SpaceX запускает более 200 экспериментов в космос с космонавтами Crew-3 на Хэллоуин

КЕЙП-КАНАВЕРАЛ, Флорида. В этот Хэллоуин (31 октября) четверо астронавтов направляются на Международную космическую станцию (МКС), где они проведут шесть месяцев, проводя исследования для ученых на Земле. Во время своего пребывания международная команда будет работать над более чем 200 различными исследовательскими исследованиями.

Астронавты НАСА Раджа Чари, который будет командовать миссией, Том Маршберн и Кайла Бэррон вместе с астронавтом Европейского космического агентства (ЕКА) Матиасом Маурером составляют квартет астронавтов, которые присоединятся к экипажу 65-й экспедиции, уже находящемуся на борту космической станции.

Это будет первый космический полет для Чари, Бэррона и Маурера. Астронавты отправятся в миссию Crew-3 в орбитальную лабораторию космического корабля SpaceX Crew Dragon с площадки 39A в Космическом центре Кеннеди НАСА в 2:21 утра по восточному поясному времени (06:21 по Гринвичу) в воскресенье (31 октября).

Во время своего пребывания команда будет работать над сотнями экспериментов, включая новые медицинские исследования. Эти эксперименты помогут ученым здесь, на Земле, бороться с болезнями и помогут космическим агентствам во всем мире лучше понять, как космос влияет на человеческий организм, чтобы они могли лучше подготовить космонавтов к будущим длительным космическим путешествиям на Луну, Марс и другие места.

Среди исследовательских работ, над которыми будет работать команда, будет эксперимент по выращиванию кристаллов белка из Национального института рака. В рамках этого эксперимента, называемого равномерным ростом кристаллов белка (UPCG), крошечные кристаллы РНК (рибонуклеиновой кислоты) будут выращены в условиях микрогравитации, а затем исследованы с помощью мощного источника света, чтобы посмотреть на их трехмерную форму. Экипаж также изучит влияние улучшенной диеты во время космического полета на здоровье космонавта в рамках эксперимента по физиологии питания.

Астронавты запустят ракету SpaceX Falcon 9 в рамках третьего запуска экипажа для SpaceX, который последовал за успешным испытательным полетом корабля Crew Dragon в рамках миссии Demo-2 в мае 2020 года. Частная космическая компания является одной из них. два коммерческих партнера, с которыми НАСА заключило контракт на отправку своих астронавтов на космическую станцию ​​и с нее в рамках своей коммерческой программы экипажей, — другой — Boeing.

(Boeing еще не запускал астронавтов на своей капсуле экипажа Starliner; второй испытательный полет Starliner без экипажа был запланирован на август, но был приостановлен на неопределенный срок, так как команды продолжают попытки исправить застрявшие клапаны в двигательной системе транспортного средства.)

Программа коммерческих экипажей НАСА была создана не только для того, чтобы вернуть возможность запускать астронавтов обратно в США, но и для того, чтобы на космической станции можно было проводить больше исследований. НАСА заявляет, что, имея на станции четвертого члена экипажа из США, можно значительно увеличить объем научных исследований, проводимых в орбитальной лаборатории. «Одно из преимуществ, которое относительно новая программа коммерческих экипажей (CCP) предоставляет исследованиям на МКС, — это возможность запускать научные исследования вместе с экипажем», — Дэвид Брэди, младший научный сотрудник НАСА по программе Международной космической станции в Космическом центре Джонсона (АО). сказал репортерам во время научного брифинга, состоявшегося в четверг днем ​​(28 октября).

«И, имея возможность сделать это, мы увеличили нашу способность соответствовать графикам, основанным на потребностях наших исследователей, что способствует лучшему развитию науки».

По словам Брэди, предстоящий эксперимент по выращиванию кристаллов протеина является хорошим примером, поскольку эксперимент поднимается в космос с экипажем-3, а затем через неделю возвращается на Землю с астронавтами экипажа-2. У коммерческих автомобилей экипажа есть еще одно дополнительное преимущество: более быстрое время возврата для экспериментов. «Еще одним преимуществом программы CCP является то, что транспортный путь проходит близко к лаборатории», — сказал Брэди.

«Что касается автомобилей Dragon, наука начинается из Флориды, а затем извлекается недалеко от побережья Флориды, что идеально подходит для отправки образцов обратно в лабораторию». Эта возможность появилась благодаря некоторым улучшениям, полученным Crew Dragon и его грузовым аналогом. Каждая многоразовая капсула способна летать до пяти раз, и вместо того, чтобы быть найденной у побережья Калифорнии и затем перевезенной через всю страну на грузовиках, каждого Дракона вынимают из воды и затем доставляют на объект здесь, на мысе, где он готов к полету снова, в то время как научные данные отправляются исследователям всего через несколько часов после возвращения из космоса, по сравнению с другими кораблями и миссиями, которые могут занять несколько дней. Давайте посмотрим на некоторые научные исследования, которые космонавты Crew-2 будут выполнять в течение своего шестимесячного пребывания на орбите.

