вернёмся на старт?

Статьи в иностранных журналах, газетах 2020 г (январь — март)


  1. Рейчел Кроуэлл. Разыскивается Великий Похититель галактик: Млечный Путь (Rachel Crowell, Wanted for Grand Theft Galaxy: The Milky Way) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 8 в pdf — 228 кб
    «Млечный Путь, вероятно, украл несколько маленьких галактик. (...) В общей сложности, в настоящее время с Млечным Путем связано семь маленьких галактик, включая Малое Магелланово Облако, которые, как подтвердили исследователи, когда-то вращались вокруг Большого Магелланова Облака (БМО). (...) Восемь дополнительных гномов [галактик], по-видимому, имеют историю обращения вокруг Большого Магелланова Облака, но для подтверждения этих возможных взаимосвязей необходима дополнительная работа, отмечают исследователи. (...) Исследователи сравнили эти данные [Миссия Европейского космического агентства Gaia] с «образцом пяти космологических симуляций масштабирования систем галактик-хозяев с массой БМО» из проекта «Обратная связь в реалистических средах» (FIRE). Метод увеличения масштаба FIRE позволяет исследователям создавать галактические образования высокого разрешения. (...) Симуляция FIRE предсказывала присутствие от 5 до 10 светящихся спутниковых галактик, вращающихся вокруг масс-хозяев с массой Большого Магелланова Облака, [Итан] Ян [аспирант астрономии в Универе Калифорнии, Риверсайде и ведущий автор исследования, опубликованном в Ежемесячных уведомлениях Королевского астрономического общества, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, 2019], говорит, что Галактики, похожие на Млечный Путь, имеют примерно вдвое больше таких спутников, хотя Млечный Путь в 10 раз больше, чем БМО. (...) Один из таких [мелкомасштабных космологических] вопросов заключается в том, как решить проблему пропущенных спутников: расхождение между большим количеством спутниковых галактик, предсказываемых с помощью симуляций на орбите Млечного Пути, и меньшим числом наблюдаемых спутников. (...) Ян планирует использовать новые симуляции для изучения дополнительных вопросов о спутниках Большого Магелланова Облака, того, как они образуются и при каких условиях они перестают образовывать звезды».
  2. Хавьер Барбузано. Новый тип шторма на Сатурне (Javier Barbuzano, New Type of Storm Spotted on Saturn) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 10-11 в pdf — 275 кб
    «Если мы посмотрим мимо колец Сатурна, то увидим, что поверхность планеты имеет мало отличительных черт. (...) Иногда, однако, поверхность Сатурна освещается яркими белыми пятнами. Это штормы, которые образуются, когда водяные облака во внутренней части слоя атмосферы — на 200 километров ниже видимой поверхности — нагреваются и поднимаются, подобно летнему шторму в любой точке Земли, но в большем масштабе. До недавнего времени исследователи наблюдали только два типа сатурнианских штормов. Маленькие, обычно 2000 километров диаметром, выглядят как нерегулярные яркие облака и длятся в течение нескольких дней. Действительно большие из них известны как большие белые пятна. Это чудовищные бури до 20 000 километров в поперечнике — достаточно большие, чтобы покрыть всю Землю — которые могут сохраняться до нескольких месяцев. Но в 2018 году на поверхности окольцованной планеты появился шторм нового типа. Вместо гигантского пятна, четыре шторма среднего размера появились в последовательности на немного разных широтах вблизи северного полюса. (...) штормы переместились на разных скоростях, вероятно, под влиянием местных ветров на их соответствующих широтах. Это вызвало несколько сближений. (...) Эти взаимодействия в конечном итоге изменили всю широтную полосу, превратив её в светлую полосу вблизи северного полюса. Группа сохраняется и сегодня, хотя последний шторм исчез в октябре 2018 года. (...) первое свидетельство того, что что-то происходит в атмосфере Сатурна, пришло из снимка, сделанного астрономом-любителем в Бразилии. (...) [Агустин] Санчес-Лавега [планетолог из Университета Страны Басков в Испании] и его команда также собрали наблюдения с космического телескопа Хаббла и 2,2-метрового телескопа в Калар-Альто, Испания. Они также смогли использовать изображения Кассини, который упал на Сатурн в сентябре 2017 года, но показал циклонический