|
Наука формирует жизнь на Земле и за ее пределами
|
|
|
|
Более 25 лет люди непрерывно живут и работают на борту Международной космической станции, проводя исследования, которые меняют жизнь на Земле и определяют будущее исследований. От выращивания продуктов питания и секвенирования ДНК до изучения болезней и моделирования полетов на Марс - каждый эксперимент на борту орбитальной лаборатории расширяет наше понимание того, как люди могут процветать за пределами Земли, одновременно развивая науку и технологии, которые приносят пользу людям по всему миру.
|
|
|
|
Космическая станция предоставляет ученым лабораторию, не похожую ни на одну земную. В условиях микрогравитации клетки растут в трех измерениях, белки образуют кристаллы более высокого качества, а биологические системы раскрывают детали, скрытые гравитацией. Эти условия открывают новые пути изучения болезней и разработки методов лечения.
|
|
|
|
Астронавты и исследователи использовали орбитальную лабораторию для наблюдения за ростом раковых клеток, тестирования методов доставки лекарств и изучения белковых структур, связанных с такими заболеваниями, как болезнь Паркинсона и Альцгеймера. Одним из примеров является исследование Angiex Cancer Therapy, в ходе которого был протестирован препарат, предназначенный для воздействия на кровеносные сосуды, питающие опухоли. В условиях микрогравитации эндотелиальные клетки выживают дольше и ведут себя так же, как в организме человека, что дает исследователям более четкое представление о том, как работает терапия и безопасна ли она до проведения испытаний на людях.
|
|
|
|
|
|
|
Выращивание белковых кристаллов (PCG) является еще одной важной областью исследований, связанных с раком. Терапевтическое открытие NanoRacks-PCG и исследование кристаллов на орбите позволили расширить исследования в области лейкемии, рака молочной железы и кожи. Белковые кристаллы, выращенные в условиях микрогравитации, образуют более крупные и лучше организованные структуры, которые позволяют ученым определять мелкие структурные детали, определяющие разработку целенаправленных методов лечения.
|
|
|
|
Исследования на орбите также позволили получить представление о состоянии сердечно—сосудистой системы, заболеваниях костей и о том, как меняется иммунная система в космосе - знания, которые помогают медицине на Земле и готовят астронавтов к длительным полетам в дальний космос.
|
|
|
|
Превращая космос в исследовательскую лабораторию, ученые разрабатывают методы лечения, которые приносят пользу людям на Земле, и закладывают основу для обеспечения здоровья экипажа во время будущих полетов на Луну и Марс.
|
|
|
|
Для питания астронавтов в длительных полетах требуется нечто большее, чем просто упакованные блюда. Для этого требуются устойчивые системы, которые могут выращивать свежие продукты в космосе. Система выращивания овощей, известная как Veggie, представляет собой сад на космической станции, предназначенный для проверки того, как растения растут в условиях микрогравитации, а также для добавления свежих продуктов в рацион экипажа и улучшения самочувствия на орбите.
|
|
|
|
На сегодняшний день компания Veggie выпускает три вида салата-латука: из китайской капусты, горчицы мизуна, красной русской капусты и даже из цветов циннии. Астронавты ели выращенный в космосе салат-латук, горчицу, редис и перец чили, используя Veggie и Advanced Plant Habitat - более просторную и контролируемую камеру для выращивания, которая позволяет ученым более детально изучать сельскохозяйственные культуры.
|
|
|
|
Эти эксперименты с растениями прокладывают путь к созданию будущих лунных и марсианских теплиц, показывая, как микрогравитация влияет на развитие растений, доставку воды и питательных веществ, а также взаимодействие микроорганизмов. Они также приносят непосредственную пользу Земле, продвигая технологии ведения сельского хозяйства с контролируемой окружающей средой и вертикального земледелия, которые помогают сделать производство продуктов питания более эффективным и устойчивым в сложных условиях.
|
|
|
|
Понимание того, как меняется организм человека в космосе, имеет решающее значение для планирования длительных миссий. Исследование НАСА Twins предоставило беспрецедентную возможность исследовать соотношение природы и воспитания на орбите и на Земле. Астронавт НАСА Скотт Келли провел почти год на борту космической станции, в то время как его идентичный близнец, астронавт в отставке Марк Келли, оставался на Земле.
|
|
|
|
Сравнивая близнецов до, во время и после миссии, исследователи изучили изменения на геномном, физиологическом и поведенческом уровнях в рамках одного комплексного исследования. Результаты показали, что большинство изменений в организме Скотта вернулись к исходному уровню после его возвращения, но некоторые сохранились — например, изменения в экспрессии генов, длине теломер и реакциях иммунной системы.
