СТС-65

СТС-65

Модуль Spacelab LM1 в , отсеке полезной нагрузки Колумбии служащий Международной лабораторией микрогравитации.
Имена	Космическая транспортная система -65
Тип миссии	Исследования микрогравитации
Оператор	НАСА
ИДЕНТИФИКАТОР КОСПЭРЭ	1994-039А
САТКАТ нет.	23173
Продолжительность миссии	14 дней, 17 часов, 55 минут
Пройденное расстояние	9 886 200 километров (6 143 000 миль)
Орбиты завершены	235
Свойства космического корабля
Космический корабль	Космический шаттл Колумбия
Масса полезной нагрузки	10 811 кг (23 834 фунта)
Экипаж
Размер экипажа	7
Члены	Роберт Д. Кабана Джеймс Д. Холселл Ричард Дж. Хиеб Карл Э. Уолц Лерой Чиао Дональд А. Томас Чиаки Наито-Мукай
Начало миссии
Дата запуска	8 июля 1994 г., 16:43:01 ( 1994-07-08UTC16:43:01Z ) UTC
Запуск сайта	Кеннеди , LC-39A
Конец миссии
Дата посадки	23 июля 1994 г., 10:38:01 ( 1994-07-23UTC10:38:02Z ) UTC
Посадочная площадка	Кеннеди, взлетно-посадочная полоса 33 SLF
Орбитальные параметры
Справочная система	Геоцентрический
Режим	Низкая Земля
Высота перигея	300 километров (190 миль)
Высота апогея	304 километра (189 миль)
Наклон	28,45 градусов
Период	90,5 минут
Слева направо: сидят: Хиеб, Кабана, Томас; Стоят: Цзяо, Холселл, Найто-Мукай, Вальц. Программа «Спейс шаттл»

STS-65 был космического корабля миссией Колумбия, запущенной из Космического центра Кеннеди , Флорида, 8 июля 1994 года. В полете находился экипаж из 7 человек, им командовал Роберт Д. Кабана , который позже возглавил Космический центр Кеннеди . STS-65 — это международная научная миссия, в ходе которой Международная лаборатория микрогравитации (IML-2) находилась в 15-дневной миссии. Колумбия вернулась в Космический центр Кеннеди 23 июля 1994 года.

Экипаж

Позиция	Астронавт
Командир	Роберт Д. Кабана Третий космический полет
Пилот	Джеймс Д. Холселл Первый космический полет
Специалист миссии 1	Ричард Дж. Хиеб Третий и последний космический полет
Специалист миссии 2 Бортинженер	Карл Э. Уолц Второй космический полет
Специалист миссии 3	Лерой Чиао Первый космический полет
Специалист миссии 4	Дональд А. Томас Первый космический полет
Специалист по полезной нагрузке 1	Чиаки Мукаи , NASDA Первый космический полет

Резервный экипаж

Позиция	Астронавт
Специалист по полезной нагрузке 1	Жан-Жак Фавье , CNES Первый космический полет

Основные моменты миссии

Запуск СТС-65

Международная лаборатория микрогравитации (IML-2) стала второй в серии полетов Spacelab (SL), предназначенных для проведения исследований в условиях микрогравитации. Концепция IML позволила ученым применять результаты от одной миссии к другой и расширять объем и разнообразие исследований между миссиями. Данные миссий IML послужили основой для исследовательской базы космической станции.

Как следует из названия, IML-2 была международной миссией. Ученые из Европейского космического агентства (ЕКА), Канады, Франции, Германии и Японии сотрудничали с НАСА в миссии IML-2, чтобы предоставить мировому научному сообществу множество дополнительных объектов и экспериментов. Эти установки и эксперименты были установлены в двадцати 19-дюймовых стойках модуля IML 2.