вихрь, где возникла первая буря. (...) Члены команды также использовали компьютерное моделирование для измерения энергии, необходимой для генерации штормов. Они пришли к выводу, что это были промежуточные штормы, также с точки зрения энергии, для формирования которых требовалось примерно в 10 раз больше энергии, чем для типичного небольшого шторма, но примерно в 100 раз меньше энергии, чем для больших белых пятен. Тем не менее, команда не знает много о механизме, который приводит эти и другие штормы на Сатурне. Такие вопросы, как, почему они появляются в определенных широтах, почему они наблюдаются только в северном полушарии, или почему большие белые пятна появляются примерно каждые 60 лет, открыты для обсуждения. (...) «Мы надеемся, что космический телескоп Джеймса Вебба позволит нам видеть в инфракрасном диапазоне, как происходят эти бури и другие явления, характеризующие химический состав, чтобы мы могли создать его на модели», — сказал Санчес-Лавега. "— Статья основана на отчете в Nature Astronomy, 2019.
  3. Бас-ден-Хонд. Эйнштейн говорит: это 309,7-метровые часы) (Bas den Hond, Einstein Says: It’s 309.7-Meter O’Clock) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 18-23 в pdf — 637 кб
    «Флоты геолокационных спутников, таких как GPS-созвездия, теперь позволяют людям с приемником определять, где они находятся в пределах нескольких метров или, с помощью современного оборудования, миллиметров. Радиотелескопы отслеживают движение континентальных плит, на которых они покоятся, миллиметр в миллиметр, глядя в унисон на квазары — активные галактические ядра на расстоянии миллиардов световых лет — в процессе, называемом очень длинной базовой интерферометрией (VLBI). Но этого недостаточно. Вот почему [Якоб] Флери [профессор Лейбницкого университета в Ганновер, Германия], с коллегами по всему миру, стремится включить в геодезию наиболее продвинутую доступную теорию пространства и времени: общую относительность. (...) Предположим, [Карл Фридрих] Гаусс [известный немецкий математик, который был назначенный исследовать Королевство Ганновер, покрыв его воображаемыми треугольниками], в 1819 году установил часы рядом с его камнем триангуляции на Каленберге (холме в районе Ганновера), часы, которые сохраняли идеальное время е. Предположим, он отправил идентичные часы в портовый город Бремерхафен на 161 км к северу и 309,7 м вниз до уровня моря. К настоящему времени, спустя 200 лет, эти часы будут не идентичны. Часы у кромки воды будут немного отставать, примерно на 0,002 секунды. Но это не было бы неправильно. Это было бы просто измерять время в другом пространстве, ближе к центру Земли, то есть глубже в гравитационном колодце. В физическом плане часы будут идти при более низком гравитационном потенциале. (...) Инновации поражают воображение. Атомные часы стали настолько хорошими, измеряя время с такими небольшими ошибками и с такой стабильностью, что гравитационное замедление времени может фактически наблюдаться между часами при знакомых земных различиях высоты. Лучшие на сегодняшний день часы, построенные в Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в США, используют свет, излучаемый атомами иттербия, стимулируемый лазерным излучением. Длина волны света или его частота настолько стабильны, что эти часы теряют или получают только 1,4 х 10 -18 секунды за секунду, что в сумме дает ошибку менее 1 секунды за возраст Вселенной. (...) Если два идентичных тактовых генератора не синхронизированы, вы фактически измеряете разницу в их локальных гравитационных полях. И эта разница необходима для любого правильного описания их разницы в высоте. (...) две поверхности используются для представления формы Земли. Одним из них является эталонный эллипсоид, сплюснутая сфера, которая по сути является улучшенной версией классического глобуса, стоящего в библиотеках и аудиториях. Он выполняет ту же функцию: указывать местоположения по широте и долготе. (...) В дополнение к широте и долготе измерения GPS обеспечивают высоту относительно этого эллипсоида. Однако, чтобы иметь смысл, эти высоты должны быть пересчитаны для обозначения более физически значимой формы Земли: геоида. Геоид представляет собой поверхность с постоянным гравитационным потенциалом — энергией, которая потребуется