В четверг Международная космическая станция приняла в свой состав новый модуль российского производства под названием "Наука", предназначенный для проведения экспериментов в области биологии, физики и других отраслей знания. Что за опыты собрались проводить на орбите? И зачем вообще заниматься научными исследованиями в космосе?
"Наука" — 15-й по счету основной блок МКС — стала первым пополнением российского сегмента орбитальной станции с 2010 года, когда американский шаттл "Атлантис" доставил на орбиту стыковочно-грузовой модуль "Рассвет".
По размеру "Наука" сравнима с первыми, самыми крупными блоками МКС: длина модуля превышает 13 метров, максимальный диаметр — 4,25 метра, а его общий вес — больше 20 тонн.
Помимо жилого отсека (дополнительная каюта для космонавта позволит увеличить российский экипаж МКС до трех человек), на борту нового модуля находятся солнечные батареи (собственных источников энергии у россиян до сегодняшнего дня почти не было: электричеством их в основном снабжали американцы), система регенерации кислорода на шестерых человек, космическая мастерская и дополнительный, четвертый по счету туалет.
Впрочем, все вышеперечисленное — скорее приятное дополнение к основному функционалу, за счет которого "Наука" и получила свое название. Внутри модуля расположено целых 20 рабочих мест, специально оборудованных для проведения научных изысканий — проще говоря, постановки опытов. Основные направления исследований — квантовая физика, материаловедение, биоинженерия, космология и другие отрасли знания, в том числе сельское хозяйство.
Еще 13 рабочих мест размещены на внешней стороне модуля — для экспериментов, проводимых в условиях вакуума, — однако выходить в открытый космос для их использования не обязательно. Большую часть работ там можно будет выполнять при помощи робота-манипулятора, созданного для российского сегмента МКС Европейским космическим агентством и оснащенного четырьмя инфракрасными камерами.
Название робота ERA расшифровывается как "Европейская роботизированная рука" (European Robotic Arm), и рука эта — длиной 11 с лишним метров — позволяет перемещать в открытом космосе грузы весом до восьми тонн, в том числе самих космонавтов, или управляться с техникой.
Движения робота можно программировать заранее, а можно управлять им вручную, в режиме реального времени. Причем с очень высокой точностью: максимальное отклонение от намеченной цели не превышает всего полсантиметра.
Наука на орбите
Проведение научных экспериментов было одной из основных целей создания Международной космической станции.
Если когда-нибудь человечеству придется покинуть Землю, чтобы заняться освоением других планет, первым делом туда нужно как-то добраться. Учитывая, что путешествие будет неблизким (даже до ближайшего к нам Марса лететь по меньшей мере полгода), будущим колонизаторам придется подолгу жить в условиях, разительно отличающихся от тех, к которым мы привыкли и в которых прошла вся известная нам эволюция.
Как поведут себя живые организмы в условиях вакуума, микрогравитации, не отфильтрованного атмосферой и магнитным полем космического излучения? Ответить на эти и многие другие вопросы, возникающие в связи с освоением космоса, можно лишь опытным путем — а воссоздать условия космического полета для проведения экспериментов на Земле практически невозможно.
Именно поэтому опыты было решено проводить прямо в космосе — так сказать, в условиях, максимально приближенных к боевым. Для этого ученых было необходимо обеспечить не только соответствующим оборудованием, но и условиями, позволяющими жить и работать на орбите продолжительное время. Так родилась идея постоянно обитаемой орбитальной станции, экипаж которой можно было бы периодически заменять при помощи транспортных кораблей.
В годы холодной войны обе противоборствующие сверхдержавы — СССР и США — сделали несколько попыток реализовать подобный проект собственными силами, без привлечения партнеров из-за рубежа. Однако создание орбитальной станции оказалось делом невероятно сложным и затратным, и в начале 1990-х годов усилия было решено объединить.
История Международной космической станции началась в декабре 1998-го, когда к российскому блоку "Заря" (построенному на деньги США и формально до сих пор принадлежащему НАСА) пристыковался американский модуль "Юнити".
