Shopping Cart
The organic foods products are limited
Sub Total:
$240.00
Total:
$240.00
The organic foods products are limited
LISТип объекта: Полезная нагрузка |
ББ-1ФТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ББ-1Ф (разработчик – ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП РАН) предназначена для проведения биологических экспериментов по изучению влияния микрогравитации на живые системы различных уровней эволюционного развития. НА ББ-1Ф включает 4 блока ББ-1 и 6 блоков ББ-2. Объектами исследования в аппаратуре ББ-1Ф №1 и №2 являются беспозвоночные животные, в аппаратуре ББ-1Ф № 3 и № 4 - культуры клеток растительной ткани, микроорганизмы и насекомые. Научная аппаратура ББ-1Ф является полностью автономной и размещается внутри спускаемого аппарата КА «Фотон-М» №4. При помощи научной аппаратуры ББ-1Ф будут поставлены космические эксперименты:
В результате проведения этих космических экспериментов есть ожидания: во-первых, получить очень ценный материал для генетических исследований, которые должны послужить основанием для формирования дальнейшей программы освоения космоса с точки зрения пределов выживаемости современных форм жизни и рекомендаций в отношении отбора кандидатов на совершение долговременных космических полётов; во-вторых, получить новый импульс развитию интереса у школьников к изучению цикла биологических наук и к исследованиям космоса. |
БЕЛКАТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура БЕЛКА предназначена для получения совершенных по структуре монокристаллов белков, пригодных для рентгеноструктурного анализа, получения биокристаллических пленок из объемного раствора на подложках с использованием эффекта искусственной эпитаксии. В результате проведения полёта должна получить дополнительную квалификацию На БЕЛКА и должны быть отработаны в условиях космического полёта методики кристаллизации большого количества (по наименованиям) белков в интересах фундаментальной и прикладной биологии, медицины, фармакологии и микроэлектроники. Эта научная аппаратура представляет собой автоматическую установку, обеспечивающую проведение исследований по выращиванию кристаллов белков методами жидкостной диффузии и диффузии из газовой среды при прецизионном поддержании заданных температурных условий кристаллизации. Она делится на две составляющих, в свою очередь включающих следующие основные части:
В научной аппаратуре БЕЛКА обеспечивается постоянная температура термостатирования модулей кристаллизации во время хранения и на всех фазах проведения эксперимента в диапазоне температур от +4°С до +20оС. В космических экспериментах на борту КА «Фотон-М» №4 будут кристаллизоваться в общей сложности тридцать белков – то есть запланировано проведение тридцати космических экспериментов научной программы «БЕЛКА». Примеры изучаемых белков:
Постановщиками космических экспериментов являются Институт кристаллографии РАН/Филиал ИК РАН – НИЦ КМ и НИЦ «Курчатовский институт», в эксперименте принимают участие специалисты ФГУП «ЦЭНКИ»-НИИСК. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это данные наблюдаемых процессов кристаллизации белков, а также информация о характеристиках процессов в запоминающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
БИОКОНТ-Б2Тип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура БИОКОНТ-Б2 предназначена для исследования фототропических реакций побегов мха и ростовых паттернов гаметофитов мхов в условиях космического полёта - невесомости, проникающей космической радиации и искусственно создаваемой гипомагнитной обстановки. В ходе экспериментальной программы с использованием научной аппаратуры БИОКОНТ-Б2 будут исследоваться два вида мхов: Physcomitrellapatens и Ceratodonpurpurens. Будут проведены два космических эксперимента - «Грависенсор» и «Фитопротеомика». КЭ «Грависенсор» посвящен исследованию фототропической реакции на освещение проростков мха белым, дальним красным, красным, синим светом по специальной циклограмме, при этом будет продолжено изучение особенностей реагирования растений на свет разной длины волны для выявления оптимальной чувствительности фототропической реакции. Задачами проведения КЭ «Фитопротеомика» является продолжение исследований роста растений при отсутствии освещения в условиях микрогравитации, когда грави- и фоточувствительные рецепторы ростовых клеток не возбуждаются. В итоге проведения КЭ «Фитопротеомика» будут определены формы и величины прироста массы мха в зависимости от вида мха. Постановщиками этих космических экспериментов являются специалисты ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП РАН и МГУ совместно со специалистами ФГУП ЦНИИмаш. Аппаратура представляет собой модернизированные биоконтейнеры НА БИОКОНТ-Б, которые успешно прошли лётные испытания в полёте КА «Бион-М» № 1. Освещение растений ведётся светодиодами; при этом используются пять боковых базовых светодиодов и три верховых. Вид растений снимается пакетами кадров, включение которых регистрируется телеметрически. Сигналы с камер записываются поочерёдно двумя видеорегистраторами. Расшифровка механизма фототропических реакций растений позволит обеспечить оптимальные условия для выращивания растительной продукции в земных и космических оранжереях, а также целенаправленно проводить селекцию сельскохозяйственных культур. Уже полученные в космических экспериментах результаты свидетельствуют о важности данного направления исследований как для фундаментальной, так и практической биологии. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это данные видеонаблюдений за биообъектами, а также информация об их характеристиках в запоминающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о температуре внутри контейнеров и о состоянии функционирования научной аппаратуры. |
БИОКОНТ-ФЭТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура БИОКОНТ-ФЭ предназначена для проведения космических экспериментов с микроорганизмами. Постановщиками этих экспериментов являются ОАО «Биохиммаш», ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП РАН и ГНЦ РФ ФГУП Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетика), в экспериментах участвуют специалисты ФГУП ЦНИИмаш. Комплект НА БИОКОНТ-ФЭ состоит из четырёх блоков, в которых имеются полости для размещения чашек Петри и пробирок Эрлиха с биоматериалами. Размещённый биоматериал находится при стабилизированной температуре 28±0,5 ºС, причём половина каждого вида биоматериала находится в полостях, экранированных от магнитных полей. Для определения поглощённой дозы радиации в аппаратуре размещаются литий-фторные дозиметры ДТГ; а для определения дозы вторичного ионизирующего излучения – нитрат-целлюлозные плёнки марки СН-85 Кодак. Аппаратура размещается внутри спускаемого аппарата КА «Фотон-М» №4. В полёте будут исследоваться:
Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это прошедшие экспонирование в специальных условиях образцы биологических объектов. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
БИОКУЛЬТИВАТОРТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура БИОКУЛЬТИВАТОР предназначена для изучения процесса биодеградации полиэтиленовой пленки микроорганизмами без внесения дополнительных ингредиентов и принудительного удаления продуктов метаболизма в условиях космического полета (КЭ «Биотрансформация»). Постановщиком КЭ «Биотрансформация» является ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП РАН, участие в эксперименте принимают ОАО Институт «Прикладной биохимии и машиностроения» (ОАО "Биохиммаш") и специалисты ООО НПП «БиоТехСис». В результате эксперимента будет дана оценка эффективности микробной декомпозиции биодеградируемого полимера в условиях космического полета, определён химический состав продуктов биодеградации и сделаны предварительные выводы о возможности микробной доочистки жидких продуктов первичной биотрансформации. Научная аппаратура БИОКУЛЬТИВАТОР представляет собой емкость со штуцерами (биореактор), встроенную в корпус-термостат. Для перемешивания используется магнитная мешалка. Для стабилизации температуры в процессе эксперимента используется встроенный термостат. Управление процессом осуществляется при помощи блока управления и питания, встроенного в корпус-термостат. Объем камеры биореактора составляет 180 мл. НА БИОКУЛЬТИВАТОР функционирует в автоматическом режиме после установки на борт. После подключения к бортовой сети научная аппаратура работает в «спящем» режиме, а после выведения спутника на рабочую орбиту происходит запуск по установленной дате и времени режима термостатирования, периодически включается режим перемешивания; а через 60 суток полёта установка переходит в «спящий» режим. (Режим перемешивания должен включаться на 1 час каждые сутки полёта. Скорость перемешивания равна 1 обороту в секунду. Термостат стабилизирует температуру биореактора при +26°С и выключается при превышении указанной величины.) В настоящее время отсутствуют технологии утилизации отходов в пилотируемых космических средствах. А эта задача вскоре приобретёт особенную актуальность при начале создания цикла технологий, предназначенных для пилотируемых межпланетных полетов. В ходе этих полётов количество отходов будет накапливаться в линейной прогрессии из-за отсутствия возможности их утилизации (существуют определённые ограничения по вопросам «космического мусора» на межпланетных траекториях). Поэтому необходимо создание надежных технологий по утилизации этих отходов на борту с образованием продуктов утилизации, дополняющих возможности применяемых в настоящее время регенеративных и физико-химических систем жизнеобеспечения. Приоритетными технологиями в данном направлении является аэробная или анаэробная термо - и мезофильная микробная деградация и последующая аэробная или анаэробная доочистка жидких продуктов биодеградации. Объектом исследований в эксперименте «Биотрансформация» являются культуры аэробных бактерий, осуществляющие микробную декомпозицию биодеградируемого полимерного материала, используемого в качестве упаковочного средства. Результатом ферментации биодеградируемого полимерного материала должно быть уменьшение сухой массы субстрата, прирост биомассы и наличие жидких продуктов биотрансформации в составе культуральной жидкости. Под влиянием микрогравитации и космического излучения микроорганизмы-биодеструкторы с высокой вероятностью изменят свои ферментационные свойства, соответственно, вероятны изменения в динамике процессов декомпозиции, качественного и количественного состава метаболитов микробных культур. Исходя из данных, полученных в ходе предложенного эксперимента, можно будет судить о возможности и эффективности микробной декомпозиции полимерного упаковочного материала в условиях будущих пилотируемых полётов. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это полученный биоматериал, а также записи данных основных характеристик проведённых в космосе операций (в запоминающем устройстве). В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о температуре внутри контейнеров и о состоянии функционирования научной аппаратуры. |
ВИБРОЗАЩИТАТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ВИБРОЗАЩИТА предназначена для изоляции установленной на ней научной аппаратуры от фоновых вибраций внутри спускаемого аппарата КА «Фотон-М» №4 во время его орбитального полета. Постановщиками КЭ «Виброзащита» являются ФГУП ЦНИИмаш и ФГБУН Институт проблем механики РАН имени А.Ю.Ишлинского. На виброзащитной платформе монтируются акселерометры. Собственно в составе НА ВИБРОЗАЩИТА находятся два блока и кабель:
Как уже упоминалось выше (в описании состава технических устройств научной аппаратуры ИМ-ФМ), для решения целевой задачи КЭ «Виброзащита» - определения эффективности разработанной пассивной виброзащитной платформы - используется блок ИМ-ФМ-СТ, функционально входящий в состав научной аппаратуры ИМ-ФМ. КЭ «Виброзащита» проводится c целью изучения функциональных возможностей разработанной пассивной виброзащитной платформы для обеспечения защиты работы научной аппаратуры от фоновых бортовых вибраций. Задачами КЭ является снятие и последующий анализ вибрационных характеристик платформы, данных акселерометров для оценки эффективности работы используемых в научной аппаратуре Виброзащита виброизолирующих узлов, выполненных по схеме «пружинный крест». Научная аппаратура ВИБРОЗАЩИТА имеет два режима работы:
Виброзащитная платформа состоит из:
Подвижная платформа соединена с основанием с помощью виброизолирующих узлов, выполненных по схеме «пружинный крест». Для жёсткой фиксации подвижной платформы во втором режиме работы платформы служит система арретиров, состоящая из четырёх моторов с фиксаторами. Полученные результаты космического эксперимента будут использованы при разработке виброизолируемых бортовых технологических установок следующего поколения, предназначенных для проведения экспериментов по космическому материаловедению. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это данные наблюдаемых процессов, а также информация об их характеристиках в запоминающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
ВИБРОКОН-ФМТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ВИБРОКОН – ФМ предназначена для проведения двух экспериментальных программ. В первой программе «Диффузия» в ходе двух запланированных КЭ будут изучаться особенности экстракции модельного поверхностно-активного вещества (ПАВ) в каплю из окружающей среды в условиях микрогравитации, что нужно для оценки влияния капиллярной конвекции на уровень экстракции. В ходе программы «Диффузия» будет исследоваться экстракция ПАВ (изопропилового спирта) из водного раствора в каплю хлорбензола. В результате выполнения программы «Диффузия» будет определён уточнённый, без влияния вызванного земным ускорением силы тяжести градиента плотности, коэффициент диффузии для системы «вода-хлорбензол-изопропиловый спирт», что важно для развития моделирования процессов физики жидкости, включая очень значимые для технологических приложений процессы тепло-массо-переносов и фазовых переходов. В восьми планируемых КЭ программы под названием «Аэрогель» будут исследованы процессы в дисперсных средах «твёрдое тело – газ» в условиях полета КА. Объектами исследования КЭ «Аэрогель» являются процессы во взвесях порошков в четырёх кюветах, а именно: - в первых двух кюветах - порошков стеклянных микросфер размерами 0,05 ¸ 0,8 мм соответственно, - в третьей и четвёртой кюветах – порошков металлических микросфер примерно тех же размеров 0,05 ¸ 0,8 мм. Порошки находятся в прозрачных цилиндрических камерах с системой образования гомогенной дисперсной среды «твёрдое тело – газ» и звуковыми генераторами в торцах камер. Результатом серии восьми экспериментов «Аэрогель» явится углубленное понимание поведения в условиях микрогравитации взвесей частиц, что облегчит создание космических устройств, применяющих такие системы, и даст возможность провести оптимизацию методов очистки воздушной среды от взвешенных частиц в наземных химических производствах. Опытные данные программы «Аэрогель» могут быть востребованы интенсивно развивающейся космогонией, в которой физико-химия газопылевых структур играет важную роль. Научная аппаратура ВИБРОКОН-ФМ состоит из:
Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это видеозапись наблюдаемых процессов, а также информация о характеристиках процессов в запо-минающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
ГК-04Тип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ГК-04 предназначена для проведения биомедицинских исследований на гекконах Phelsuma ornata с целевой задачей изучения влияния микрогравитации на организм взрослых животных, половое поведение и эмбриональное развитие геконов Phelsuma ornata в двухмесячном орбитальном эксперименте. Этот космический эксперимент получил наименование «Размножение» (ранее, на этапе подготовки он назывался «Геккон-Ф4»), его постановщики – Федеральное Государственное Бюджетное Учреждение Научно-Исследовательский Институт Морфологии Человека РАМН (ФГБУ «НИИМЧ» РАМН) и ФГБУН ГНЦ РФ ИМБП РАН. Малые размеры, выносливость и относительная неприхотливость к условиям содержания делают гекконов очень привлекательным объектом для орбитальных исследований, а их биологические особенности позволяют адекватно оценить влияние факторов космического полета на организм и поведение позвоночных животных, но задача осуществить в космосе их размножение привела к тому, что из всего многообразия их видов был выбран вид Phelsuma ornata (Mauritius ornate day gecko, фелзума украшенная). Гекконы «украшенные фелзумы» в природе живут в стеблях бамбука, на поверхность которых изнутри приклеивают яйца. Они впервые успешно летали в одномесячном орбитальном эксперименте на КА «Бион-М» №1 в мае-июне 2013 года. И с точки зрения условий двухмесячного полёта на борту КА «Фотон-М» №4 избранный вид гекконов имеет ряд преимуществ сравнительно с другими видами, а именно:
В полёт должны отправиться один самец и от трех до пяти самок гекконов. Полётный контейнер изнутри обшит картоном, внутри него расположены бамбуковые трубки-укрытия для прикрепления яиц и для сведения к минимуму возможных агрессивных проявлений. В соответствии с биологическими особенностями гекконов этого вида контейнер оснащен кормушкой и поилкой для гекконов. Средний температурный режим в контейнере должен поддерживаться на уровне 28-30°, не опускаясь ниже 26°, при этом необходимая влажность не должна быть ниже 70%. Кроме того, для успешного спаривания животных необходимо достаточное освещение, которое в норме составляет 1000 лк (причём освещённость является принципиальным условием, поскольку при недостатке света фелзумы темнеют, становятся малоподвижны и, по наземным наблюдениям, сексуальное поведение животных в таком состоянии невозможно). Для проведения цветной видеосъемки в контейнере установлена видеокамера. Планируемый режим видеосъёмки:
Научная аппаратура ГК-04 разработана и изготовлена в виде единого блока «БИОС ГК-04» – блока исследования и обеспечения содержания гекконов. Эта аппаратура обеспечивает:
Таким образом, в результате выполнения КЭ «Размножение» должны быть решены задачи:
Основной целью этой программы является совершенствование научного обоснования новых подходов к медицинскому контролю, медицинскому обеспечению, профилактике неблагоприятных изменений в человеческом организме, происходящих во время космического полета. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это лабораторные животные (гекконы) и отложенные ими яйца, а также видеозапись их поведения. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
|
|
ИМ-ФМТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ИМ-ФМ предназначена для регистрации микроускорений внутри спускаемого аппарата во время орбитального полета. Проводимые с помощью этой научной аппаратуры измерения получили то же наименование, что и сама научная аппаратура - КЭ «ИМ-ФМ». В ходе этого эксперимента будут проведены измерения как методом прямого видеонаблюдения – регистрацией траектории движения и взаимодействия со стенками кюветы трёх твёрдых пробных частиц из латуни диаметром 5 мм, находящихся в свободном движении внутри ограниченного объёма кюветы при воздействии на стенки корпуса кюветы (с закреплёнными на общем с ним основании записывающими камерами) остаточного ускорения уровня не более 10-2g, так и измерения с традиционно используемых комплектов трёхосных датчиков микроускорений (прецизионные ёмкостные акселерометры), установленных на неподвижной и подвижной частях научной аппаратуры ВИБРОЗАЩИТА. Постановщиками КЭ являются ФГУП ЦНИИмаш и ФГБУН Институт прикладной математики РАН имени М.В.Келдыша. Научная аппаратура ИМ-ФМ состоит из:
При включении научной аппаратуры ИМ-ФМ начинает работать система измерения микроускорений, располагающаяся в блоке ИМ-ФМ-ПЛ, и система управления и регистрации БПУ ИМ-ФМ. Одновременно включается система регистрации микроускорений, располагающаяся в блоке ИМ-ФМ-СТ. Блок ИМ-ФМ-ПЛ фактически является акселерометром, который представляет собой модель свободно движущегося тела и состоит из:
Для измерения микрогравитации в течение полета была выбрана схема со свободным полетом пробного тела и измерения отклонения его движения от прямолинейного и равномерного относительно борта КА. Система регистрации на протяжении всех циклов включения НА записывает видеоинформацию со свободным перемещением пробных тел сферической формы, когда они свободно двигаются внутри кюветы без контакта со стенками. С помощью электродвигателя происходит инициирование свободного полета пробных тел через механическое воздействие на кювету, встряхивающее её через определенные промежутки времени. Система видеорегистрации позволяет получать изображение в двух взаимно перпендикулярных плоскостях, что является достаточным для последующего восстановления трехмерного движения конкретного пробного тела. Блок ИМ-ФМ-СТ – это «виртуальный» акселерометр на стойке, а фактически - блок записи информации из научной аппаратуры ВИБРОЗАЩИТА по двум каналам одновременно. По первому каналу с этой научной аппаратуры поступает информация из трёхосного комплекта датчиков виброускорений (ёмкостные акселерометры), установленного на подвижной части виброзащитной платформы, изолированной от прямого действия бортовых вибраций, по второму каналу – с аналогичного комплекта датчиков на неподвижной части виброзащитной платформы. Таким образом, в энергонезависимой внутренней памяти блока ИМ-ФМ-СТ сохраняется информация об уровне вибрационного фона на борту космического аппарата, а также о работе научной аппаратуры ВИБРОЗАЩИТА и самого блока ИМ-ФМ-СТ. В результате выполнения КЭ «ИМ-ФМ» ожидается получить сведения об уровне вибрационного фона на борту космического аппарата, полученные стандартным средством измерения (ёмкостным акселерометром) и методом наблюдения траектории перемещения свободных пробных тел, а также сделать выводы об эффективности работы НА ВИБРОЗАЩИТА. В ходе полёта будут определены вектора остаточного ускорения и угловой скорости в месте крепления НА, будут собраны исходные данные для разработки методики калибровки на борту КА низкочастотных высокоточных акселерометров и датчиков угловых скоростей, материалы эксперимента могут использоваться как учебно-демонстрационный материал. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты измерений остаточных микроускорений в запоминающем устройстве возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