для подъема 1 кг с центра Земли на этот уровень. Геоид — эллипсоид, но имеет холмы и долины, потому что масса неравномерно распределена в ядре, мантии, океане, коре и атмосфере Земли. Геоид в идеале соответствовал бы уровню моря. (...) Измерение высоты по отношению к геоиду гарантирует, что вы не будете рассчитывать самопроизвольное течение воды между местами на равных возвышениях или даже в гору, что возможно, когда высоты рассчитываются с использованием эллипсоида. В идеале высота относительно геоида (динамическая высота) выражается не в метрах, а в джоулях на килограмм (единицы энергии на единицу массы), чтобы учесть различную силу притяжения Земли на разных высотах. Для создания карты эллипсоида — это поверхность, которую нужно использовать (...) Чтобы добавить высоту любого местоположения к таким картам, необходимо пересчитать высоту, которую GPS предоставляет как расстояние до того места, где геоид находится в этом месте, над или ниже эллипсоида. Вот где начинаются измерения силы тяжести. До сих пор такие измерения проводились для крупномасштабных деформаций геоида спутниками (...) Локальные измерения выполняются с самолетов и на земле с помощью гравиметров (...) многообещающее дополнение к этому арсеналу, потому что они позволяют непосредственно измерять сам гравитационный потенциал. (...) стронциевые часы (...) имеют точность 2–3 х 10 -17, что соответствует точности на уровне дециметра по высоте. В последнее время стали доступны переносные часы из стронция (...) Транспортируя сигналы часов по соединениям из стекловолокна и через спутники, исследователи предусматривают создание сетей часов, измеряющих гравитацию в реальном времени для геодезических и геофизических целей. Для многих из этих приложений технология все еще должна развиваться. (...) Более высокая точность поставит релятивистскую геодезию в один ряд с измерениями GPS (...). С точностью до миллиметра измерения высоты на основе часов могут использоваться гораздо больше, чем карты и проекты гражданского строительства. «Одной из самых важных вещей будут изменения гравитации во времени», — сказал Флери. «Взять вулкан: все эти процессы, происходящие внутри, приводят к крошечным изменениям гравитации. Вы можете реально наблюдать за тектоникой. (...)»
  4. Альфред Макьюен и др. У Ио есть океан магмы? (Alfred McEwen et al., Does Io Have a Magma Ocean?) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 24-30 в pdf — 574 кб
    «Приливный нагрев, вызванный гравитационными взаимодействиями между соседними звездами, планетами и лунами, является ключом к тому, как развивались многие миры в нашей солнечной системе и за ее пределами. Сильно нагретая луна Юпитера Ио, например, испытывает объемные извержения лавы (...) Любезность приливного нагрева. (...) Приливное нагревание возникает в результате изменения гравитационного притяжения между родительской планетой и близкой луной, которая вращается вокруг этой планеты по некруглой орбите. (...) Эти затягивающие и расслабляющие реакции гравитационное притяжение изменяет форму орбитальной луны в течение каждого витка и генерирует внутреннее трение и тепло, когда скала, лед и вязкая магма столкаются и текут. (...) Величина и фаза вызванной приливом деформации луны зависят от её внутренней структуры. Предполагается, что тела с непрерывными жидкими областями под поверхностью, такие как подземные воды или магматический океан, будут демонстрировать более значительные приливные реакции и, возможно, отличительный параметр вращения по сравнению с телами без этих больших областей жидкости. Приливная деформация, таким образом, является центральной для понимания энергетического баланса луны и исследования ее внутренней структуры. (...) Насколько мы знаем, в нашем понимании приливного нагревания остаются фундаментальные пробелы. На семинаре Института космических исследований им. Кека в октябре 2018 года участники обсудили текущее состояние знаний о приливном нагреве, а также о том, как будущие миссии космического аппарата по отбору целей солнечной системы могут помочь устранить эти пробелы. Каждый раз, когда Ганимед вращается вокруг Юпитера один раз, Европа завершает две орбита, а Ио — четыре витка. Этот резонанс 1: 2: 4 был открыт Пьером-Симоном Лапласом в 1771 году, но его