Поскольку мир отмечает два десятилетия пребывания людей на орбите вокруг Земли на Международной космической станции, будет вполне логичным вспомнить о нескольких ключевых исследований првоеденных за это время. Ограничимся, пожалуй, 20 экспериментами — в соответсвии с отмечаемой датой.
В ноябре 2000 года первый человек вошел на двухмодульную Международную космическую станцию, и всего три месяца спустя ESA провело свой первый эксперимент.
Brain-DTI
В этом исследовании проводилось сканирование мозга астронавтов, чтобы измерить "пластичность" или скорость адаптации их мозга к новым входным данным. Обнадеживающий вывод состоит в том, что мозг на удивление хорошо адаптируется, хотя исследования намекают, что эффекты пребывания в невесомости навсегда останутся в мозгу.
42 — это ответ
Биолаборатория в Колумбусе была использована для исследования времени, которое требуется иммунным клеткам млекопитающих, чтобы адаптироваться к микрогравитации: 42 секунды. По совпадению смысл жизни согласно роману Дугласа Адамса "Автостопом по Галактике" так же формулируется как "42". Но самым интересным совпадением было то, что номер экспедиции космической станции, которая провела эксперимент был тоже 42!
Циркадные ритмы
Этот эксперимент отслеживает температуру тела астронавта, чтобы узнать о наших внутренних часах. Новый неинвазивный термометр был разработан и выпущен на рынок на Земле, чтобы получить результаты, которые поразили исследователей, поскольку он показал устойчивое повышение температуры тела.
Эндотелиальные клетки
Исследование клеток, которые выстилают наши кровеносные сосуды, помогает понять, как и почему они сокращаются и расширяются, и почему они уменьшают функциональность в старости на Земле.
Растущие кровеносные сосуды
Не довольствуясь просто наблюдением за кровеносными сосудами, как насчет выращивания новых в космосе? Этот эксперимент использовал невесомость, чтобы увидеть, можем ли мы вырастить новые трехмерные органы. На Земле гравитация тянет клетки вниз, делая 3D-структуры более трудными для достижения в лаборатории.
Крепкий сон
Сон важен, а бдительность тем более, если вы собираетесь пристыковать два космических корабля на расстоянии многих миллионов километров от Земли. Но как вы обеспечиваете астронавтам хороший ночной сон, когда видимое с Международной космической станции солнце садится 16 раз в день? Структура, свет и химические средства, если это необходимо — вот и ответ на этот вопрос. Все эти рекомендаци применимы и на Земле.
Vessel-ID
Этот эксперимент не является исследованием людей, но он буквально спас жизни. Приемник глобального мониторинга движения судов был протестирован за пределами лаборатории Колумба и принял сигнал бедствия с рыболовецкого судна; затем были уведомлены поисково-спасательные службы. То, что мы узнали из этого эксперимента, послужило основой для создания автономного спутника.
Перегрузка иммунной системы
В эксперименте Immuno использовался целостный подход к исследованию стресса с использованием опросников, образцов крови и показаний температуры астронавтов, показывающих, что иммунная система выходит из строя. В силу необходимости исследователи разработали новые способы анализа небольших количеств крови, чтобы не истощать и без того ограниченные запасы астронавтов. Теперь оборудование и используемые методы передаются медицинскому сообществу, чтобы помочь в уходе за новорожденными из группы риска, у которых еще меньше крови для анализа.
Остеопороз – соль вредна
Кости астронавта проходят через ускоренный остеопороз во время космического полета. Эта болезнь обходится Европе примерно в 25 миллиардов евро в год и обычно поражает пожилых людей, приводя к хрупким костям, сломанным бедрам и рукам от падений. Изучение астронавтов в космосе показало, что кислотность в организме ускоряет потерю костной массы, и вы можете противодействовать этой кислотности, употребляя меньше соли или принимая таблетки бикарбоната в качестве простой профилактической меры. На Земле исследование заняло бы десятилетия, чтобы увидеть результаты, но ускоренное старение, наблюдаемое у астронавтов, позволяет исследователям быстро проверять идеи.
3D-сканер костей
Чтобы более детально провести вышеописанное исследование, эксперименты EDOS-1 и 2 потребовали более совершенных медицинских сканеров, чтобы увидеть более тонкую структуру костей астронавтов, поэтому они создали совершенно новый прибор. Xtreme CT scanner ESA может показать микроскопическую архитектуру костей и их прочность. Технология применяется для мониторинга структуры скелета не толкьо в космосе, но и на Земле.
Дрожжи
Другой эксперимент в биолаборатории исследовал штаммы дрожжей, которые веками использовались для приготовления хлеба и напитков. Неудивительно, что в условиях микрогравитации дрожжи проявляли признаки стресса и имели проблемы с построением клеточных стенок. Клетки направляли свою энергию на восстановление самих себя и росли не так быстро. Анализируя штаммы, которые лучше функционировали в условиях микрогравитации, исследователи смогли выявить гены, которые можно было бы использовать для более длительных космических полетов. Космические дрожжи могут быть выращены для будущих миссий на далекие планеты.
