186 суток на орбите (спросите у космонавта) - Тим Пик Страница 23

Долгая жизнь не означает здоровую жизнь, и исследования, проводимые на МКС, позволяют подготовиться к проблемам общественного здравоохранения, которые неизбежно возникнут со старением населения.

Сплавы металлов.

Литьё было освоено довольно давно – самое древнее из найденных отлитых изделий (медная лягушка) датируется 3200 годом до н. э. Однако технология литья по-прежнему остается предметом научных исследований. На Земле микроструктура только что остывшего сплава страдает от конвекции и седиментации, вызванных действием силы притяжения. Понимание физических принципов, которые регулируют процесс затвердевания, имеет решающее значение для производства высококачественных материалов, таких как солнечные батареи, термоэлектрические и металлические сплавы. Отсутствие конвекции и седиментации в космосе позволяют ученым контролировать и усовершенствовать процесс затвердевания, что приведет к появлению новых, более прочных и легких материалов. На европейском электромагнитном левитаторе, расположенном на борту МКС, проводятся эксперименты и в этой области. Проект IMPRESS под руководством ЕКА, объединивший 43 исследовательские группы, уже дал результат – были разработаны лопасти турбин из алюминидов титана. Эти кристаллические сплавы, обладающие уникальными свойствами, такими как высокая температура плавления, высокая прочность и низкая плотность, идеально подходят для современных электростанций и авиационных двигателей. Использование алюминида титана приведет к 50-процентному уменьшению количества компонентов турбины, что снизит расход топлива и, соответственно, выбросы газов в окружающую среду.

Низкотемпературная плазма.

Плазма – это одно из четырех фундаментальных состояний материи, наряду с твердым, жидким и газообразным. Она представляет собой ионизированный газ, чем-то напоминающий молнию, и для Земли это довольно редкое состояние вещества. А вот в космосе плазмы – 99 %. Когда частицы пыли или другие микрочастицы попадают в ионизированный газ, они становятся сильно заряженными, в результате чего образуется «сложная плазма». МКС обеспечивает идеальные условия для исследования «сложной плазмы», поскольку в условиях микрогравитации частицы пыли могут свободно распространяться в пространстве и формировать упорядоченные трехмерные кристаллические структуры этого вещества.

Плазма может проникать во многие материалы, распространяясь равномерно и быстро. Она способна дезинфицировать поверхности и, как было доказано, за несколько секунд нейтрализовать устойчивые к лекарствам бактерии, такие как MRSA. Другие исследования показали, что плазменная терапия (совместно с химиотерапией) эффективна в борьбе с раком, замедляя рост опухоли на 500 % (!) по сравнению с одной только химиотерапией.

После чрезвычайно успешной серии европейских и российских экспериментов на МКС данные о свойствах «сложной плазмы» получили на Земле практическое применение в виде низкотемпературной плазмы. С 2013 года компания Terraplasma, наряду с производством водоочистительного оборудования, успешно применяет технологию низкотемпературной плазмы для решения многих проблем в области медицины и гигиены.

Микрокапсуляция. Представьте, что вы заполняете крошечный биоразлагаемый микробаллон (размером с эритроцит) различными лекарственными растворами, которые можно вводить в кровоток для борьбы с болезнью, вдыхать для лечения бактериальных инфекций легких или доставлять непосредственно в место развития злокачественных опухолей.

Этот процесс получил название «микрокапсуляция»; разработанный на базе космических исследований, впоследствии он показал потрясающие результаты. Тесты говорят, что несколько доз лекарства, введенного способом микрокапсуляции непосредственно в опухоль предстательной железы, замедлили рост опухоли на 51 % в течение трех недель. В другом исследовании было показано, что достаточно двух доз микрокапсул, чтобы уменьшить размер опухоли легких в 43 % случаев. После 26 дней снижение размера опухоли было отмечено в 82 % случаев, а 28 % опухолей полностью исчезли. Столь многообещающие результаты с использованием низких доз лекарства дают этому методу несомненные преимущества в сравнении с традиционными методами терапии рака, такими как химиотерапия.

А ВЫ ЗНАЛИ?

• Если кто-нибудь из вас хоть раз готовил салат с добавлением масла и уксуса, то он, конечно, знает, что эти жидкости не смешиваются. Масло обладает меньшей плотностью, поэтому находится на поверхности. Чтобы в салате было одинаковое количество обеих жидкостей, надо предварительно встряхнуть бутылку с уксусом и маслом. В скором времени, однако, эти жидкости вновь разделятся из-за действия гравитации Земли. В космосе все не так. Две жидкости по-прежнему не смешиваются полностью, но в отсутствии гравитации маленькие глобулы масла и уксуса равномерно распределяются внутри одной, более крупной глобулы. Это и есть основной принцип микрокапсуляции в условиях микрогравитации.

Данные, полученные на МКС, были жизненно важны для разработки технологии создания этих капсул, поскольку под действием микрогравитации разные жидкости (например, масло и вода) распределяются равномерно по всей капсуле. Таким образом, можно получить капсулы высочайшего качества!

Ошеломительный успех созданных в космосе микрокапсул привел к открытию и последующему патентированию НАСА системы микрокапсулирования импульсного потока (Pulse Flow Microencapsulation System, PFMS), которая была создана на Земле и может воспроизводить качество создаваемых в космосе микрокапсул.

Такой метод лечения может быть полезен не только при терапии рака. Микрокапсулы эффективны при лечении многих заболеваний – например, в качестве замены ежедневных инъекций инсулина для больных диабетом, так как одна инъекция микрокапсул способна поддерживать нужную концентрацию инсулина в течение 12-14 дней.

В: Какая часть дня вам нравилась больше всего?

О: Мне нравилось делать фотографии, смотреть в иллюминатор (окно) или звонить семье и друзьям после окончания рабочего дня. Рабочий день у нас очень продуктивный, мы всегда старались выполнить то, что было запланировано по графику.

Кстати говоря, это хорошо: в такой среде напряженный график необходим, ведь мы летим в космос, чтобы усердно работать! Я был глубоко удивлен, когда меня спросили, не было ли мне скучно на МКС… Скучать мне, прямо скажем, было некогда, и я ценил каждую спокойную минуту.

Это может показаться странным, но мне всегда нравилось чистить зубы вечером, потому что наша гигиеническая зона расположена рядом с куполом, и я знал, что буду иметь возможность в течение нескольких минут наслаждаться видом из огромного окна. Мне нравилось это сочетание – выполнять самую обыденную процедуру на скорости, в 25 раз превышающей скорость звука, да к тому любуясь видом континента внизу.

В: У вас было свободное время? Как вы проводили выходные?

О: В течение недели у нас очень мало свободного времени, и само время летело быстро. Выходные проходили в более спокойном ритме, на личные дела обычно оставалось несколько часов.

А не на личные? В субботу утром проводилась уборка космической станции. В воздушных фильтрах скапливается много пыли, поэтому на их очистку уходило около пары часов. Наверное, всплывающий перед глазами образ космонавта с пылесосом выглядит довольно смешно, но, эй, кроме нас, некому содержать это место в чистоте! Мы использовали обычный пылесос с длиннющим электрическим шнуром. Я помню, что одной из моих любимых книг в детстве была «Летающая хоккейная клюшка» Роджера Брэдфилда.