Зоопарк на орбите. В чем уникальность научной космической программы "Бион"
НЛО с зоопарком внутри
12 октября 1987 года вечернее небо над Якутском на несколько секунд озарилось ярким свечением. Горожане успели разглядеть большой огненный шар, который на огромной скорости пронесся над городом и исчез где-то в таежных лесах.
Ответить на вопрос, что это было, в тот момент не мог никто, даже военные с местной базы ПВО, которая на всякий случай была приведена в боевую готовность.
Недоумение, граничащее с настоящей паникой, в тот вечер царило и в подмосковном Королеве. Там, в Центре управления полетами (ЦУП), потеряли биоспутник с ценнейшими научными данными на борту.
Сейчас в беседе с ТАСС о событиях 35-летней давности профессор, доктор медицинских наук и один из руководителей программы "Бион" Евгений Ильин вспоминает с долей иронии, но тогда, в 1987-м, ему было не до шуток.
Вскоре воцарившуюся в ЦУПе тишину нарушил телефонный звонок. "Спутник нашелся", — сказал дежурный из Центра слежения за космическими объектами и передал ученым координаты посадки, которые отличались от заданных на целых 3 тыс. км. Восьмой "Бион" ждали там, где приземлялись все его предшественники, — в степях Казахстана, недалеко от Караганды, а этот спутник из-за сбоя автоматики сел в Якутии, в тайге, где в то время уже установились 20-градусные морозы.
Чтобы добраться до "Биона", от ближайшей автомобильной дороги пришлось прорубить просеку длиной в несколько километров. Затем по указанию из ЦУПа наскоро сколоченная из якутских рабочих поисково-спасательная группа приступила к не менее важной операции — обогреву биоспутника с животными внутри. Аппарат накрыли специально привезенными на место посадки телогрейками, а вокруг развели огромные костры. Открывать крышку эвакуационного люка спасателям строго настрого запретили. Это могли сделать лишь ученые, которые после сигнала об обнаружении потерянного "Биона" спешно вылетели из Караганды в Якутск.
"Они прибыли к месту посадки примерно через 20 ч. Потому что пока все это свернули, полевую лабораторию, опять упаковали, сложили, опять аэродромы… Слава богу, что все животные были живы, только рыбы гуппи в аквариуме, они погибли. "Бион-8" был очень необычный, мы боялись, что вообще потеряем его, но, слава богу, не потеряли", — рассказывает космический медик Евгений Ильин, которому уже в Москве предстояло вместе с другими специалистами обработать полученные в результате этого полета данные.
Гагарин потел, но вопросы остались
Космические эксперименты с участием животных начались осенью 1957 года. На борту "Спутника-2" (второго в истории человечества космического аппарата) на орбиту летала собака Лайка, которая погибла через 5 ч полета из-за перегрева отсека, к которому привела ошибка конструкторов корабля.
Следом в космос отправились знаменитые на весь мир собаки Белка и Стрелка. Они совершили 17 витков вокруг Земли, вернулись живыми и здоровыми, а главное, убедили ученых в том, что космическая радиация и невесомость не смертельны для земного организма. Вскоре, 12 апреля 1961 года, на орбиту полетел Юрий Гагарин.
Тем не менее изучение двух главных вопросов, которые влияют на человка в космическом полете, — продолжилось. По словам Евгения Ильина, один из главных вопросов, на которые в то время пытались ответить ученые, звучал так: выдержит ли человек путешествие в дальний космос к Венере и Марсу?
"И плюс ко всему в тот период времени в нашей стране уже начались работы по созданию орбитальных станций для длительных космических полетов, и, естественно, инженеры-конструкторы перед медиками поставили вопрос: вот мы делаем станции, мы их построим, а человек там сможет долго летать? У нас первая задача — хотя бы до года, больше пока временной предел не ставим", — добавляет профессор Ильин.