КАЛИБРТип объекта: Полезная нагрузкаИзучению влияния микрогравитации на температурные характеристики фазовых переходов низкотемпературных эвтектических сплавов (в готовящемся космическом эксперименте - чистого галлия) посвящена экспериментальная программа «Калибр» из двух космических экспериментов (КЭ) на основе научной аппаратуры КАЛИБР. В ходе космического эксперимента будет выполняться циклический процесс «плавление – кристаллизация» галлия (Тпл.=29,75 ºС) с повтором не менее 10 раз. Результаты экспериментальной программы «Калибр» - прецизионно измеренные характеристики фазовых переходов плавления/кристаллизации галлия – необходимы для бортовых устройств калибровки высокоточных радиометров теплового ИК-диапазона, которые нужны в создаваемой в настоящее время Глобальной Системе Наблюдения Земли (GEOSS). Постановщиком КЭ является ФГУП «ВНИИ оптико-физических измерений» Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии РФ, в подготовке и реализации КЭ участвуют специалисты ФГУП ЦНИИмаш. В тепловом блоке (ТБ) научной аппаратуры КАЛИБР осуществляется термоциклирование, обеспечивающее последовательную кристаллизацию и плавление находящегося в нём галлия. В ходе космического эксперимента производится управление режимом работы ТБ (нагревом, охлаждением, термостабилизацией) и выполняются прецизионные измерения температуры в окружённой галлием полости ТБ. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это видеозапись наблюдаемых процессов, а также информация о характеристиках процессов в запоминающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
КБТС15Тип объекта: Полезная нагрузкаОдним из важнейших элементов комплекса научной аппаратуры космического аппарата «Фотон-М» является технологическая установка ПОЛИЗОН-2, составляющая основу КБТС15. Эта установка представляет собой автоматическую вакуумную много-зонную электропечь, оснащенную магазином, в который загружаются 12 капсул с исход-ным сырьём. В ходе полёта нагреватели создают заданный температурный профиль, и при вытягивании капсулы из печи с определенной для конкретного эксперимента скоростью в капсуле растет кристалл. Нагревательный блок состоит из 5 нагревателей, на каждом из которых может быть задан свой закон регулирования температуры, что делает печь достаточно универсальной, позволяя вести эксперименты, используя при этом разные технологии (зонную плавку и метод Бриджмена) и задавая в каждом эксперименте близкие к оптимальным параметры технологического процесса. Печь оснащена магнитными индукторами, которые используются в ряде экспериментов для создания ламинарного течения расплава вблизи фронта кристаллизации или для перемешивания расплава перед кристаллизацией. Отличительной особенностью установки ПОЛИЗОН-2 по сравнению с её прошлыми модификациями является увеличенный диаметр нагревателей, что позволит выращивать кристаллы промышленного размера – до 40 мм. Программа экспериментов на базе электропечи частично продолжает ранее выполненную программу экспериментов на предыдущих КА серии «Фотон-М», но запланирован ряд экспериментов с новыми материалами. В программе предусмотрено проведение пяти совместных российско-германских экспериментов в соответствие с заключенным контрактом Федерального космического агентства с Германским аэрокосмическим центром (ДЛР), при этом планируется участие и других зарубежных постановщиков – из Франции, Канады, Италии, Греции и Испании. (Проведение совместных с зарубежными партнёрами экспериментов строится на равноправной основе.) Остальные 7 экспериментов являются российскими. Постановщиками экспериментов на КА «Фотон-М» №4 с российской стороны являются специалисты Института физики твердого тела Российской академии наук (ФГБУН ИФТТ РАН, Черноголовка), Института кристаллографии РАН (ФГБУН ИК РАН), Филиала ИК РАН – Научно-исследовательского центра «Космическое материаловедение» ИК РАН (НИЦ КМ ИК РАН, Калуга) и Филиала ФГУП «ЦЭНКИ» - Научно-исследовательского института стар-товых комплексов (НИИСК, Москва). Следует особо подчеркнуть, что в планируемой программе большое внимание уделяется задачам получения однородных по свойствам полупроводниковых монокристаллов многокомпонентных твердых растворов на основе соединений германия, дотированного галлием, германий-кремний, германий-галий-сурьма, тройных соединений кадмий-цинк-теллур, антимонида галлия и др. для высокоэффектив-ных термофотоэлектрических преобразователей, детекторов излучений. Значительные надежды возлагаются и на эксперимент с фуллереном (эксперимент планируется провести на ПОЛИЗОН-2). Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются вместе с научной аппаратурой на Землю (в ампулах, которые прошли обработку, а также развёрнутая информация о проведённых процессах кристаллизации в запоминающем устройстве). В полёте на Землю передаётся краткая телеметрия о состоянии режимов работы научной аппаратуры. |
КРИСТАЛЛТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура КРИСТАЛЛ предназначена для получения высокосовершенных кристаллов белков способом температурного управления процессом кристаллизации. Постановщиком шести планируемых КЭ является Научно-исследовательский центр «Космического материаловедения» - филиал Института кристаллографии РАН (г. Калуга). Эта научная аппаратура реализует способ температурного управления процессами кристаллизации белка. Управление температурой влияет на растворимость белка и скорость роста кристаллов, оставляя другие параметры кристаллизации (концентрацию белка и осадителя, объём) неизменными. При этом с помощью локального понижения температуры в объеме раствора белка можно регулировать количество зародышей и скорость роста кристаллов, и тем самым сделать процесс кристаллизации белков управляемым и воспроизводимым. В земных условиях этот метод обеспечивает приближение к диффузионному массопереносу, а в условиях невесомости – чисто диффузионный механизм массопереноса при исключении конвекций любого вида с прецизионной ±(0,1–0,2)°C локальной стабилизацией температуры и управлением ею в ходе процесса кристаллизации, что создаёт условия самоорганизации молекул белка при встраивании их в кристаллическую решетку и позволяет реализовать высокое совершенство выращиваемых кристаллов. При этом в невесомости появляется возможность оптимизировать массоперенос, обусловленный возникновением концентрационной неоднородности вокруг растущего кристалла. Отсутствие конвекции в процессе кристаллизации позволяет также минимизировать влияние вибраций на процессы кристаллизации. Научная аппаратура КРИСТАЛЛ выполнена в виде моноблока, состоящего из трех функциональных блоков:
Научная аппаратура КРИСТАЛЛ обеспечивает заданную температуру всего раствора капилляра и в локальной точке в диапазоне (4 ¸ 40)о С, при этом точность поддержания заданного значения температуры составляет ±0,1оС. Научная аппаратура обеспечивает регулируемый нагрев и охлаждение с необходимой в данных экспериментах скоростью, в диапазоне (1¸1,5)о С/мин. Продолжительность непрерывной работы установки при проведении одного эксперимента не превышает 1000 часов. Эксперименты проводятся полностью в автоматическом режиме. Запуск научной аппаратуры производится путем передачи управляющих команд из бортового компьютера или по командам с Земли, предусмотрена возможность накопления и передачи информации по телеметрии на Землю. Для проведения шести космических экспериментов программы «Кристалл» в качестве объекта исследований выбраны кристаллы белка лизоцима – фермента, разлагающего бактериальные стенки, реализующего таким образом иммунные функции живых организмов. Этот белок часто используется в качестве модельного материала для изучения процессов выращивания кристаллов белков, поскольку условия его кристаллизации хорошо изучены в наземных лабораториях. Таким образом, в полёте КА «Фотон-М» №4 будут проведены эксперименты по получению в космосе кристаллов белков высокого структурного совершенства методами жидкостной диффузии, диффузии из газовой среды и новым для получения белков в космосе методом «направленной кристаллизации». Полученные в космосе кристаллы белков предполагается использовать для фундаментальных исследований, которые могут стать основой будущей разработки лекарственных препаратов методом так называемого «драг-дизайна», а также найти применение в интенсивно развивающейся биоэлектронике и молекулярной медицине. Научная аппаратура КРИСТАЛЛ обеспечивает заданную температуру всего раствора капилляра и в локальной точке в диапазоне (4 ¸ 40)о С, при этом точность поддержания заданного значения температуры составляет ±0,1оС. Научная аппаратура обеспечивает регулируемый нагрев и охлаждение с необходимой в данных экспериментах скоростью, в диапазоне (1¸1,5)о С/мин. Продолжительность непрерывной работы установки при проведении одного эксперимента не превышает 1000 часов. Эксперименты проводятся полностью в автоматическом режиме. Запуск научной аппаратуры производится путем передачи управляющих команд из бортового компьютера или по командам с Земли, предусмотрена возможность накопления и передачи информации по телеметрии на Землю. Для проведения шести космических экспериментов программы «Кристалл» в качестве объекта исследований выбраны кристаллы белка лизоцима – фермента, разлагающего бактериальные стенки, реализующего таким образом иммунные функции живых организмов. Этот белок часто используется в качестве модельного материала для изучения процессов выращивания кристаллов белков, поскольку условия его кристаллизации хорошо изучены в наземных лабораториях. Таким образом, в полёте КА «Фотон-М» №4 будут проведены эксперименты по получению в космосе кристаллов белков высокого структурного совершенства методами жидкостной диффузии, диффузии из газовой среды и новым для получения белков в космосе методом «направленной кристаллизации». Полученные в космосе кристаллы белков предполагается использовать для фундаментальных исследований, которые могут стать основой будущей разработки лекарственных препаратов методом так называемого «драг-дизайна», а также найти применение в интенсивно развивающейся биоэлектронике и молекулярной медицине. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это данные наблюдаемых процессов кристаллизации белков, а также информация о характеристиках процессов в запоминающем устройстве. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
КСКМТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура КСКМ решает задачи мониторинга поля бортовых микроускорений и исследования возможности их снижения системой электромагнитов во время всего орбитального полета КА «Фотон-М» №4 (для проведения оперативного расчета низкочастотной составляющей микроускорения в диапазоне значений от 10-4gо до 10-7gо на текущий момент времени по измерениям вектора магнитной индукции геомагнитного поля и данным состояния кинематических параметров КА - вектора угловой скорости вращения, вектора местоположения и вектора скорости - и формирования компенсирующего момента на уровне 1% от расчетного), а также вести слежение за магнитной обстановкой внутри спускаемого аппарата КА «Фотон-М» №4. Для решения этих задач разработаны программно-аппаратные средства контроля состояния и компенсации микроускорений (КСКМ), в состав которых входят:
В состав НА КСКМ входят:
В состав программной телеметрической информации включены данные, необходимые для мониторинга поля бортовых остаточных микроускорений на борту КА, а также параметры для анализа работоспособности НА. Сформированная телеметрическая информация передается каждые сутки на Землю по каналам и обрабатывается средствами АРМ КСКМ, которые входят в состав аппаратуры, которой располагает группа обеспечения экспериментов на территории ЦУП ЦНИИмаш. На средствах АРМ КСКМ устанавливается специальное программно-математическое обеспечение, позволяющее:
Способ возвращения результатов космических экспериментов По радиоканалу в сеансах передачи телеметрической информации, а также в виде записей в запоминающем устройстве, возвращённом на Землю в составе научной аппаратуры внутри спускаемого аппарата. |
|
|
|
|
МТЭТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура МТЭ предназначена для проведения исследований процесса получения электричества с помощью микроорганизмов-электрогенов и для отработки этого процесса в условиях невесомости (два космических эксперимента в рамках экспериментальной программы «Биоэлектричество»).Эта экспериментальная программа продолжает и развивает проблематику одного из цитированных выше КЭ на основе научной аппаратуры БИОКОНТ-ФЭ. Постановщиком программы «Биоэлектричество» является ГНЦ РФ ИМБП РАН при участии ГНЦ РФ ФГУП Государственный научно-исследовательский институт генетики и селекции промышленных микроорганизмов (ГосНИИгенетика) и специалистов ООО НПП «БиоТехСис». В ходе КЭ будут решаться следующие задачи:
