet ikke bare for å oppdage fremmede manifestasjoner av liv, men også for å oppnå noen egenskaper ved mulige utenomjordiske organismer. For å anta at det eksisterer liv under utenomjordiske forhold, for eksempel på andre planeter i solsystemet, er det viktig å bestemme organismenes evne til å overleve ved å eksperimentelt reprodusere disse forholdene. Mange mikroorganismer kan eksistere ved temperaturer nær absolutt null og høy (opptil 80-95 ° C); sporene deres tåler dypt vakuum og langvarig tørking. De tåler mye høyere doser ioniserende stråling enn i verdensrommet. Utenomjordiske organismer vil sannsynligvis være mer tilpasningsdyktige til å leve i miljøer som inneholder lite vann. Anaerobe forhold tjener ikke som et hinder for utviklingen av liv, så det er teoretisk mulig å anta eksistensen i rommet av mikroorganismer med en rekke egenskaper som kan tilpasse seg uvanlige forhold ved å utvikle forskjellige beskyttelsesanordninger. Eksperimenter utført i USSR og USA ga ikke bevis på eksistensen av liv på Mars, det er ikke liv på Venus og Merkur, og det er usannsynlig på de gigantiske planetene, så vel som deres satellitter. I solsystemet er det sannsynligvis bare liv på jorden. I følge noen ideer er liv utenfor jorden bare mulig på vann-karbonbasis, karakteristisk for planeten vår. Et annet synspunkt utelukker ikke silisium-ammoniakkbasen, men menneskeheten har ennå ikke metoder for å oppdage utenomjordiske livsformer.

"Viking"

Vikingprogram

Vikingprogram- NASAs romprogram for å studere Mars, spesielt for tilstedeværelsen av liv på denne planeten. Programmet inkluderte oppskyting av to identiske romfartøy, Viking 1 og Viking 2, som skulle forske i bane og på overflaten av Mars. Viking-programmet var kulminasjonen av en serie oppdrag for å utforske Mars, som begynte i 1964 med Mariner 4, fortsatte med Mariner 6 og Mariner 7 i 1969, og med Mariner 9-baneoppdragene i 1971 og 1972 Vikingene tok sin plass i Mars-utforskningens historie som det første amerikanske romfartøyet som landet trygt på overflaten. Det var et av de mest informative og vellykkede oppdragene til den røde planeten, selv om den ikke klarte å oppdage liv på Mars.

Begge enhetene ble lansert i 1975 fra Cape Canaveral, Florida. Før flyturen ble landingene nøye sterilisert for å forhindre forurensning av Mars av jordiske livsformer. Flytiden tok litt mindre enn ett år og ankom Mars i 1976. Varigheten av Viking-oppdragene var planlagt til 90 dager etter landing, men hver enhet opererte betydelig lenger enn denne perioden. Viking-1 orbiteren opererte til 7. august 1980, nedstigningsbilen til 11. november 1982. Viking-2 orbiteren opererte til 25. juli 1978, og nedstigningsbilen til 11. april 1980.

Snødekt ørken på Mars. Bilde av Viking 2

BION-programmet

BION-programmet omfatter komplekse studier av dyre- og planteorganismer under flyginger av spesialiserte satellitter (biosatellitter) av hensyn til rombiologi, medisin og bioteknologi. Fra 1973 til 1996 ble 11 biosatellitter skutt ut i verdensrommet.

Ledende vitenskapelig institusjon: Statens vitenskapelige senter i den russiske føderasjonen - Institutt for medisinske og biologiske problemer ved det russiske vitenskapsakademiet (Moskva)
Designbyrå: GNP RKTs "TSSKB-Progress" (Samara)
Flyvarighet: fra 5 til 22,5 dager.
Lanseringssted: Plesetsk kosmodrom
Landingsområde: Kasakhstan
Deltakende land: Sovjetunionen, Russland, Bulgaria, Ungarn, Tyskland, Canada, Kina, Nederland, Polen, Romania, USA, Frankrike, Tsjekkoslovakia

Studier på rotter og aper på biosatellittflyvninger har vist at eksponering for vektløshet fører til betydelige, men reversible funksjonelle, strukturelle og metabolske endringer i muskler, bein, myokard og nevrosensoriske system hos pattedyr. Fenomenologien er beskrevet og mekanismen for utvikling av disse endringene studeres.