Исследования IML-2 были посвящены микрогравитации и наукам о жизни. Наука о микрогравитации охватывает широкий спектр деятельности: от понимания фундаментальной физики, связанной с поведением материалов, до использования этих эффектов для создания материалов, которые иначе невозможно создать в гравитационной среде Земли. В исследованиях в области наук о жизни уменьшение эффекта гравитации позволяет изучать определенные характеристики клеток и организмов изолированно. Эти уменьшенные гравитационные эффекты также создают плохо изученные проблемы профессионального здоровья для космических экипажей, начиная от синдрома космической адаптации и заканчивая долгосрочными гормональными изменениями. На IML-2 эксперименты по микрогравитации и наукам о жизни дополняли друг друга в использовании ресурсов SL. Наука о микрогравитации, как правило, в значительной степени использует мощность космического корабля, в то время как науки о жизни предъявляют наибольшие требования к времени экипажа.

Медико-биологические эксперименты и оборудование на IML-2 включали: экспериментальную установку на водных животных (AAEU) в стойке 3, биостойку (BR) в стойке 5, биостойку (BSK) в стойке 9, медицинскую программу орбитального корабля увеличенной продолжительности (EDOMP) и изменения в позвоночнике у Микрогравитация (SCM) на центральном острове, устройство отрицательного давления в нижней части тела (LBNPD), микробный пробоотборник воздуха (MAS), рабочая станция оценки производительности (PAWS) на средней палубе, медленно вращающийся центрифужный микроскоп (NIZEMI) в стойке 7, радиационный мониторинг в реальном времени Устройство (RRMD) и термоэлектрический инкубатор (TEI) находятся в стойке 3.

Эксперименты и оборудование в условиях микрогравитации на IML-2 включали: прикладные исследования методов разделения (RAMSES) в стойке 6, блок пузырьков, капель и частиц (BDPU) в стойке 8, установку критической точки (CPF) в стойке 9, установку электромагнитной бесконтейнерной обработки ( TEMPUS) в стойке 10, установка свободноточного электрофореза (FFEU) в стойке 3, большая изотермическая печь (LIF) в стойке 7, измерение квазистационарного ускорения (QSAM) в стойке 3, система измерения космического ускорения (SAMS) на центральном острове, и экспериментальная система с виброизоляцией (VIBES) в стойке 3.

Другими полезными нагрузками в этой миссии были: установка усовершенствованной кристаллизации белка (APCF), коммерческое выращивание кристаллов белка (CPCG), калибровочные испытания оптической площадки ВВС Мауи (AMOS), эксперимент по исследованию орбитального ускорения (OARE), военное применение судовых треков (MAST). , Шаттл «Эксперимент радиолюбителей-II» (SAREX-II). «Колумбия» летала с поддоном орбитального корабля увеличенной продолжительности (ED0), и рычаг RMS не был установлен. Это также был первый полет модификации коробки крутящего момента двери отсека полезной нагрузки на Колумбии и первый полет нового программного обеспечения главного двигателя OI-6.

Обзор миссии

Второй из серии полезных грузов Международной лаборатории микрогравитации (IML-2) был запущен в рамках миссии STS-65 космического корабля "Колумбия" 8 июля 1994 года. Пробыв на орбите вокруг Земли 15 дней, "Шаттл" приземлился 23 июля. . В состав экипажа из семи человек входила японский астронавт Чиаки Мукаи, первая японка, побывавшая в космосе.

Европейское космическое агентство ( ESA ) и космические агентства Японии ( NASDA ), Канады ( CSA Помимо НАСА, эксперименты по миссии спонсировали ), Германии (DLR) и Франции (CNES). В исследованиях поведения материалов и жизни в условиях микрогравитации участвовали исследователи из 13 стран.

Полезная нагрузка IML-2 состояла из более чем 80 экспериментов в области микрогравитации и наук о жизни, включая пять экспериментов в области медико-биологических наук, разработанных американскими исследователями. Из них Исследовательский центр Эймса спонсировал два эксперимента с использованием тритонов и медуз. Космический центр Кеннеди (KSC) спонсировал эксперимент PEMBSIS, предназначенный для изучения эмбриогенеза растений в условиях микрогравитации.