В 1966–1969 годах американское NASA начало запускать Biosatellite (космические биологические лаборатории), а в начале 1970-х подоспел и наш ответ — в СССР была запущена аналогичная, но более масштабная программа "Бион".
Первым делом — биоспутник
В 1970 году Евгений Ильин, успевший к тому времени принять участие во многих важных проектах ИМБП, включая долгосрочную арктическую экспедицию, получил новое назначение — ему было поручено руководить группой из 250 ученых и инженеров в рамках новой научной программы "Бион". В обязанности группы Ильина входили: подготовка животных к полетам, разработка научной аппаратуры, проведение всех видов наземных испытаний, а также проектировка и создание корабля для новоиспеченных космонавтов из числа представителей животного мира.
Космические аппараты "Бион" для одноименной научной программы делали в Куйбышеве (ныне Самара) на заводе "Прогресс". Конструкция, получившая название 12КС, была создана на основе советского разведывательного спутника "Зенит-2М" — беспилотного аналога знаменитого гагаринского корабля "Восток".
"Внутри все было переоборудовано для того, чтобы там можно было бы размещать клетки, аппаратуру с животными, с другими биообъектами, чтобы можно было размещать систему жизнеобеспечения животных", — рассказывает Евгений Ильин.
Кроме аппаратуры для биологических исследований на внешней обшивке биоспутника устанавливались специальные дозиметры и устройства для испытания эффективности электростатической, радиационной защиты, что позволило провести в рамках "Биона" дополнительные радиационно-физические эксперименты.
Также на борту биоспутника располагался специальный аквариум с датчиками, в котором размещались подопытные рыбы.
По словам Евгения Ильина, всю сложнейшую аппаратуру для "Биона" разрабатывали буквально с нуля сразу несколько отечественных КБ. Всего в научной программе было задействовано около 50 крупных научно-производственных предприятий.
Крысы
Одной из главных задач научной программы "Бион" было изучение воздействия космической радиации и невесомости на структуру и функции различных тканей, органов и физиологических систем организма. В качестве основных участников медико-биологических экспериментов были выбраны крысы. Как известно, они весьма схожи с человеком по составу крови, структуре тканей, а также физиологическим реакциям в ответ на различные воздействия.
В итоге для полетов в рамках "Биона" были отобраны обычные белые лабораторные крысы, которые путешествовали по орбите в специальных клетках. По сигналу из ЦУПа в кормушки подавались пища и вода, а вся работа хвостатых космонавтов заключалась в том, чтобы плавать в невесомости в окружении электронных датчиков и под наблюдением телеметрического оборудования (используется для передачи данных из космоса на Землю).
После приземления испытуемые ложились под нож для более детального изучения влияния космических факторов. Одних усыпляли сразу же после полета, чтобы зафиксировать изменения в тканях и органах, других — через две недели, чтобы отметить, какие изменения остались, а какие исчезли.
С 1970-х годов по результатам первых крысиных полетов ученым удалось выяснить, что больше всего от пребывания в невесомости страдают мышцы. Причем не столько нижних конечностей, как многие думали до "Биона", сколько спины (так называемые тонические мышцы, которые отвечают за позу, в течение длительного периода удерживают положение тела).
Кроме этого удалось установить, что в невесомости кости становятся более хрупкими, а костная мозоль на переломах образуется значительно медленнее.
По итогам исследований ученых из команды "Биона" для космических полетов были разработаны специальные упражнения и тренажеры, позволяющие задействовать наиболее подверженные негативному влиянию невесомости группы мышц.
Благодаря крысам удалось пролить свет и на воздействие на организм искусственной гравитации. Для ее создания грызунов во время полета вращали в небольших центрифугах. В итоге, по словам Евгения Ильина, крысы из этого эксперимента чувствовали себя гораздо лучше, чем те, что постоянно находились в невесомости. Единственным минусом ученый называет большие скорости и маленький радиус крысиной центрифуги, что ухудшило вестибулярную функцию грызунов.