значение было осознано только через 200 лет, когда Peale et al. опубликовал [в 1979 г.] свое предсказание о том, что резонанс приведет к приливному нагреву и таянию Ио, как раз перед тем, как миссия Вояджер-1 обнаружила активный вулканизм Ио. (...) Вояджер 1 показал горы высотой более 10 километров. Это говорит о том, что Ио имеет толстую холодную литосферу, образованную быстрым вулканическим всплытием и оседанием слоев земной коры. (...) Система Юпитера обеспечивает наибольший потенциал для нашего понимания приливного нагревания в ближайшие несколько десятилетий. Это связано с тем, что Europa Clipper НАСА и исследовательская программа Европейского космического агентства Jupiter Icy Moons Explorer (JUICE) проведут углубленные исследования Европы и Ганимеда в 2030-х годах (...) Однако наше понимание этой системы будет по-прежнему ограничено, если не будет это также специальной миссии с близкими встречами Ио. (...) За пределами нашей солнечной системы приливный нагрев экзопланет и их спутников значительно увеличивает общий обитаемый объем в галактике. (...) Крайне вулканические экзопланеты считаются первоочередными целями для будущих исследований, потому что они, вероятно, демонстрируют различные составы и стили извержения вулкана. (...) Семинар Института космических исследований им. Кека определил пять ключевых вопросов для будущих исследований. [1] Что вулканические извержения говорят нам о планетарных недрах? (...) Вулканизм особенно важен для изучения внутренних планет, так как он дает образцы из глубины и показывает, что внутренней энергии достаточно, чтобы расплавить внутреннюю часть. Стили извержения накладывают важные ограничения на плотность и распределение напряжений в недрах. (...) [2] Как приливная диссипация распределяется между твердыми и жидкими материалами? (...) Отклик рассеивания планетарных материалов зависит от их микроструктурных характеристик, таких как размер зерна и распределение расплава, а также от сроков воздействия. (...) сейсмические волны [на Земле] имеют гораздо меньшие амплитуды напряжений и гораздо более высокие частоты, чем приливные, поэтому тип воздействия, относящийся к приливно-отапливаемым мирам, остается экспериментально мало изученным. (...) [3] Есть ли у Ио океан магмы? Чтобы понять динамику Ио, например, прилив, который происходит во внутреннем пространстве, нам нужно лучше понять его внутреннюю структуру. (...) Одним из способов изучения этого является магнитные измерения. (...) Второй метод исследования внутренней части Ио — это наука о гравитации (...) [4] Находится ли система Лапласа Юпитера в равновесии? (...) Вращательная энергия Юпитера преобразуется в комбинацию потенциальной гравитационной энергии (на орбитах спутников) и тепла посредством рассеяния как на планете, так и на ее спутниках. Тем не менее, мы не знаем, находится ли эта система в настоящее время в равновесии или изменяются ли периодическая миграция, скорость нагрева и вулканическая активность с течением времени. (...) Способ проверки того, что система находится в равновесии, состоит в измерении скорости изменения большой полуоси для трех лун в резонансе Лапласа. Если система находится в равновесии, масштаб приливной миграции должен быть одинаковым для всех трех лун. (...) [5] Могут ли стабильные изотопы дать нам представление о долгосрочном развитии приливно-горячих систем, отчасти потому, что их геологическая активность разрушает более старые геологические данные. Изотопные отношения, которые сохраняют долгосрочные записи процессов, обеспечивают потенциальное окно в эти истории. (...) [Миссии на луну] Одним из наиболее важных измерений, выполненных во время этих миссий [Europa Clipper and JUICE], может быть точность измерения дальности во время близких полетов для обнаружения изменений на орбитах Европы, Ганимеда и Каллисто, что предоставит ключевое ограничение на равновесие системы Юпитера, если мы можем получить сопоставимые измерения Ио. (...) Самым многообещающим способом решения пяти ключевых вопросов, отмеченных на семинаре Института космических исследований им. Кека, является новая миссия космического аппарата, которая позволит совершить несколько близких облетов Ио в сочетании с лабораторными экспериментами и наземными телескопическими наблюдениями".