Цели исследований в области наук о жизни

Вместе полукружные каналы и отолитовые органы составляют вестибулярный аппарат внутреннего уха , который передает мозгу информацию о равновесии и движении в трехмерном пространстве. Зависимые от гравитации отолитовые органы, выстланные рецепторами волосковых клеток и отокониями, обнаруживают линейное ускорение головы. При движении головы отоконии отстают, изгибая рецепторы волосковых клеток и меняя направленный сигнал в мозг.

Целью эксперимента с тритонами было изучение раннего развития органов чувств гравитации (см. рисунок). Маточка — специализированные органы , и мешочек присутствующие во внутреннем ухе всех позвоночных животных. Они содержат отолиты (или отоконии ), камни из карбоната кальция , которые откладываются на студенистой мембране, лежащей над чувствительными волосковыми клетками. Притяжение, которое гравитация оказывает на отолиты, ощущается волосковыми клетками, и информация о гравитационном стимуле передается в мозг через соединительные нервные волокна. Эксперимент был разработан, чтобы определить, может ли производство отолитов и развитие связанных с отолитами рецепторных клеток и нервных волокон быть изменено в условиях микрогравитации космоса.

Эксперимент с медузой был разработан для изучения поведения и развития в космосе. Изученные поведенческие параметры включали плавание, пульсацию и ориентацию. Изучение процессов развития сосредоточено на органах восприятия гравитации. Эксперимент также был направлен на определение уровня стимула искусственной гравитации, необходимого для противодействия любым негативным последствиям космического полета.

Цель эксперимента по эмбриогенезу растений (PEMBSIS) заключалась в том, чтобы оценить, повлиял ли космический полет на структуру и развитие эмбриональных лилейников от одной четко определенной стадии к другой. Также исследовалось, влияет ли космическая среда на деление клеток (митоз) и поведение хромосом.

Полезная нагрузка для медико-биологических наук

Организмы

взрослые особи и личинки японского краснобрюхого тритона ( Cynopuspyrrogaster В эксперименте с тритонами были использованы ). Этот вид был выбран для изучения отчасти потому, что вестибулярная система очень молодых тритонов проходит большую часть своего развития за период времени, эквивалентный продолжительности запланированной миссии. Кроме того, взрослых самок можно заставить откладывать яйца, вводя им гормон. Их яйца развиваются на орбите и созревают в условиях микрогравитации, чтобы предоставить ученым образец эмбрионов, прошедших раннее развитие в условиях микрогравитации.

Лунная медуза (Aurelia aurita) послужила объектом эксперимента с медузой. Были изучены как стадия сидячего полипа, так и стадия свободно плавающей эфиры медузы.

В эксперименте PEMBSIS изучали эмбриогенно компетентные клетки лилейника (Hemerocallis сорта Autumn Blaze).

Японский краснобрюхий тритон ( Cynopspyrrogaster )

Аппаратное обеспечение

Взрослые особи и личинки тритонов были помещены в резервуары для воды кассетного типа в аквариумном пакете в рамках Экспериментальной группы по водным животным (AAEU), разработанной NASDA, японским космическим агентством. AAEU — это установка жизнеобеспечения, которая может поддерживать жизнь рыб и других водных животных в Космической лаборатории в течение как минимум 19 дней. Он состоит из основного блока, аквариумного пакета и рыбного пакета, каждый из которых имеет независимую систему жизнеобеспечения. В IML-2 каждая кассета содержала контейнер для яиц с отдельными отверстиями для яиц (диаметр 6 мм, глубина примерно 12 мм).

Медленно вращающаяся центрифуга с микроскопом и системой камер Nizemi, разработанная немецким космическим агентством DLR (ранее DARA), использовалась для изучения и видеозаписи поведения эфиров и полипов медуз при 15 различных уровнях G и температуре. 28 °C (для облегчения плавания). Низеми обеспечивает наблюдение образцов при переменных уровнях ускорения от 10–3 до 1,5 G и контролируемой температуре от 18 до 37 °C.

Медузы были размещены на объекте Biorack Европейского космического агентства в контейнерах Biorack Type I. Описания объекта и контейнеров см. в IML-1.