С тех пор станция разрослась почти в восемь раз. Российский сегмент МКС насчитывает пять модулей: "Заря", "Звезда", "Поиск", "Рассвет" и "Наука". В американском сегменте модулей 10, из которых два ("Леонардо" и "Коламбус") принадлежат Европейскому космическому агентству и еще один ("Кибо") — Японскому агентству аэрокосмических исследований.
Лабораторных модулей, отведенных исключительно под научные эксперименты, три: европейский "Коламбус", японский "Кибо" и американский "Дестини" — в общей сложности более 40 рабочих мест. На весь российский сегмент станции лабораторных мест до последнего времени приходилось всего шесть: пять в "Рассвете" и одно — в "Поиске".
"Мираж", "Мутация" и "Капля"
За два десятилетия существования МКС на станции было проведено несколько сотен экспериментов, по результатам которых написано более 5500 научных статей. Примерно половина из них связана с изучением того, как ведут себя в условиях космического полета живые клетки и целые организмы: как у них происходит обмен веществ, как ведут себя заключенные в них жидкости, как усваиваются лекарства и т.п.
Например, в ходе эксперимента "Аквариум" ученые пытались выяснить, насколько хорошо сохраняются на орбите животные и растения в "состоянии биологического покоя" — проще говоря, погруженные в спячку.
Один из самых известных опытов российских космонавтов — изучение ДНК плодовых мушек-дрозофил в попытке понять, какие гены позволяют лучше переносить длительное нахождение на борту космического корабля. Как объясняется в описании эксперимента, в будущем генетический анализ пригодится для лучшего отбора членов экипажа.
Генетические исследования продолжат на борту модуля "Наука": один из запланированных россиянами экспериментов, "Мутация", займется изучением того, как изменяется под воздействием космической радиации геном микробов.
Излучение — основная опасность, угрожающая космонавтам в ходе длительных перелетов. Способы защититься от жесткой космической радиации будут искать в ходе эксперимента "БТН-Нейтрон-2". Заодно на внешней стороне научного модуля можно будет опробовать, насколько устойчивыми к экстремальным условиям окажутся новые смазочные материалы.
Отдельный эксперимент посвящен изучению весьма необычной разновидности углерода — фуллерена. Его молекулы представляют собой замкнутые многогранники, сложенные из 60 или 70 углеродных атомов, с уникальными физическими свойствами.
Выращивать съедобные растения на орбите научились довольно давно: вот уже несколько лет в рацион астронавтов входят овощи, выращенные ими собственноручно прямо на борту МКС. Теперь экспериментируют с методами посадки: опыт по компактному выращиванию салата в конвейерной оранжерее носит название "Витацикл-Т".
Самый амбициозный проект россиян, "Перепел", ставит своей целью вывести в условиях микрогравитации птенцов японского перепела. Похожий эксперимент уже был проведен на орбитальной станции "Мир": космонавты выявили нарушения в развитии зародыша, но не смогли точно опеределить их причину. Кроме того, родившиеся тогда птенцы не смогли адаптироваться к невесомости — эту проблему попытаются решить за счет новой конструкции инкубатора.
Пока на земле Россия и США независимо друг от друга ведут разработку ракетного двигателя, работающего на ядерном топливе, экипаж МКС займется разработкой охлаждающей системы, которая могла бы такой двигатель остудить. Эти работы пройдут в рамках эксперимента "Капля-2".
Сразу два опыта ("Вампир" и "Мираж") посвящены технологии получения в космосе полупроводников. Специально для этого на "Науке" установлена мощная электровакуумная печь, где будут смешивать цинк, кадмий и теллур. В условиях невесомости выращенные из этого сплава кристаллы должны получаться значительно более чистыми, чем можно получить на Земле. Ученые надеются, что изготовленные из них датчики инфракрасного излучения смогут работать даже при комнатной температуре.