Рост кристаллов белка

С помощью мощных лазеров исследователи надеются определить трехмерную форму кристаллов протеина, выращенных в условиях микрогравитации. В рамках эксперимента UPCG исследователи вырастут в космосе кучу кристаллов РНК и отправят их обратно на Землю, где исследователи проанализируют их трехмерную атомную структуру. Это важно, потому что форма этих белков напрямую коррелирует с их биологическими функциями.

Когда формируются кристаллы протеина, существует ряд факторов, которые могут препятствовать их росту, что, в свою очередь, изменяет их структуру и в конечном итоге влияет на то, насколько хорошо они функционируют. В условиях микрогравитации кристаллы могут расти более равномерно, что позволяет производить более совершенные кристаллы, чем это было бы возможно при гравитации на Земле.

Это, в свою очередь, может привести к более совершенным методам лечения и лечения заболеваний, говорит Джейсон Р. Стагно, научный сотрудник Лаборатории структурной биофизики Национального института рака и исследователь проекта. Это исследование фокусируется на технологии рентгеновского лазера на свободных электронах (XFEL), которая позволяет визуализировать биологические молекулы, которые не могут быть выращены в большие кристаллы, такие как вирусы, наночастицы и отдельные молекулы (например, рибоза), и позволяет исследователям отслеживать с временным разрешением структурные изменения важных биологических молекул.

В рамках эксперимента исследователи сосредоточили внимание на РНК рибопереключателя, поскольку она контролирует экспрессию генов. Этот тип некодирующей РНК широко распространен у бактерий и может способствовать разработке новых антибиотиков, а также терапевтических переключателей на основе РНК. (Рибопереключатели называются «переключателями», потому что они могут включать и выключать гены посредством ряда структурных изменений, которые контролируются связыванием небольшой молекулы.)

«РНК похожа на выключатель света, и то, включен он или нет, определяется тем, с чем он взаимодействует», — сказал Стагно во время брифинга. «Так же, как камера с очень короткой выдержкой, мы попытаемся запечатлеть момент изменения структуры РНК в ответ на стимуляцию».

Исследовательская группа надеется снять своего рода мини-фильм о РНК. Для этого им нужны миллионы крошечных кристаллов, а не всего несколько больших, что обычно было в центре внимания других экспериментов по выращиванию белковых кристаллов на космических станциях.

Физиология питания

Грейс Дуглас, ведущий научный сотрудник исследовательской группы NASA Advanced Food Technology, изучает влияние диеты на реакцию человека на кишечную микробиоту и состояние питания во время космического полета. «Мы хотели начать этот эксперимент, потому что, глядя на текущие космические полеты, мы многому учимся», — сказала она.

«И кое-что из того, что мы узнаем, заключается в том, что у астронавтов действительно есть изменения в их иммунной системе, такие как нарушение регуляции иммунной системы, снижение функции иммунных клеток, потеря костей и мышц». Дуглас сказал, что эти изменения происходят в рамках шестимесячной миссии на МКС, поэтому по мере того, как человечество продвигается дальше в солнечную систему, исследователи хотят иметь возможность противодействовать этим проблемам и улучшать здоровье космонавтов. По ее словам, для этого лучше всего начать с диеты.

«То, что мы едим, ест наш микробиом», — говорит Дуглас. «[Микробиом] существенно влияет на все, поэтому, если мы придерживаемся правильной диеты, мы можем улучшить здоровье и работоспособность». В рационе космонавта обычно содержится больше обработанной пищи, поскольку она должна быть стабильной при хранении или иным образом выдерживать условия космических путешествий.

Дуглас говорит, что цель команды — предоставить астронавтам доступ к более здоровой пище, богатой омега-3 жирными кислотами, а также большему выбору фруктов и овощей, а затем определить влияние этого изменения на функцию иммунной системы и микробиом астронавта. в ходе миссии. Команда стремится сделать это путем поиска конкретных маркеров в биологических образцах, которые предоставляют астронавты.

Дуглас говорит, что они опробовали этот эксперимент по физиологии питания здесь, на земле, во время некоторых аналоговых миссий по исследованию человека здесь, на Земле, и заметили улучшения как в питательных, так и в когнитивных результатах. «И поэтому за 45 дней я могу сказать, что одним из очевидных результатов было снижение уровня холестерина и некоторых других питательных преимуществ, подобных этому. Так что довольно быстро вы можете начать видеть преимущества, просто увеличивая это количество фруктов и овощей. овощи и тому подобное », — сказала она.

