Станция Конкордия: наука на краю света

concordiahero

Исследовательская станция «Конкордия», совместное предприятие французского Полярного геофизического института и итальянской национальной программы исследования Антарктиды (PNRA), без всяких сомнений является одним из самых удаленных от человеческой цивилизации и одним из самых негостеприимных мест, куда добраться даже сложнее, чем слетать на Международную космическую станцию. Европейское космическое агентство, пользуясь уникальным расположением станции и уникальными условиями окружающей ее среды, использует «Конкордию» для проведения масштабного исследования по вопросам возможных последствий длительного пребывания человека в условиях долгих космических полетов. Предлагаем ознакомиться с тем, в каких условиях здесь живут и работают люди и чем конкретно они занимаются.

«Конкордия» расположена в одном из самых удаленных и экстремальных мест на нашей планете — Антарктиде, — где температура окружающей среды нередко опускается до -80 градусов по Цельсию. Благодаря своему расположению, здесь совершенно безумная суточная световая активность: летом Солнце никогда не садится ниже горизонта, а зимой команде станции приходится жить практически в полной темноте, потому что многие месяцы в году Солнце вообще не встает из-за горизонта. Станция находится примерно в 3200 метрах над уровнем моря, где воздух сильнее разряжен и содержит намного меньше кислорода. Здесь люди постоянно пребывают в состоянии гипоксии (нехватки кислорода). Все эти факторы создают окружающую среду, которую очень сложно назвать идеальной для проведения научных исследований, ведь даже для того, чтобы просто выйти из жилого помещения, человеку нужно надевать в несколько слоев плотную, не пропускающую холод зимнюю одежду.

concordiahero-4

Вокруг станции установлены наблюдательные платформы

Разумеется, проблемы и вопросы технического обслуживания и обеспечения людей продовольственными припасами в столь жестких условиях жизни являются предельно критическими. Доставка небольших грузов и продуктов питания в том числе может осуществляться сюда самолетом Twin-Otter (здесь имеется своя собственная посадочная площадка), в свою очередь крупногабаритные грузы доставить можно только наземным способом с большой земли, ближайшая база на которой находится почти в 1200 километрах от станции. На преодоление такого расстояния уходит около 12 дней, и то только в том случае, если позволяет погода.

concordiahero-6

Шесть месяцев в году люди здесь в буквальном смысле живут в полном мраке

Помимо противостояния жесточайшему арктическому климату, команда станции проводит время за выполнением серии различных научных экспериментов. Исследовательское оборудование расположено вокруг двух башен станции и включает установку сейсмической активности, которая углублена на 15 метров под поверхность и позволяет ученым вести наблюдение за арктическим льдом. Эта сейсмологическая установка является частью общей глобальной системы подобных устройств по всему миру и предоставляет человеку важную информацию, помогающую лучше понять то, как ведет себя земное ядро. Кроме того, на станции проводятся исследования магнитного поля нашей планеты. Благодаря тому, что «Конкордия» расположена вблизи одного из полюсов Земли, ученые могут следить за воздействием поля в его практически горизонтальной точке.

concordiahero-8

Станция состоит из «комплекса шума» (кухня, обеденный зал, игровая комната, спортивный зал, морозильная камера, кинотеатр и рабочие помещения) и «комплекса тишины» (здесь находятся лаборатории, спальные места, ванные комнаты и медицинский отсек)

Ввиду чрезвычайно экстремальных условий здесь не могут существовать даже большинство обычных бактерий, но именно такие условия интересуют Европейское космическое агентство, так как по части сложности жизни в них в теории они могут быть аналогичны условиям жизни в рамках проведения сверхдолгих космических перелетов.

concordiahero-7

Добраться сюда не легче, чем полететь на другую планету

«Конкордия» находится от цивилизации даже дальше, чем находится от цивилизации МКС. В случае с последней, ближайшая станция снабжения расположена в 600 километрах (орбитальная высота самой МКС при этом составляет 322 километра) от МКС. Но в отличие от космической станции, к которой можно добраться в любое время года, к «Конкордии» можно добраться по воздуху или земле исключительно в рамках шестимесячного окна. В остальное время до станции не доедет, не доплывет и не долетит ни одно техническое средство. Все это фактически заставляет ее команду полагаться исключительно на свои силы, даже в рамках чрезвычайных ситуаций. Здесь, как и в случае с МКС, до начала пути к «Конкордии» команда должна пройти многомесячную специальную подготовку.