5-LOX
Фермент 5-LOX регулирует продолжительность жизни человеческих клеток. Большинство человеческих клеток делятся и регенерируют, но количество раз, когда они реплицируются, ограничено. Итальянские исследователи хотели выяснить, как этот фермент влияет на здоровье астронавтов в космосе, и обнаружили, что клетки, летающие в космосе, показывают большую активность 5-LOX, чем центрифугированные образцы, что дает ученым целевой фермент, который может играть роль в ослаблении иммунной системы. Фермент может быть заблокирован существующими лекарствами, поэтому использование этих результатов для улучшения здоровья человека является близкой реальностью. Кто знает, какие таблетки для продления жизни могут быть разработаны в будущем, и все это благодаря двухдневному космическому эксперименту.
Поиск ключа
Подобный эксперимент позволил иммунным клеткам пройти через искусственную гравитацию в космосе и показал, что специфический передатчик в клетках, называемый Rel/NF-kB-путь, перестает работать в невесомости. Поиск того, какой ген делает то, что похоже на поиск правильного ключа, чтобы подогнать замочную скважину, еще не найдя замочную скважину. Изучение клеток, которые летали на Международной космической станции, ставит исследователей на правильный путь к поиску ключа к тому, как работает наша иммунная система. Фармацевтическая промышленность могла бы также найти гены, которые должны быть активны для борьбы с конкретными заболеваниями и продавать индивидуальные антитела.
Лазерное зрение
Куда смотрят астронавты в космосе? Простой вопрос для науки, но чтобы ответить на него, исследовательская группа, стоящая за этим экспериментом, должна была постоянно следить за глазами астронавтов. Для этих космических исследований было разработано новое оборудование, и теперь оно используется почти во всех лазерных хирургических операциях на глазах в Европе, где хирургическая точность играет ключевую роль.
Дистанционная диагностика
Поддержание астронавта в хорошей форме и его лечение на расстоянии — это задача летного хирурга на Земле. Не все астронавты могут быть врачами, поэтому для диагностики, а также для исследования здоровья человека требуются небольшие, простые в использовании аппараты. За последние два десятилетия были достигнуты большие успехи в ультразвуковых аппаратах, пульсометрах, термометрах, а также в работе и отправке данных медицинским работникам за многие тысячи километров. Аппарат Tempus Pro является кульминацией этого и может быть одинаково эффективно использован по всей нашей планете.
Оставаться сильным
Сильные мышцы — это результат тяжелой работы на Земле — и еще более тяжелой в космосе, где определенные мышцы, используемые для ходьбы или сидения, не нужны в невесомости, “антигравитационные мышцы”. Исследования показали, что астронавты испытывают до 20% потери мышечной массы только в краткосрочных миссиях, что вызывает беспокойство у астронавта, собирающегося приземлиться на Марс после девятимесячного полета. Эксперимент по биопсии мышц исследует, как клетки взаимодействуют (так называемые сигнальные пути). Исследователи подозревают, что клеточная коммуникация связана с ощущением гравитации и что клетки меньше общаются в пространстве. Исследование все еще продолжается, но у научной команды уже есть изображения биопсий мышц, которые показывают увеличенные внутримышечные пространства тканей после полета, что является первоначальным подтверждением их гипотезы.
Здоровье легких
Как легкие адаптируются к космическим полетам? Это шведское исследование поместило астронавтов в воздушный шлюз космической станции и откачало воздух, чтобы уменьшить давление, показав удивительные результаты в выдыхаемом уровне оксида азота. Исследователи разработали препарат с уникальным избирательным эффектом в легочном кровообращении. Препарат расширяет кровеносные сосуды и противодействует угрожающему жизни повышению местного артериального давления. На Луне и Марсе легкие астронавтов могут легко раздражаться или воспаляться частицами пыли, поскольку они не оседают на землю, а циркулируют бесконечно.
Пожилой возраст
Наш мозг все время меняется — нервы и соединительные клетки перестраиваются под каждый новый опыт, но в старости они становятся менее гибкими. Ученые заглянули внутрь голов астронавтов для эксперимента Neurospat, чтобы понять, как они адаптируются к новой среде обитания, и разработали новые инструменты для тестирования пространственного познания, которые окажут большую помощь нашему стареющему мозгу.
Люди чище, чем мы думали
Вот уже двадцать лет люди живут на закрытой Международной космической станции — без душа, чтобы помыться. На Земле нет места, где исследователи могли бы изучить, как бактерии эволюционируют и живут в такой тесной среде. Беспокойство по поводу безудержного роста бактерий всегда присутствует, но оказывается, что это не так уж плохо, поскольку около 55 видов бактерий находят здоровое равновесие вокруг космической станции. Но это не отменяет того, что проводятся исследования в области легко очищаемых материалов, которые будут держать бактерии в узде.
Смешать это!
Эта серия экспериментов основана на физике, но изучение того, как жидкости смешиваются на молекулярном уровне, улучшает срок годности лекарств на земле. Эксперименты SODI по существу наблюдают две жидкости вместе в невесомости. Поскольку эти две жидкости постоянно смешиваются и мешают друг другу, результаты представляют интерес для компаний, разрабатывающих лекарства на основе антител, которые, как известно, являются нестабильными жидкостями.
Это лишь небольшая часть европейских экспериментов, проводимых на Международной космической станции, которые сосредоточены на исследованиях человека. С момента запуска первого модуля Европейское космическое агентство провело около 400 исследований, а еще тысячи — под руководством четырех других космических агентств, которые вместе работают над поддержанием космической станции в воздухе: NASA , Роскосмос, JAXA (Япония) и Канадское космическое агентство.