По результатам наземных экспериментов, а также экспериментов на борту КА «Фотон-М» №3 и «Бион-М» №1 для использования в КЭ «Биоэлектричество» была отобрана наиболее активная бактерия Shewanella oneidensis, обеспечивающая наибольший ток в МТЭ. В ранее проведённых космических экспериментах было показано, что при продолжительности полета 30 суток выживаемость штамма этих бактерий в условиях космического полета выше, чем в лабораторных условиях на Земле. Перспектива использования бактерии Shewanella oneidensis в космических проектах связана с потенциальной возможностью создания систем пилотируемых космических кораблей, обеспечивающих утилизацию бытовых отходов и выработку дополнительной электроэнергии в систему электроснабжения корабля. Объектами исследований в экспериментальной программе «Биоэлектричество» являются электроды (аноды и катоды) и катионообменные мембраны, образующие микробный топливный элемент, а также микробные ассоциации и чистые культуры микроорганизмов – электрогенов. Конструктивно научная аппаратура МТЭ представляет собой две камеры — анодную и катодную, разделенные ионоселективной мембраной. Органическое вещество и бактерии находятся в анодной камере в анаэробных условиях. Катод находится в аэробных условиях. Мембрана пропускает протоны из анодной (анаэробной) камеры в катодную (аэробную) и препятствует попаданию кислорода в анодную камеру. Анод соединен с катодом электрической цепью с определенной резистивной нагрузкой. Электроны проходят к конечному акцептору — протонам в катодной камере – через анод и электрическую цепь, создавая, таким образом, электрический ток. В состав научной аппаратуры МТЭ входят две ячейки («МТЭ» №1, «МТЭ» №2), каждая из которых состоит из корпуса, разделенного протонопроводящей мембраной на две электродные камеры: анодную и катодную. Катодная камера, в свою очередь, разделена полимерной газопроницаемой мембраной на жидкостную и газовоздушную части для подвода кислорода из окружающего воздуха в католит. Каждая камера снабжена штуцерами и кранами для обеспечения снаряжения аппаратуры. Межэлектродный потенциал и температура корпуса ячейки измеряется и записывается автономным регистратором. Выполнение экспериментов происходит автономно в автоматическом режиме в течение всего полёта КА «Фотон-М» №4 (включая пребывание в снаряженном состоянии на космодроме). Научная аппаратура является автономной и размещается внутри СА. В результате космических экспериментов с электрогенными бактериями впервые будут исследованы в комплексе как интегральная реакция электрогенных бактерий на космический полёт, так и процессы получения микробиологического электричества в условиях этого полёта. В КЭ «Биоэлектричество» будут изучены электрокинетические явления «космического» микробиологического электричества. Полученные результаты должны помочь созданию возобновляемых источников энергии как в космосе, так и на Земле, могут привести к формированию новых методов решения ряда экологических проблем. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой (прибор является автономным). |
|
|
СВС-ФМТип объекта: Полезная нагрузкаВ области физики экстремального состояния вещества будут проведены исследования по самораспространяющемуся высокотемпературному синтезу (экспериментальная программа «СВС», состоящая из 30 космических экспериментов). Целевой задачей экспериментальной программы является продолжение исследований влияния гравитации на механизмы «безгазового» горения и структурообразования продуктов СВС для получения тугоплавких материалов и композитов с мелкодисперсной однородной структурой, что востребовано как в ряде перспективных технологий материаловедения, так и для будущих технологий оперативного ремонта космической техники в условиях полёта. Объектами исследования в космическом эксперименте на борту КА «Фотон-М» №4 являются системы: Ti – Si, Ti – C, Ti – Si – C, TiZr(сплав) – B, TiZrAl(сплав) – B, TiNbAl(сплав) – B, TiNbTa(сплав) – B; NiAl – W, TiAl – W, SiO2 – Mg, SiO2 – Mg – Al. Постановщиком экспериментов является ФГБУН Институт структурной макрокинетики и проблем материаловедения РАН (ИСМАН), экспериментальная программа «СВС» подготовлена при участии специалистов ФГУП ЦНИИмаш. Научная аппаратура СВС-ФМ состоит из:
Блок аппаратуры СВС-ФМИ представляет собой полый цилиндр с установленными внутри тридцатью капсулами, в которых происходит химическая реакция, а также силовыми электронными узлами. Каждая из 30 капсул (в которой и проводится отдельный космический эксперимент программы «СВС») представляет собой герметичный цилиндрический корпус, состоящий из двух частей. В нижней части расположена керамическая втулка, в которой имеется вольфрамовая спираль. На спираль подается напряжение, раскаленная спираль инициирует химическую реакцию в шихте, по которой проходит фронт горения с образованием СВС-продукта. Время прохождения фронта – несколько секунд, окончательное формирование СВС-продукта длится до нескольких минут. Процессу синтеза подвергаются образцы вышеперечисленных систем, спрессованных в виде цилиндров из порошковых смесей. Диаметр цилиндров – 12 мм, высота – 11÷16 мм. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой – это тридцать обработанных образцов и записанная на запоминающее устройство информация о характеристиках процессов. В полёте на Землю передаётся краткая телеметрическая информация о состоянии работы научной аппаратуры. |
СИГМАТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура СИГМА (разработчик ФГБУН Институт проблем управления сложными системами РАН) предназначена для обеспечения проведения биологических и микробиологических исследований с колониями микроорганизмов, культурами клеток человека, животных и растений, а также семенами лекарственных растений. Научная аппаратура СИГМА включает сборку из четырёх унифицированных модулей, в которых размещаются укладки миниконтейнеров с исследуемыми образцами биоматериалов, а также датчики температуры, система управления измерениями и регистрации данных. В состав научной аппаратуры СИГМА входят три блока СИГМА-01, СИГМА-02, СИГМА-03, в которых установлены средства для проведения экспериментов (постановщик эксперимента – Самарский государственный медицинский университет), регистрирующая аппаратура (разработчик – ИПУСС РАН), автономные источники электропитания. В каждый блок НА СИГМА входит три модуля, а именно:
Соответственно, блоки СИГМА-01 и СИГМА-02 предназначены для проведения космического эксперимента «Клетка» по исследованию морфофункционального состояния клеточных культур, а модули блока СИГМА-03 – для проведения КЭ «Флора-М», «Флора-БС», «Эндфлора» и «Почва», целью которых являются исследования стимулирующего эффекта факторов космического полета на семена и плоды высших растений и на образцы почвы. Научная аппаратура СИГМА имеет в своем составе автономный источник питания, не использует телеметрические каналы КА «Фотон-М» № 4, а для регистрации параметров работы используется собственная энергонезависимая память. Космический эксперимент «Клетка» направлен на исследование влияния условий космического полета на клетки тканей опорно-двигательной системы человека и животных (их морфофункциональное состояние, пролиферативную активность и дифференцировочный потенциал культур клеток – фибробластов и хондробластов). Постановщик этого космического эксперимента – Научно-исследовательский институт экспериментальной медицины и биотехнологий Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранеиия России. Цель запланированных исследований состоит в том, чтобы выяснить влияние условий космического полета на генетический материал и возможности восстановления клеточных культур, что может найти применение в лечебных целях. В качестве исследуемых биообъектов для проведения данного КЭ выбраны следующие виды культур клеток