В начале этого года на станцию прибыл спонсируемый ЕКА врач Адреанос Големис. В ближайший год он будет заниматься наблюдением за командой исследователей: как люди могут справляться со стрессовыми ситуациями и изоляцией, то есть теми состояниями, с которыми определенно столкнутся будущие космические исследователи.

Зимой 2012 года ЕКА провела эксперимент, направленный на осознание того, чего стоит ожидать от долгих космических перелетов. Исследователи работали над созданием специального режима тренировок для тех, кто будет работать в условиях замкнутого пространства (например на МКС). Задачей эксперимента был поиск наиболее подходящих решений для возникающих в условиях длительного пребывания в такой среде проблем, вроде изменения в настроении людей, изменения уровня когнитивного здоровья, а также общих изменений физических показателей здоровья в жестких условиях пребывания в столь экстремальной для жизни среде.

concordiahero-3

Полярная ночь на «Конкордии»

Даже наблюдение за тем, как человеческий организм реагирует на изменение среды с низким процентом содержащегося в ней кислорода очень важно для будущих миссий на другие планеты. Ведь если плотность кислорода в космическом корабле будет ниже, в нем также будет и ниже показатель внутреннего атмосферного давления, а значит такой корабль будет легче разработать и собрать.

concordiahero-5

Северное сияние глазами «Конкордии»

В скором времени станцию «Конкордия» ожидает смена персонала. В течение всего 2014 года новые исследователи продолжат заниматься изучением и расширением границ наших знаний о тех опасностях, что могут ожидать нас при длительных космических путешествиях в будущем. Один из новых экспериментов на этот счет предполагает проверку физического состояния организма во время чрезвычайно долгого пребывания в условиях невесомости. Симуляция этого состояния будет проводиться путем долгого пребывания человека в лежачем положении, когда его голова будет находиться под нижним углом по отношению к горизонту.

С огромным количеством предложений и разработок, которые уже ведутся в отношении будущих пилотируемых миссий на другие планеты, объем работ на «Конкордии» будет постоянно пропорционально увеличиваться.

Из Цереры валит пар

Словно в подтверждение недавней работы, показавшей возможность образования воды в любой точке Солнечной системы, на карликовой Церере, что в Главном поясе астероидов, замечены фонтаны пара, с которыми планета теряет по 6 килограммов воды в секунду.

Церера — крупнейший объект пояса астероидов, на который приходится треть его массы; в среднем планета удалена от нас на 263 млн км; её диаметр примерно равен 950 км. Поверхность этого карлика давно считают смесью водного льда, различных карбонатов и глины, а внутренности — комбинацией каменного ядра и ледяной мантии толщиной в 100 км. По расчётам, пресной воды там 200 миллионов кубических километров, то есть больше, чем на Земле. Раздавались голоса и о том, что в её недрах, согреваемых внутренним теплом, могут быть океаны жидкой воды.

Церера (на переднем плане), удалённая от Солнца на 2,8 а. е., расположена между орбитами Марса (слева) и отсутствующего на изображении Юпитера (сзади). (Здесь и ниже иллюстрации ESA.)

Но лишь теперь наблюдения космического телескопа «Гершель» начинают подводить под эти теоретические построения достоверную наблюдательную базу. Дело в том, что периодически по тем или иным причинам поверхность Цереры нагревается — и солнечным излучением и, возможно, внутренними процессами. Тогда лёд на ней плавится, а поскольку заметного атмосферного давления на планете нет, он сразу начинает испаряться и, минуя жидкую фазу, «утекает» в космос (благо тамошняя гравитация в 30 раз слабее земной).