  5. Тимоти И. Мельбурн и др. Сейсмические датчики на орбите (Timothy I. Melbourne et al., Seismic Sensors in Orbit) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 32-37 в pdf — 889 кб
    «Видно используемые в навигационных целях наземные приемники GNSS [Global Navigation Satellite Systems], которые в последние годы получили широкое распространение во всем мире, теперь предлагают полезные инструменты для быстрой и точной характеристики сильных землетрясений — в дополнение к традиционным сетям сейсмического обнаружения — как и многие другие стихийные бедствия. (...) сейсмический мониторинг, основанный на измерениях GNSS, был введен в действие в течение последних нескольких лет с использованием непрерывно собираемых данных о местоположении с более чем тысячи наземных станций, число которых постоянно растет в глобальной системе координат с точностью до нескольких сантиметров в течение 1-2 секунд после получения данных в полевых условиях. В Соединенных Штатах эти данные поступают в центры геологической службы США (USGS) и Национального управления океанических и атмосферных исследований (NOAA), они отвечает за генерацию и выдачу ранних предупреждений о землетрясениях и цунами. (...) Было ли это [землетрясение] магнитудой 7, дюжина или около того? Станции GNСС, расположенные вдоль примерно 30-километрового участка побережья, могут в разумных пределах переместиться на несколько десятков сантиметров в течение полминуты, тогда как событие с магнитудой 8 — или «полный разрыв» магнитудой 9 [на пределе] по всей зоне субдукции [например] от Калифорнии до Британской Колумбии — переместит сотни станций GNSS [Зона субдукции] на много метров. (...) Последовательность землетрясений, произошедших в июле 2019 года в зоне сдвига в восточной Калифорнии вблизи Риджкреста в восточной пустыне Мохаве, обеспечила первую демонстрацию возможностей сейсмического мониторинга на основе GNSS. (...) Данные с этих станций указывают на то, что главный удар магнитудой 7,1 5 июля [2019 г.] вызвал косейсмические смещения до 70 сантиметров менее чем за 30 секунд до начала проскальзывания разлома. (...) Задержка между моментом сбора данных в пустыне Мохаве и их прибытием и обработкой позиции в Университете Центрального Вашингтона составляла менее 1,5 секунд, что составляет часть времени разрыва самой ошибки. (...) смещения в реальном времени были точными с точностью до 10% от постобработанных «истинных» смещений, рассчитанных по дневным позициям. (...) Эти возможности [потоки данных о местоположении приемника в сочетании с геофизическими алгоритмами] могут оказаться особенно полезными для систем раннего оповещения о землетрясениях (...) GNSS никогда не заменит сейсмометры для немедленной идентификации землетрясений из-за своей значительно более низкой чувствительности к небольшой земле смещения. Но в случае сильных землетрясений GNSS, вероятно, будет определять выдачу скоростных [быстрых] пересмотренных предупреждений (...). Деформация, измеренная с помощью GNSS, также полезна для характеристики цунами, вызванных землетрясениями, 80% которых в прошлом веке тоже были возбуждены из-за прямого сейсмического поднятия или оседания дна океана вдоль толчков и разрывных разломов или подводных оползней (...) быстродействие метода для характеристики возбуждения цунами по сравнению с 10–20 минутами, необходимыми для глобальных мареографических и сейсмических сетей и Специальная система цунами, разработанная NOAA для оценки и сообщения о цунами (DART) в глубоководных районах, предлагает существенное потенциальное улучшение во времени реагирования для местных цунами, которые могут затопить береговые линии в течение 5–15 минут после землетрясения. (...) глобальная система уменьшения опасности может быть эффективной только в том случае, если данные в режиме реального времени передаются широкому кругу сетей и стран. (...) В настоящее время для мониторинга опасностей доступны чуть менее 3000 станций, но в настоящее время предпринимаются усилия по созданию международных соглашений по обмену данными, специально предназначенных для уменьшения опасности. (...) Потенциал GNSS как важного дополнения к существующим методам мониторинга опасностей в реальном времени уже давно объявляется. Тем не менее, полное реальное испытание и демонстрация этой возможности не происходили до недавнего землетрясения в Риджкресте. Анализы продолжаются, но до сих пор делается вывод, что техника работала точно так, как ожидалось — то есть она работала очень хорошо. Мониторинг опасностей на основе GNSS действительно появился».