Модуль холодильника/инкубатора (R/IM) содержал фиксированные образцы медуз. R/IM — это блок хранения с регулируемой температурой, расположенный на средней палубе шаттла и поддерживающий прохладную или нагретую среду. Он разделен на две полости и может содержать до шести полок для экспериментального оборудования. Регистратор температуры окружающей среды (ATR-4) был помещен внутри R/IM. Общее описание ATR-4 см. в IML-1.

В эксперименте PEMBSIS использовалось оборудование, предоставленное Национальным агентством космического развития (NASDA) Японии. В рамках набора NASDA Life Science Cell Culture Kit в этом эксперименте использовались шесть камер фиксации растений (PFC), похожих на чашки Петри. ПФУ использовались для хранения культивируемых растительных клеток для эксперимента PEMBSIS. Эти контейнеры полностью герметичны. ПФУ позволяют фиксировать растительные клетки, подвергшиеся космическому полету, на орбите путем введения химического фиксатора через шприц через отверстие в перегородке.

Медуза ( Aurelia aurita )

Операции

Предполетная подготовка

Культуры клеток PEMBSIS были приготовлены примерно за неделю до запуска. Двенадцать камер были заполнены полутвердой средой. Шестеро были доставлены в КНЦ и содержались в неосвещенном инкубаторе при температуре 22±2°C до загрузки в «Шаттл». Остальные шесть использовались в качестве наземного управления.

Примерно за 36 часов до запуска в три кассеты ААЭС было загружено 148 префертилированных яиц тритона. В кассеты также были загружены четыре взрослых тритона; в двух кассетах содержалось по одному тритону, а в третьей — по два. Свежая газированная вода температурой 24°C непрерывно циркулировала через установку. Аналогичное подразделение имелось на КСК в качестве наземного пункта управления.

Модуль холодильника/инкубатора (R/IM) представляет собой блок хранения с регулируемой температурой, установленный на средней палубе шаттла. R/IM использует твердотельный тепловой насос для поддержания охлажденной или нагретой внутренней среды.

За двадцать четыре часа до запуска четырем группам по шесть полипов медуз в каждой вводили йод в искусственной морской воде (ASW), чтобы вызвать стробилизацию полипов в форму эфиров.

Незадолго до полета образцы медуз были загружены в 10 кювет Низеми, содержащих ASW, и помещены в контейнеры типа I. Для исследования поведения группу нормальных эфиров и группу эфиров без статолитов помещали в инкубатор Biorack 22°C. Третью группу эфиров помещали в центрифугу Biorack 1-G. Для исследования развития использовали две группы полипов. Одну группу поместили в инкубатор, а другую поместили в центрифугу 1-G. Аналогичный комплект оборудования имелся на наземном пункте управления КНЦ.

В полете

Регистратор температуры окружающей среды (ATR-4) представляет собой автономный прибор с батарейным питанием размером примерно с колоду карт. Его можно разместить практически в любой среде (не погружая в жидкость), чтобы обеспечить запись до четырех каналов данных о температуре.

На 6, 8 и 11 дни полета экипаж проводил видеонаблюдение за яйцами тритонов для документирования скорости развития. Экипаж также в определенное время проводил наблюдения за взрослыми тритонами. И на пятый, и на девятый день полета взрослый тритон был найден мертвым, что привело к потере части яиц из-за заражения. Остальные два взрослых тритона пережили полет и были найдены живыми после приземления.

По одной кювете из каждой группы эфиров и полипов медуз снимали на видео на вращающемся микроскопе/центрифуге через определенные промежутки времени в течение миссии, чтобы определить G-порог плавательного поведения эфиров. На пятый день полета были зафиксированы как полетная, так и наземная группы эфиров со статолитами, вылупившимися на Земле. На 13-й день полета были зафиксированы две из четырех групп полипов, вызванных стробиляцией. Оставшиеся эфиры и полипы были возвращены на Землю для послеполетного анализа.