«Впервые в истории наблюдений нам удалось зарегистрировать на Церере (да и на любом другом объекте пояса астероидов) водяной пар, и это доказательство того, что, во-первых, поверхность этой карликовой планеты состоит изо льда, а во-вторых, тут есть атмосфера», — говорит Михаэль Кюпперс (Michael Küppers) из Европейской южной обсерватории (Испания), ведущий автор работы. Откуда там атмосфера? Да, это хороший вопрос, ведь средняя температура на Церере не превышает −106 °C и даже в перигелии не поднимается выше −33 °C, то есть там вряд ли так уж много водяного пара. По расчётам, зарегистрированные извержения выдают лишь 6 кг водяного пара в секунду, но...

А дело вот в чём. Если карликовая планета покрыта водным льдом, то под действием солнечного ультрафиолета часть молекул извергаемого водяного пара или даже самого льда будет распадаться на кислород и водород. И если последний очень быстро покинет поверхность тела за счёт малой массы, то кислород может до некоторой степени подзадержаться. Хотя, разумеется, плотность такой атмосферы крайне мала даже в сравнении с марсианской.

Поскольку «Гершель» и другие телескопы регистрировали водяной пар не всегда, а только в моменты, когда Церера была в перигелии (близко к Солнцу), ясно, что этот процесс носит периодический характер. Более того, ряд данных — включая варьирование следов пара в ходе тамошних девятичасовых суток — указывает на то, что вода испаряется только в двух точках — паре тёмных пятен на поверхности Цереры, найденных «Хабблом». В принципе, это логично: тёмные участки поверхности должны лучше поглощать солнечный свет, а потому — быстрее нагреваться, превращая водный лёд в пар. Альтернативным объяснением извержений воды именно в этих районах стоит считать криовулканизм, когда сейсмическая активность внутри карликовой планеты приводит к росту температуры льда; в этом случае, правда, не вполне понятно, почему нет извержений при удалении от Солнца.

В то же время результат неожиданный. Если на кометах образование водного льда никого не удивляет, то тела Главного пояса астероидов до сих пор в столь экстравагантном поведении замечены не были. Открытие до некоторой степени стирает чёткую разделительную линию между кометами и астероидами: теперь ясно, что, поменяй внезапно Церера свою орбиту на более близкую к Солнцу, мы обязательно увидели бы за ней неплохой «кометный» хвост.

По широте и времени суток всплески регистрации водяного пара приходятся на районы над образованиями «Пьяцци» и «Регион А», тёмными пятнами, выделяющимися на поверхности Цереры.

И вообще, сезон открытий для Цереры скорее начинается, чем заканчивается: в феврале 2015-го к ней приблизится космический зонд Dawn, уже порадовавший земных астрономов несколькими неожиданными сведениями о Весте, другом крупном теле пояса астероидов. Есть ли у Цереры атмосфера и насколько она «слаба», как много в ней кислорода и сколько водяного пара — обо всём этом мы узнаем в следующем году.

Кстати, Кэрол Рэймонд (Carol Raymond), заместитель ведущего исследователя миссии Dawn, полна оптимизма: «Сейчас Церера выглядит как одно их лучших мест Солнечной системы с точки зрения астробиологического потенциала». А вот г-н Кюпперс более сдержан, так как считает, что источником воды скорее является солнечный нагрев, размеры мини-планеты недостаточны для постоянной геологической активности, а подлёдный океан — это пока и вовсе лишь предположение. Кто из них ближе к истине — покажет время.

Отчёт об исследовании опубликован в журнале Nature.

Подготовлено по материалам Европейского космического агентства.