  6. Сара Стэнли. Захватывая модели таяния снега с облачных спутниковых снимков (Sarah Stanley. Capturing Snowmelt Patterns from Cloudy Satellite Images) (на англ.) «Eos. Earth & Space Science News», том 101, №1, 2020 г., стр. 39 в pdf — 265 кб
    «Многие регионы мира полагаются на таяние горных снегов для обеспечения пресной водой для различных целей, таких как орошение и питьевая вода. Точное моделирование таяния снега в режиме реального времени может помочь в прогнозировании того, когда и сколько воды будет получено. В новой статье [опубликовано в Water Resources Research, 2019 г.], [Крейг Д.] Вудрафф и [Рассел Дж.] Qualls представляют новую стратегию для эффективного моделирования таяния снега по ежедневным спутниковым снимкам. Спутниковые изображения легко обнаруживают закономерности таяния снега в ясные дни, но облака часто затеняют изображения, полученные из космоса. (...) Новый метод решает проблему облачного покрова, используя наблюдение, что таяние снега в данном регионе имеет тенденцию следовать одному и тому же пространственному образцу из года в год. Исследователи опирались на 17-летние ежедневные спутниковые снимки бассейна реки Верхняя Снейк площадью 8 894 квадратных километров в штате Вайоминг, которые были получены с помощью спектрорадиометра с умеренным разрешением (MODIS) на борту спутников Terra НАСА. т.е. (...) Полученная модель эффективно удаляет облачный покров со спутниковых снимков, позволяя исследователям ежедневно наносить на карту снежный покров попиксельно. Команда проверила модель, применив её к спутниковым снимкам за два дополнительных года. Это тестирование показало, что модель воспроизводит снежные рисунки с точностью 85–98% (...) Авторы отмечают, что, насколько им известно, это первое средство удаленного картирования снежного покрова, в котором используются постоянные годовые таяния снега».
  7. Адам Уоткинс. Секс в космосе: наш последний репродуктивный рубеж (Adam Watkins, Sex in space: Our final reproductive frontier) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 14 в pdf — 1,43 Мб
    «На сегодняшний день более восьми миллионов детей родились от вспомогательных репродуктивных технологий (АРТ), таких как экстракорпоральное оплодотворение (ЭКО). (...) Хотя АРТ, такие как ЭКО, позволили миллионам людей создать собственную семью, наша способность собирать и хранить сперму, ооциты и эмбрионы может иметь одно неожиданное преимущество, потенциально помогая человеческой расе колонизировать другие планеты. Это потому, что секс в космосе удивительно труден. Во-первых, просто сложно оставаться в тесном контакте друг с другом в условиях невесомости. Во-вторых, поскольку астронавты испытывают более низкое кровяное давление, находясь в космосе, поддержание эрекции и возбуждение более проблематично, чем здесь, на Земле. Если этого недостаточно, то явное отсутствие уединения на шаттлах и космическом корабле означает, что в нем нет комнат, в которых два астронавта могут побыть некоторое время вместе. Поэтому, вероятно, неудивительно, что до настоящего времени не было подтвержденных сообщений о том, что астронавты занимались сексом в космосе. (...) Ряд животных был отправлен в космос, чтобы увидеть, как микрогравитация может повлиять на их размножение. Первоначально, крыс и мышей отправляли посмотреть, будут ли они спариваться и будет ли нормально развиваться их беременность. (...) эксперименты не дали положительных результатов. (...) В настоящее время мы думаем о том, чтобы отправить лиофилизированные сперматозоиды, ооциты или эмбрионы через космос, как межпланетная служба репродуктивной доставки. (...) Оказавшись в месте назначения, их можно восстановить и имплантировать. Недостатком этого является то, что в космосе уровни космического излучения