For første gang, i flyvningene til BION-biosatellitter, ble ideen om å skape kunstig gravitasjon (AG) satt ut i livet. I forsøk på rotter ble det slått fast at IST, skapt ved å rotere dyr i en sentrifuge, forhindrer utvikling av ugunstige endringer i muskler, bein og myokard.

Innenfor rammen av Russlands føderale romprogram for perioden 2006-2015. i seksjonen "Space Facilities for Fundamental Space Research", er fortsettelsen av BION-programmet planlagt oppskytninger av BION-M-romfartøyet i 2010, 2013 og 2016.

"BION"

Utsikter for forskningsutvikling

Det nåværende stadiet av utforskning og utforskning av det ytre rom er preget av en gradvis overgang fra lange orbitale flyvninger til interplanetære flyvninger, hvorav den nærmeste er sett på som ekspedisjon til Mars. I dette tilfellet endrer situasjonen seg radikalt. Det endres ikke bare objektivt, noe som er assosiert med en betydelig økning i varigheten av oppholdet i rommet, landing på en annen planet og retur til jorden, men også, noe som er veldig viktig, subjektivt, siden etter å ha forlatt den allerede kjente jordens bane, kosmonautene vil forbli (i et svært lite antall av en gruppe av deres kolleger) "ensomme" i universets store vidder.

Samtidig oppstår fundamentalt nye problemer forbundet med en kraftig økning i intensiteten av kosmisk stråling, behovet for å bruke fornybare kilder til oksygen, vann og mat, og viktigst av alt, løsningen av psykologiske og medisinske problemer.

DIV_ADBLOCK380">

Vanskeligheten med å kontrollere et slikt system i et begrenset hermetisk lukket volum er så stor at man ikke kan håpe på en rask implementering i praksis. Etter all sannsynlighet vil overgangen til et biologisk livstøttesystem skje gradvis etter hvert som dets individuelle ledd blir klare. På det første stadiet av utviklingen av BSZhO vil åpenbart den fysisk-kjemiske metoden for å produsere oksygen og utnytte karbondioksid bli erstattet av en biologisk. Som kjent er de viktigste "leverandørene" av oksygen høyere planter og fotosyntetiske encellede organismer. En vanskeligere oppgave er å fylle på vann og mat.

Drikkevann vil åpenbart være av "terrestrisk opprinnelse" i svært lang tid, og teknisk vann (brukt til husholdningsbehov) blir allerede etterfylt gjennom regenerering av atmosfærisk fuktighetskondensat (AMC), urin og andre kilder.

Naturligvis er hovedkomponenten i det fremtidige lukkede økologiske systemet planter. Studier på høyere planter og fotosyntetiske encellede organismer om bord på romfartøy har vist at under romfluktforhold går planter gjennom alle stadier av utviklingen, fra frøspiring til dannelse av primære organer, blomstring, befruktning og modning av en ny generasjon frø . Dermed ble den grunnleggende muligheten for å gjennomføre hele syklusen av planteutvikling (fra frø til frø) under mikrogravitasjonsforhold eksperimentelt bevist. Resultatene av romeksperimenter var så oppmuntrende at de gjorde det mulig for oss å konkludere allerede på begynnelsen av 80-tallet at utviklingen av biologiske livsstøttesystemer og opprettelsen på dette grunnlaget av et økologisk lukket system i et begrenset hermetisk volum ikke er en så vanskelig oppgave. Men over tid ble det åpenbart at problemet ikke kan løses fullstendig, i det minste før hovedparametrene som gjør det mulig å balansere massen og energistrømmene til dette systemet er bestemt (ved beregning eller eksperiment).

