В Самарском университете создают биомодуль для наноспутников

Коллектив исследователей Самарского университета в лабораторных условиях испытывает возможности прототипа автоматического модуля для проведения биологических экспериментов на околоземной орбите.

Биомодуль создается в соответствии со стандартами CubеSat и предназначен для размещения на борту наноспутника или малого космического аппарата.

До сих пор наноспутники применялись в основном для изучения земной поверхности и атмосферы Земли, а также космического пространства и факторов его воздействия на техногенные объекты. В настоящее время биологические исследования на орбите проводятся главным образом либо на борту МКС, либо на больших научных спутниках, таких как российские космические аппараты серии «Бион». Ввиду сложности создания подобных космических аппаратов, они запускаются не часто: предыдущий «Бион-М» был отправлен на орбиту в 2013 году, а запуск следующего ожидается не ранее 2021-го года.

«Использование наноспутников позволяет повысить эффективность биологических исследований за счет относительно небольшой стоимости проведения экспериментов и увеличения их числа и, как следствие, возможности быстрой корректировки программы исследований по полученным результатам, - рассказали в университете. - Кроме того, наноспутники дают возможность проведения тестовых экспериментов с целью отработки методов и методик биологических исследований на спутниках класса «Бион», а также позволяют создавать условия экспериментов, отличные от условий на МКС (например, уменьшенная микрогравитация за счет малой собственной массы, увеличенный радиационный фон)».

Немаловажным также является возможность реализации биологических экспериментов на неисследованных до настоящего времени орбитах и участках космоса. Например, в рамках лунной программы бионаноспутники могут быть выведены на разных участках трассы полета Земля-Луна. Это позволит изучить влияние условий открытого космоса, которые сложно промоделировать на Земле, и знания о которых крайне важны для планирования длительного межпланетарного полета человека и (или) организации Лунной базы.

В рамках работ по созданию биомодуля было проведено множество биологических экспериментов, направленных на отбор тестовых биообъектов, в которых изучались особенности жизненного цикла и метаболизма потенциальных кандидатов для демонстрационного эксперимента в космосе - насекомых, высших растений, водорослей, одноклеточных и многоклеточных грибов, бактерий, простейших, коловраток, червей, клещей и насекомых. Были разработаны средства контроля состояния биообъектов и система обеспечения их жизнедеятельности.

Полученные результаты позволили сформировать концепцию универсального биологического модуля для наноспутников семейства SAMSAT, который позволит проводить исследования в области как фундаментальных, так и прикладных вопросов биологии и медицины.  

Прикладные аспекты касаются производства в космических условиях пищи и медикаментов, строительных материалов и топлива, а также создания пригодных для жизни условий и их восстановления в случае неполадок или аварий. В перспективе, речь идет не только о базовых составляющих обитаемой среды – некоторые изучаемые организмы могут использоваться для производства высокотехнологичных мембран, фильтров, пленок и сенсоров. Наноспутники-носители биомодулей это не только плацдарм для предварительных исследований, но и самостоятельный научно-технический проект, который позволит получить важные данные в таких областях, как теория эволюции, генетика, экология, палеоэкология, бионика, биотехнология, этология и др.

«Несмотря на то, что разрабатываемый самарскими учеными биомодуль ограничен по габаритам (75х75х135 мм), массе (до 3,5 кг), потребляемой энергии и объему информации, передаваемой на Землю (до 1 мегабайта в сутки), он включает несколько весьма сложных по своим функциям систем, - отмечают в вузе. - Они позволяют контролировать газовый состав среды, давление, температуру и влажность в замкнутом объеме, фотографировать стадии развития биообъектов в автоматическом режиме, регулировать температуру и их освещенность по заданной программе или вручную, а также сохранять и передавать результаты экспериментов в центр управления полетами для дальнейшего анализа».

По словам руководителя проекта заведующего кафедрой лазерных и биотехнических систем Самарского университета Валерия Захарова, прототип биомодуля сейчас испытывается в лабораторных условиях. После проведения полного цикла испытаний планируется демонстрационный эксперимент на орбите, в котором будет изучаться реакция различных биообъектов на действие факторов космической среды. Успешная реализация эксперимента  позволит Самарскому университету предложить заинтересованным сторонам, как в России, так и за рубежом, универсальную платформу, обладающую широким функционалом для проведения различных медико-биологических исследований в космосе.