человека, кролика и крысы: а) фибробласты; б) хондробласты. Одной из трудно решаемых задач на борту автоматического КА является обеспечение смены культуральной среды в течение космического полета, если его продолжительность более 30 суток. В данном КЭ требуется обеспечить проведение исследований (в динамике) без смены культуральной среды. Результаты исследований позволят оценить морфофункциональные показатели культур клеток непосредственно во время космического полета, а также изучить их пролиферативный и дифференцировочный потенциал в послеполетном периоде. В космическом эксперименте «Флора-М» будет изучено воздействия условий микрогравитации и других факторов космического полета на высшие растения, используемые в медицинской практике (на примере плодов расторопши пятнистой и семян мелиссы лекарственной). Постановщик эксперимента - кафедра фармакогнозии с ботаникой и основами фитотерапии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения России. Задачами этого космического эксперимента является определение влияния условий космического полета на химический состав, физиологическое состояние, параметры всхожести и дальнейшего развития высших растений от стадии плодов и семян (на примере лекарственных растений - расторопши пятнистой и мелиссы лекарственной). В ходе эксперимента будет также проведена сравнительная оценка вклада в это влияние магнитного поля Земли (путём размещения образцов в гипомагнитном модуле). После полёта предполагается провести анализ всхожести семян/плодов изучаемых образцов и дальнейшего развития сформировавшихся растений на разных стадиях вегетации в нескольких поколениях. Ожидаемые результаты представляют интерес для фундаментальных биологических дисциплин и имеют прикладное значение для отечественной медицины, фармации и растительной биотехнологии. В космическом эксперименте «Флора-БС» будет выполнена оценка влияния факторов космического полета на семена видов и сортов травянистых растений (будет решаться задача определения жизнеспособности семян, оценка влияния космоса на начальные этапы онтогенетического развития десяти видов дикорастущих травянистых растений, а также регистрация вызванного этим влиянием возможного генотоксического эффекта на семена сортов лука репчатого). Постановщиками эксперимента являются сотрудники кафедры экологии, ботаники и охраны природы Самарского государственного университета Министерства образования и науки РФ, а также Ботанического сада того же университета. Значимость вопроса обусловлена также накоплением экспериментальных данных о справедливости гипотезы панспермии в части переноса семян земных растений или возможного их длительного хранения в условиях космического полёта без существенных изменений их свойств (орбитальные «семенные банки»). Подготовленные образцы семян дикорастущих видов растений и сортов лука репчатого будут распределены на три идентичные партии, которые в НА СИГМА будут размещены следующим образом:
После экспонирования в течение полёта КА семена, возвращенные на Землю, будут использованы для последующего завершения экспериментов. Семена сортов лука репчатого по процедуре Allium-теста в стандартных лабораторных условиях будут пророщены, и растения будут сопоставлены с «контролем» – идентичными образцами семян, не экспонировавшимися на КА. Семена дикорастущих видов будут высеяны на специально отведенных делянках в экспериментальном питомнике отдела флоры Ботанического сада Самарского государственного университета. Будет использован «контроль» – идентичные образцы семян, не экспонировавшиеся на КА. Будут изучены показатели полевой всхожести, динамика роста и особенности морфогенеза растений на начальной и последующих стадиях онтогенетического развития. Космический эксперимент «Эндофлора» посвящён изучению эффектов воздействия факторов космического полета на биопрофили энтеробактерий и стафилококков – типичных представителей эндогенной микрофлоры человека. Постановщик космического эксперимента - кафедра общей и клинической микробиологии, иммунологии и аллергологии Самарского государственного медицинского университета Министерства здравоохранения России. Особое значение этому КЭ придаёт его направленность на оценку воздействия факторов космического полёта на комплекс биологических свойств (биопрофиль) потенциально патогенных бактерий, являющихся представителями эндогенной микрофлоры (эндофлора) человека, поскольку именно эти микроорганизмы выступают возбудителями ряда широко известных эндогенных инфекционно-воспалительных заболеваний – таких, как: инфекции мочевой системы (цистит, пиелонефрит), воспалительные заболевания желчевыводящих путей (холецистит, холангит), репродуктивного тракта (простатит, сальпингоофорит) и органов дыхания (бронхит, пневмония, тонзиллит), которые могут развиться у участников космического полета как во время, так и после его завершения. К приоритетным возбудителям указанных эндогенных бактериальных инфекций (ЭБИ) относятся энтеробактерии (в том числе Escherichia coli, клебсиеллы и др.) и стафилококки (в частности Staphylococcus aureus и коагулазоотрицательные стафилококки – КОС). Наиболее патогенетически значимыми биологическими свойствами бактерий, определяющими возможность развития ЭБИ, следует считать такие характеристики микроорганизмов, которые обеспечивают их выживание при контакте с эффекторами иммунитета организма человека, а именно: устойчивость к комплемент-опосредованному бактерицидному действию сыворотки крови (серорезистентность), устойчивость к катионным антимикробным белкам (КАМП) лейкоцитов и тромбоцитов (резистентность к лейко- и тромбодефенсинам), способность инактивировать лизоцим (антилизоцимная активность). Не менее значимыми являются свойства, связанные с вирулентностью бактерий (например, гемолитическая активность, как маркер цитотоксичности) и их способностью к длительной колонизации (в частности биопленкообразование). В терапевтическом отношении заслуживает внимания антибиотикорезистентность и фаголизабельность бактерий. Учитывая, что указанные свойства имеют хромосомную и/или плазмидную генетическую детерминацию, нельзя исключить возможность влияния факторов космического полёта на биологические характеристики бактерий с разнонаправленной их регуляцией. Планируется проведение следующих исследований:
Также планируется выполнение оценки влияния экстремальных факторов космического полета на чувствительность микроорганизмов к различным химическим и биологическим факторам:
Кроме того, планируется проведение сравнительного анализа функциональных и биологических свойств микроорганизмов после воздействия факторов космического полета и в группе «контроля». Для проведения эксперимента планируется использовать следующий состав тест-культур микроорганизмов:
Исследуемые культуры будут располагаться в модулях научной аппаратуры СИГМА внутри спускаемого аппарата КА «Фотон-М» №4 в герметично закрытых пробирках Эппиндорф с плотной питательной средой (агар). Для проведения КЭ требуется поддержание температурного режима, а именно: 28ºС и 37ºС. После исследований производится высев на питательные среды и после первого пассажа производятся исследования биологических свойств. Ожидается, что будут получены новые данные о воздействии факторов космического полета на биопрофили типичных представителей эндогенной микрофлоры человека, объясняющих их роль в возникновении эндогенных бактериальных инфекций у участников космического полета в течение полета или после его завершения. Космический эксперимент «Почва» будет решать задачи исследования влияния условий космического полета и гипомагнитного фактора на биохимические и микробио-логические показатели почвенного плодородия. Постановщик космического эксперимента - кафедра биологической химии Самарского государственного университета Минобрнауки РФ. Задачи, решаемые в ходе эксперимента:
В связи с постановкой задачи освоения дальнего космоса проблема изучения влияния условий космического полета и гипомагнитного фактора на биохимические и микробиологические показатели почвенного плодородия в условиях искусственной биосферы является актуальной. |
|
|
ФЛЮОР-ПТип объекта: Полезная нагрузкаНаучная аппаратура ФЛЮОР-П предназначена для проведения исследований кинетики внутриклеточных параметров клеток человека и животных в условиях микрогравитации. Целевые задачи экспериментальной программы «Флуотрек» на основе этой аппаратуры: исследование динамики изменения состояния внутриклеточных систем при действии факторов космического полета; многопараметрический флуоресцентный анализ состояния иммунокомпетентных клеток in vitro в условиях микрогравитации. Постановщик шести планируемых экспериментов в рамках программы «Флуотрек» – ГНЦ РФ ИМБП РАН, эксперимент проводится с участием специалистов ЗАО «СКБ ЭО при ИМБП РАН». Актуальность этой космической экспериментальной программы обусловлена тем, что ранее проведённые космические эксперименты позволяли выполнить только послеполетный анализ возвращаемого биологического материала, не проводилась динамическая регистрация каких-либо клеточных параметров в течение длительного периода времени, при этом многие механизмы гравитационной чувствительности клеток остаются неясными. Исследование влияния микрогравитации на внутриклеточные параметры, отражающие интегральные характеристики функционального состояния клетки, такие как состояние митохондрий и система внутриклеточной рН-регуляции, а также анализ влияния температурного режима на динамику функционального состояния клеток при различных гравитационных нагрузках (этапы полета), позволяет приблизиться к более глубокому пониманию процессов, происходящих в клетках, экспонированных в условиях микрогравитации. В качестве объекта исследований в данном эксперименте используется суспензионная культура лимфоцитов человека, выделенных из периферической крови человека непосредственно перед проведением эксперимента. Оценка влияния микрогравитации и других факторов космического полёта на состояние исследуемого биоматериала осуществляется с помощью метода флуоресцентных зондов. В эксперименте регистрируются интенсивность флуоресценции объектов и температура в измерительной камере. Научная аппаратура «ФЛЮОР-П» - это прецизионный малогабаритный, автономный, многоканальный флуориметр с программируемым алгоритмом работы, предназначенный для регистрации динамики дифференциального флуоресцентного сигнала нано- и микрообъектов органической и неорганической природы (суспензированные клеточные органелы, клетки человека и животных, одноклеточные водоросли, бактерии, флуоресцирующие коллоидные растворы различной природы) в малых объемах. Кроме этого, прибор позволяет регистрировать синхронно с основными измерениями температуру, а также данные о пространственном положении и об уровне остаточного ускорения как основные физические факторы, влияющие на анализируемый объект. Прибор конструктивно выполнен в виде моноблока, имеющего в своем составе:
Основным элементом блока регистрации является измерительная ячейка. Измерительная ячейка имеет герметичное кюветное отделение, в котором размещается герметичная кювета с анализируемой суспензией микрообъектов. Измерительная ячейка обладает тремя оптическими каналами:
Электронная плата управления светодиодной матрицей, входящая в состав блока регистрации, обеспечивает управление источником возбуждающего излучения. Конструктивно плата размещается на корпусе измерительной ячейки. Регистрация сигнала, его усиление и измерение производится электронной платой фотодиода, которая также входит в состав блока измерения и размещается на корпусе измерительной ячейки. На этой же плате размещен датчик температуры, обеспечивающий измерение температуры. Для экранирования электромагнитного излучения, возникающего при работе электроники блока регистрации, и для обеспечения защиты его электронных элементов от возможного случайного механического воздействия обслуживающего персонала во время подготовки прибора к эксплуатации, блок регистрации имеет жесткий тонкостенный цилиндрический корпус из алюминиевого сплава. Все блоки регистрации, входящие в состав прибора, распределены на две группы - по четыре блока в каждую группу. Каждая группа закреплена на внутренних поверхностях противоположных боковых стенок корпуса прибора, что обеспечивает симметричное расположение его центра массы. Плата микропроцессора прибора с разъемом для подключения контрольно-испытательной аппаратуры (КИА) предназначена для обеспечения:
Плата микропроцессора прибора имеет в своем составе датчик измерения величины и направления воздействия на прибор статического ускорения. Плата микропроцессора конструктивно расположена на внутренней поверхности основания корпуса прибора. Блок питания платы микропроцессора состоит из трех ячеек, в каждой из которых размещены два элемента питания LR6(AA) соединенных последовательно. Научная аппаратура ФЛЮОР-П является автономным прибором, не имеющим электрических связей с системами КА. Прибор разработан для проведения продолжительных программируемых автономных экспериментов в условиях космического полета на автоматических КА. Программно-математическое обеспечение прибора позволит осуществить комплексные эксперименты с использованием культуры клеток в суспензии, а постоянная регистрация данных на встроенную флэш-карту даст возможность проанализировать динамику выбранных параметров. Предполагается провести полномасштабный анализ динамики изменений важнейших внутриклеточных параметров (энергетическое состояние митохондрий и уровень внутриклеточного водородного показателя рН) при действии факторов космического полета и оценить возможный вклад температурных влияний на эффекты микрогравитации. Полученные результаты позволят разработать дальнейшую методологию исследования состояния внутриклеточных систем в условиях микрогравитации, разработать скрининговую систему экспресс-тестов для оценки функционального состояния клеток на различных этапах космического полета, которая в первую очередь будет ориентирована для расширения экспериментальных возможностей космических медицины и биологии. Кроме того, данные эксперимента впервые позволят в условиях всех фаз космического полета проанализировать функциональное состояние клетки в динамике. Способ возвращения результатов космических экспериментов Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой (прибор является автономным).
|