Чтобы обеспечить сравнение между фиксированными в полете и наземными группами в эксперименте PEMBSIS, экипаж зафиксировал некоторые культуры незадолго до приземления. Фиксатором служил трехпроцентный раствор глутарового альдегида (остальная вода). Каждую камеру фиксировали инъекцией фиксатора объемом 20 мл.

Послеполетный

Летные кассеты с тритонами были извлечены примерно через шесть часов после приземления. Некоторые из личинок были зафиксированы и сохранены для последующего анализа, а некоторые были протестированы, чтобы оценить, как космический полет повлиял на усиление отолито-окулярного рефлекса, и измерить объемы отолитов и площади связанных с ними сенсорных эпителиев.

Живых медуз подсчитывали, кодировали и фотографировали, начиная с пяти часов после полета. В каждой эфире подсчитывали частоту пульса, количество рук, ропалий и статолитов. Те, у кого был аномальный пульс, были сняты на видео после приземления и еще раз примерно через 24 часа. Некоторым летающим и контрольным медузам было позволено образовать клоны, которые затем были исследованы на предмет количества рук и других структурных различий.

После того, как камеры для культивирования клеток PEMBSIS были извлечены из шаттла, образцы живых клеток и соматических эмбрионов были сфотографированы, подсчитаны и химически зафиксированы в течение девяти часов после приземления, прежде чем их первый цикл деления на Земле был завершен. Хромосомы измеряли и сравнивали внутри и между культурами.

Результаты

Ньют Этюд

По данным морфологического анализа, и полетное, и наземное управление развивались одинаковыми темпами. Анализ трехмерных реконструкций показал, что выращенные в полете личинки имели больший средний объем эндолимфатического мешка (ES) и протоков, а также больший средний объем отоконий внутри мешка по сравнению с наземными контрольными особями, прошедшими аналогичную стадию. Кроме того, появление отоконий в ЭС значительно ускорялось у личинок, выращенных в условиях микрогравитации.

Исследование медуз

Эфиры, развившиеся в условиях микрогравитации, имели значительно большее количество аномальных рук по сравнению с летными и наземными средствами управления 1-G. По сравнению с контрольной группой, при испытаниях после полета плавало значительно меньше эфиров, развившихся в космосе. Полипы, отпочковавшиеся в космосе, дали больше почек и опережали по развитию наземные образцы. Хотя развитие посредством почкования и метаморфоза в космосе протекало хорошо, некоторые медузы, по-видимому, более чувствительны к микрогравитации, чем другие, о чем свидетельствует аномальное развитие их рук.

Исследование клеток лилейника

Цитологические изменения и хромосомные аберрации наблюдались как в летающих, так и в наземных летающих клетках. В летных образцах также обнаружено значительное количество двуядерных клеток — клеток, имеющих два ядра. Все образцы наземного контроля были одноядерными .

Тритоны

По крайней мере двое из четырех взрослых тритонов погибли во время путешествия. Первую смерть тритона списали просто на стресс. Второй мертвый тритон был найден Дональдом А. Томасом поздно вечером в воскресенье, 17 июля 1994 года, во время проверки резервуаров, однако вторая смерть была названа «странной» в комментарии доктора Михаэля Видерхольда, наземного ученого. В то время говорили, что тритона будет трудно вытащить из аквариума из-за невесомости, но мертвое животное может загрязнить аквариум, если оставить его внутри. Тритонами были японские краснобрюхие тритоны ( Cynopspyrrogaster ).

См. также

• Список полетов человека в космос
• Список миссий космического корабля "Шаттл"
• Очерк космической науки
• Космический шаттл

Ссылки

Эта статья включает общедоступные материалы с веб-сайтов или документов Национального управления по аэронавтике и исследованию космического пространства .

Внешние ссылки

• Краткое изложение миссии НАСА. Архивировано 4 февраля 2012 г. в Wayback Machine.
• Основные моменты видео STS-65. Архивировано 3 ноября 2013 г. на Wayback Machine.

Ни одна из ссылок на эти ссылки не работает.