В будущем, как отмечает Ильин, метод создания искусственной гравитации, разработанный участниками "Биона", может быть использован при длительных экспедициях на межпланетные станции.
Обезьяны
В 1972 году в США стартовала национальная космическая программа Space Shuttle. Американцы принялись строить космодромы с целью запускать в год не менее 60 многоразовых челноков, в миссии которых закладывались и военные задачи.
В ответ в 1974 году Советский Союз начал разрабатывать свой челнок — "Буран". По задумке отечественных конструкторов, управлять "Бураном" должна была специально подготовленная команда из летчиков-космонавтов самого высокого уровня. По сути, речь шла о суперпилотах, в задачи которых входил не только полет из точки А в точку Б, но и выполнение в космосе различных боевых задач.
Появление отечественной программы "Буран" в то время было для страны огромным шагом в будущее. Единственными, кто сомневался в успешности нового космического проекта, были ученые, на плечи которых легли вопросы подготовки экипажа советского челнока.
В то время, вспоминает Евгений Ильин, даже при полетах на обычных кораблях в период адаптации к невесомости многие космонавты жаловались на серьезные вестибулярные расстройства. Их беспокоил приток крови и тяжесть в голове, а также ощущение постоянной заложенности носа, что приводило к затруднению дыхания. На "Буране", где расчетные перегрузки были больше, а времени на адаптацию к полету меньше, проблемы с вестибулярным аппаратом могли проявиться с большим эффектом.
Обезьян для отправки в космос набирали из адлерского Института медицинской приматологии. Чтобы создать для них бортовую систему жизнеобеспечения и разработать научные условия полета, ученым из ИМБП потребовалось шесть лет. Первая экспедиция на орибиту с участием двух макак-резусов Абрека и Биона состоялась в декабре 1983 года. Внутри спутника для них были оборудованы два специальных отсека-комнаты с небольшими окнами, чтобы новоиспеченные космонавты видели друг друга и могли общаться. При этом испытуемые были буквально нашпигованы различной аппаратурой. Для регистрации физиологической информации в мозг и мышцы обезьян были вживлены около 30 датчиков. В двухнедельном полете приматы выполняли специальные тесты на внимание, скорость реакции и пространственную ориентировку. Питались с помощью специального прибора, который по команде с Земли подавал им через трубочки еду и сок.
Всего в рамках программы "Бион" в космос было запущено шесть биоспутников с обезьянами. В итоге ученые выяснили, что причиной притока крови к голове космонавтов является повышенная вестибулярная возбудимость, возникающая в результате отсутствия гравитации. Исследователи "Биона" направили в Центр подготовки космонавтов несколько рекомендаций, которые помогли облегчить работу экипажа в период адаптации к невесомости.
"На космических аппаратах все важные для управления приборы должны стоять в центре приборной панели. Это необходимо для того, чтобы человеку в первые дни полета не приходилось крутить головой направо и налево. Его вестибулярный аппарат и так раздражен, а тут еще нужно подолгу искать нужный тумблер", — говорит Евгений Ильин.
Новый "Бион"
Всего в рамках программы "Бион" было запущено 12 биоспутников. Последний — "Бион-М1" стартовал с Байконура в апреле 2013 года.
Однако в последнее время, по данным Роскосмоса, самый продолжительный в истории космонавтики научный проект вновь набирает обороты. На этот раз испытуемых (в космос полетят 75 крыс) ждут более суровые условия, которые, однако, позволят вывести эксперимент на новый уровень. К запуску готовится спутник "Бион-М №2", который поднимется на высоту 800 км (высота орбиты МКС — 400 км), а сам эксперимент вместо двух недель продлится ровно месяц. Главная цель нового этапа "Биона" — выяснить, как практически двукратное увеличение дозы радиации повлияет на организм животных.
Василий Кучушев