Александр Березин

Красоты Вселенной от NASA и ESA . 1080p

Музыка : "Isle of the Wandering Spirits" from the album "Distant Dreams" by The Amnis Initiative

В стерильных комнатах NASA и ESA открыты неизвестные науке бактерии

Космические агентства не нуждаются в путешествиях к звёздам, чтобы найти новые формы жизни (достаточно заглянуть в какую-нибудь пещеру). Но недавно сотрудникам NASA удалось обнаружить новый вид бактерий буквально у себя под носом: в специальных стерильных (!) помещениях, где происходит создание космических аппаратов.

Американское космическое агентство использует стерилизованные чистые комнаты для строительства кораблей, которые отправятся в миссии к другим планетам. Небывалая чистота поддерживается в них для того, чтобы избежать любого загрязнения, которое могло бы помешать поиску инопланетной жизни. В такие помещения все работники должны входить в специальных костюмах. В них поддерживается сухость воздуха и пониженное давление воздуха. Очистка происходит с использованием сильных химических веществ, в том числе отбеливателей. Ультрафиолетовый свет и тепло также используются, чтобы убить любую форму жизни на объекте.

Рис. 1. Этот вид бактерий, получивший название Tersicoccus phoenicis, был обнаружен в двух чистейших комнатах, предназначенных для создания космических аппаратов (иллюстрация NASA/JPL-Caltech).

Тем не менее, по данным NASA, один из микробов оказался достаточно устойчивым, чтобы выжить в настолько негостеприимной среде.

Бактерия, имеющая форму ягоды и получившая название Tersicoccus phoenicis, оказалась настолько необычной, что её классифицировали не только как новый вид, но и как новый род.

Учёные заявили, что они нашли эти микроорганизмы в двух не связанных между собою чистейших помещениях. Одно находится во Флориде, где был собран космический аппарат Феникс (Phoenix Mars Lander), другое – на космодроме Куру Европейского космического агентства (ESA) во Французской Гвиане.

«Этот необычный организм выживает почти без каких-либо питательных веществ, – комментирует микробиолог NASA Параг Вайшампаян (Parag Vaishampayan) из Лаборатории реактивного движения в Калифорнии. – Мы хотели бы лучше понимать возможности этого существа, которые помогли ему адаптироваться для выживания в стерильном помещении и, скорее всего, могут позволить ему выжить на космическом корабле. Неизвестно, какова общая численность этих бактерий. Возможно, они живут за пределами чистых помещений, в почве, например. Может, их удастся найти в других средах с низким содержанием питательных веществ − в пещерах или пустынях».

Рис. 2. Микробиолог собирает пробы с пола простерилизованной комнаты (фото NASA).

Размер новой бактерии составляет всего 0,001 мм в поперечнике. Название происходит от латинского слова Tersi (чистота) и греческого coccus (ягоды). Phoenicis – производная от названия космического корабля Phoenix Mars Lander, который строился, когда бактерия впервые попалась в пробе с пола. NASA регулярно исследует пробы для контроля наличия бактерий в чистых помещениях.

Учёными установлено, что генетическая последовательность T. phoenicis имеет менее 95% общего с ближайшими бактериальными родственниками. Этого факта в сочетании с уникальным молекулярным составом его клеточной стенки и другими свойствами было достаточно для классификации T. phoenicis в новый род.

«Мы не уверены, существует ли этот организм только в стерильных помещениях или же выживает в каком-либо другом месте, просто его больше нигде не удавалось зарегистрировать до сих пор, – говорит Кристин Моиссл-Айхингер (Christine Moissl-Eichinger) из Регенсбургского университета в Германии, которая участвовала в определении вида на Куру. – Некоторые эксперты сомневаются, что T. phoenicis сможет существовать вообще где-либо, кроме очень чистого помещения. Возможно, в условиях конкуренции с другими видами они не имеют возможностей для нормального развития».

Анализ необычной бактерии был опубликован в издании International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

S	M	T	W	T	F	S
						1
2	3	4	5	6	7	8
9	10	11	12	13	14	15
16	17	18	19	20	21	22
23	24	25	26	27	28	29
30	31

donmigel_62