|
|
|
|
Это исследование предоставило наиболее полное на сегодняшний день молекулярное представление о том, как человеческий организм адаптируется к космическим полетам. Его результаты могут стать руководством для программы исследований человека НАСА на долгие годы вперед, а также послужат основой для принятия мер по борьбе с радиацией, микрогравитацией и изоляцией. Это исследование может иметь значение и для здоровья на Земле — от понимания процессов старения и болезней до изучения методов лечения расстройств, связанных со стрессом, и черепно-мозговых травм.
|
|
|
|
Исследование Twins продемонстрировало устойчивость человеческого организма в космосе и продолжает формировать медицинский план экспедиции Artemis на Луну и будущих полетов на Марс.
|
|
|
|
Космическая станция, которая сама по себе является аналогом дальнего космоса, дополняет наземные аналоговые исследования, имитирующие условия космического полета. Наблюдения, результаты и проблемы, возникающие на космической станции, служат основой для научных вопросов и мер противодействия, которые ученые исследуют на Земле.
|
|
|
|
В настоящее время такая работа ведется в рамках миссии CHAPEA (аналог исследования здоровья экипажа и производительности), в рамках которой добровольцы живут и работают в марсианской среде обитания площадью 1700 квадратных футов, напечатанной на 3D-принтере, в течение примерно года. Первая команда CHAPEA провела 378 дней в изоляции в 2024 году, тестируя стратегии поддержания здоровья, выращивания продуктов питания и поддержания морального духа в условиях задержки связи.
|
|
|
|
Недавно НАСА запустило CHAPEA 2 с экипажем из четырех человек, который начал свою 378-дневную имитационную миссию на Марс в Джонсоне 19 октября 2025 года. Основываясь на уроках, извлеченных из первой миссии и десятилетий исследований на космической станции, они протестируют новые технологии и поведенческие контрмеры, которые помогут будущим исследователям преуспеть во время длительных миссий, подготовят астронавтов Artemis к путешествию на Луну и заложат основу для первых экспедиций человека на Марс.
|
|
|
|
Поддержание здоровья является главным приоритетом для всех астронавтов НАСА, но это особенно важно, когда они живут и работают на борту орбитальной лаборатории.
|
|
|
|
Экипажи часто проводят на борту орбитальной лаборатории продолжительные периоды времени, при этом средняя продолжительность полета составляет около шести месяцев и более. Во время таких длительных полетов, без постоянной нагрузки в виде земного притяжения, в организме человека происходит множество изменений. Правильное питание и физические упражнения - вот некоторые из способов смягчения этих последствий.
|
|
|
|
В НАСА есть команда врачей, психологов, диетологов, специалистов по физическим упражнениям и другого специализированного медицинского персонала, которые сотрудничают для обеспечения здоровья и физической формы астронавтов на станции. Этими командами руководит бортхирург НАСА, который регулярно следит за состоянием здоровья каждого члена экипажа во время полета и индивидуально подбирает диету и фитнес-программы, чтобы обеспечить приоритетность здоровья и безопасности во время пребывания в космосе.
|
|
|
|
Члены экипажа также участвуют в текущих исследованиях состояния здоровья и работоспособности, которые проводятся с целью улучшения понимания влияния длительных космических полетов на организм человека. Эти знания применимы к любой миссии с экипажем и помогут подготовить человечество к путешествиям дальше, чем когда-либо прежде, включая полеты на Луну и Марс.
|
|
|
|
В 2016 году астронавт НАСА Кейт Рубинс вошла в историю на борту орбитального аванпоста как первый человек, которому удалось секвенировать ДНК в космосе. Используя портативное устройство под названием MinION, она проанализировала образцы ДНК в условиях микрогравитации, доказав, что генетическое секвенирование впервые может быть проведено на низкой околоземной орбите.
|
|
|
|
Ее работа позволила усовершенствовать методы молекулярной диагностики в полете, длительного культивирования клеток и молекулярной биологии, такие как обработка жидкостей в условиях микрогравитации.
|
|
|
|
Возможность секвенирования ДНК на борту орбитальной лаборатории позволяет астронавтам и ученым выявлять микробы в режиме реального времени, следить за состоянием здоровья экипажа и изучать, как живые организмы адаптируются к космическим полетам. Эта же технология теперь поддерживает медицинскую диагностику и выявление заболеваний в отдаленных или экстремальных условиях на Земле.
|
|
|
|
Это исследование продолжается в рамках программы "Гены в космосе", в рамках которой студенты разрабатывают эксперименты с ДНК, которые проводятся на борту миссий НАСА. Каждое исследование основывается на достижениях Рубинса, открывая будущим исследователям путь к диагностике заболеваний, мониторингу состояния окружающей среды и поиску признаков жизни за пределами Земли.
|
|
|
|
Источник
|