For å fylle på matforsyningen, må dyr også introduseres i systemet. Selvfølgelig bør disse i de første stadiene være "småstore" representanter for dyreverdenen - bløtdyr, fisk, fugler og senere, muligens kaniner og andre pattedyr.

Under interplanetariske flyvninger trenger astronauter derfor ikke bare å lære å dyrke planter, holde dyr og dyrke mikroorganismer, men også å utvikle en pålitelig måte å kontrollere "romarken". Og for å gjøre dette, må vi først finne ut hvordan en individuell organisme vokser og utvikler seg under romfluktforhold, og deretter hvilke krav hvert enkelt element i et lukket økologisk system stiller til samfunnet.

Min hovedoppgave i forskningsarbeidet mitt var å finne ut hvor interessant og spennende romutforskning har vært og hvor langt det fortsatt er å gå!

Hvis du bare forestiller deg mangfoldet av alle levende ting på planeten vår, hva kan du da anta om verdensrommet ...

Universet er så stort og ukjent at denne typen forskning er avgjørende for oss som lever på planeten Jorden. Men vi er bare helt i begynnelsen av reisen og vi har så mye å lære og se!

Gjennom tiden jeg gjorde dette arbeidet lærte jeg så mange interessante ting som jeg aldri hadde mistanke om, jeg lærte om fantastiske forskere som Carl Sagan, jeg lærte om de mest interessante romprogrammene som ble utført på 1900-tallet, både i USA og i USSR, lærte jeg mye om moderne programmer som BION og mye mer.

Forskningen fortsetter...

Liste over kilder som er brukt

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

4. Encyclopedia Universe ("ROSMEN")

5. Wikipedia nettsted (bilder)

6.Space ved årtusenskiftet. Dokumenter og materialer. M., internasjonale relasjoner (2000)

Søknad.

"Mars-overføring"

"Mars-overføring" Utvikling av en av koblingene til fremtidens biologisk-tekniske livsstøttesystem for astronauter.

Mål: Innhenting av nye data om prosessene for gass-væskeforsyning i rotbebodde miljøer under romfartsforhold

Oppgaver: Eksperimentell bestemmelse av kapillære diffusjonskoeffisienter av fuktighet og gasser

Forventede resultater: Opprettelse av en installasjon med et rotlevende miljø for dyrking av planter i forhold til mikrogravitasjonsforhold

· Sett "Eksperimentell kyvette" for å bestemme egenskapene til fuktighetsoverføring (bevegelseshastighet på impregneringsfronten og fuktighetsinnhold i individuelle soner)

LIV videokompleks for videoopptak av bevegelsen til impregneringsfronten

Mål: Bruken av ny datateknologi for å forbedre komforten til en astronauts opphold under en lang romflukt.

Oppgaver: Aktivering av spesifikke områder av hjernen som er ansvarlige for astronautens visuelle assosiasjoner knyttet til hans hjemsted og familie på jorden med en ytterligere økning i ytelsen hans. Analyse av astronautens tilstand i bane ved å teste med spesielle teknikker.

Vitenskapelig utstyr brukt:

Block EGE2 (individuell harddisk til en astronaut med et album med fotografier og et spørreskjema)

"VEST" Innhenting av data for utvikling av tiltak for å forhindre de negative effektene av flyforhold på helsen og ytelsen til ISS-mannskapet.

Mål: Evaluering av et nytt integrert klessystem av ulike typer materialer for bruk i romfartsmiljøer.

Oppgaver:

iført "VEST"-klær, spesielt designet for flyturen til den italienske kosmonauten R. Vittori på ISS RS; motta tilbakemelding fra astronauten angående psykologisk og fysiologisk velvære, det vil si komfort (bekvemmelighet), brukbarhet av klær; hennes estetikk; effektiviteten av varmebestandighet og fysisk hygiene om bord på stasjonen.

Forventede resultater: Bekreftelse av funksjonaliteten til det nye integrerte klessystemet "VEST", inkludert dets ergonomiske indikatorer i romfartsforhold, som vil redusere vekten og volumet av klær som er planlagt for bruk i langsiktige romflyvninger til ISS.