Теперь Дуглас и ее команда хотят провести свой эксперимент по физиологии питания в космосе. «Некоторые из продуктов, которые были разработаны специально для поддержки этого исследования, — это некоторые сублимированные овощи, такие как мускатная тыква и сладкая и соленая капуста», — сказала она. «А затем были разработаны некоторые дополнительные рыбные продукты, такие как баррамунди, выращиваемая на фермах рыба, богатая тройками омега и имеющая менее рыбный вкус, чем традиционный лосось или тунец».

Датчик видеонаведения для смартфона

Гектор Гутьеррес, профессор механической и аэрокосмической инженерии в Технологическом институте Флориды, работал с Центром космических полетов им. Маршалла НАСА над разработкой программного датчика, который называется датчик видеонаведения для смартфона или SVGS. Цель их исследования — продемонстрировать, что можно иметь программный датчик, который можно использовать на нескольких платформах, который может рассчитывать положение и ориентацию освещенных маяков.

«Это очень ценное средство для предоставления инструкций и навигационной информации, когда вы выполняете маневры сближения с небольшим космическим кораблем, дронами или мобильными роботами», — говорит Гутьеррес. Он говорит, что, как следует из названия расследования, одна версия SVGS может быть развернута с помощью мобильного телефона. «Код может быть запрограммирован для запуска на сотовом телефоне в качестве приложения, которое использует камеру телефона для фотографирования цели, навигации и получения информации о местоположении и ориентации из двухмерных изображений, поступающих с телефона», — сказал он во время брифинга.

По словам Гутьерриеса, у большинства роботов будет несколько процессоров, и у многих из них будут камеры. Итак, SVGS — это технология, которую можно развернуть на различных платформах робототехники. «Мы собираемся продемонстрировать это, установив это на свободно летающем роботе, который в настоящее время находится на МКС, под названием Astrobee», — сказал он. Astrobee находится на станции более года и является заменой предыдущей группы свободно летающих роботов, называемых сферами.

Эти роботы используются для помощи в некоторых исследовательских исследованиях, таких как SVGS. Гутьериес говорит, что пчелы будут размещены в японском герметичном модуле (JPM) с четырьмя светодиодными маяками, которые будут использоваться для проведения серии из пяти маневров, которые будут выполнены для проверки датчиков.

Стандартные меры космического полета

Программа НАСА по исследованиям человека надеется снизить риск для здоровья человека, связанный с космическими полетами, путем опроса астронавтов и сбора данных с использованием технологий и средств, таких как умные часы, с настоящего момента и до конца космической станции. Риски, связанные с космическими полетами, могут быть вызваны множеством факторов, таких как отсутствие гравитации, излучения, изоляции и удержания, а также другой конструкцией космических аппаратов.

НАСА в течение многих лет собирало биологические образцы, медицинские данные и многое другое у своих астронавтов, чтобы лучше понять, как микрогравитация влияет на человеческий организм. Однако отличие этого проекта в том, что он охватывает несколько дисциплин. «Этот проект является сквозным, — сказал Жиль Клеман из Лионского центра нейробиологии во Франции. «И под этим мы подразумеваем, что мы собираем ответ не только от одной дисциплины, такой как мышцы, кости или иммунная система, но мы собираем ответ от всех дисциплин одновременно в физиологии, биологии человека и психологии».

По словам Клемента, астронавты, участвующие в расследовании, будут носить умные часы, которые они будут носить весь день (даже во время сна). Они будут делать это в течение двух недель каждые два месяца во время космического полета. Это поможет исследователям на земле измерить такие вещи, как продолжительность сна.

Клемент также говорит, что членов экипажа попросят ежемесячно опрашивать, как они взаимодействуют с командой, чтобы оценивать уравнения и производительность. «У нас также есть ноутбук на космической станции, на котором они могут протестировать более 10 различных нейрокогнитивных тестов, чтобы измерить время своей реакции, концентрацию внимания, рабочую память, пространственную ориентацию», — сказал он.

«Мы также собираем образцы крови и слюны, чтобы посмотреть на данный статус и функцию, а также на общий химический состав крови и мочи в разные периоды полета». Этот проект начался в 2018 году, и Клемент говорит, что исследователи уже собрали множество данных. Проект помогает команде предсказать такие вещи, как у астронавтов, которые могут иметь сердечно-сосудистые заболевания после возвращения домой, благодаря артериальным изменениям, вызванным радиацией и другим аспектам космического полета.