значительно выше, чем здесь, на Земле. (...) Это излучение высокой энергии может повредить ДНК, вызывая мутации и препятствуя развитию эмбриона. Поэтому исследователи и космические агентства хотят знать, безопасно ли отправлять гаметы и эмбрионы в дальние путешествия в космос. В 2017 году исследователи отправили образцы сублимированной спермы мыши на Международную космическую станцию (МКС) почти на 10 месяцев. Когда они вернулись на землю, их сравнили с контрольными свежими образцами, взятыми у тех же мышей. (...) при использовании в ЭКО космическая сперма способна генерировать такое же количество эмбрионов, что и сперма, оставшаяся на Земле. Кроме того, после перелёта эмбрионы, полученные из космической спермы, были способны развиваться в здоровых взрослых мышей так же, как и контрольная сперма. (...) многие считают, что для понимания влияния космического путешествия на репродукцию человека необходимо использование человеческих сперматозоидов, ооцитов и эмбрионов. (...) исследователи подвергли 10 образцов спермы человека пониженной гравитации. Используя тот же набор тестов, обычно проводимых в клинике по лечению бесплодия, исследование показало, что микрогравитация не оказывает вредного влияния на качество спермы. Хотя такие исследования показывают, что аспекты человеческого воспроизводства возможны в космосе, до того, как мы увидим весь репродуктивный процесс за пределами нашей родной планеты, еще предстоит пройти долгий путь».
  8. Марта Хотц Витатерна, Пэн Цзян. Исследования близнецов НАСА — Николас А. Вернис и др. Теломеры и нестабильность генома во время длительного космического полета (Martha Hotz Vitaterna, Peng Jiang, The NASA Twins studies -— Nicholas A. Vernice et al., Telomeres and genomic instability during long-duration spaceflight) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 16-18 в pdf — 2,12 Мб
    [Первая статья] «Спустя почти 50 лет после миссии «Аполлон-11» научное исследование другой знаменательной космической экспедиции астронавта Скотта Келли за 342 дня на борту Международной космической станции (МКС) завершилось публикацией в начале этого года в журнале Science. Эта годичная миссия ознаменовала самый длительный полет американца в космос и была еще более уникальной, поскольку идентичный брат-близнец Скотта Келли, отставной астронавт Марк Келли, согласился принять участие в исследовании. Беспрецедентная возможность изучить влияние длительного космического полета на организм человека. (...) Микробиом, вызванный космическим полетом [генетический материал всех микробов — бактерий, грибов, простейших и вирусов — которые живут на теле человека и внутри него.] Изменения, наблюдаемые в исследовании «Близнецы», были скромными и быстро уменьшались после возвращения астронавта на Землю. Тем не менее, эти изменения выходили за пределы ежедневных колебаний в желудочно-кишечном составе микробиома в том же периоде времени. (...) увеличение разнообразия микробов и смещение структуры микробных сообществ были выявлены в исследовании близнецов НАСА, а также в другом последующем исследовании астронавтов и даже у мышей, которые летали на МКС. (...) исследования по интеграции этих специфических для космического полета эффектов с другими родственными системами могут привести к пониманию роли микробиома в адаптации к космическому полету. "
    — [Вторая статья]" даже тогда, когда мы отмечаем 50 лет со дня При первой посадке на Луну, существует очень мало биомедицинских данных о воздействии на здоровье длительного космического полета, поскольку очень немногие миссии (n = 8) продолжались более 300 дней. Действительно, только четыре человека когда-либо участвовали в космических полетах продолжительностью более одного года. (...) Эти фундаментальные ограничения в наших знаниях, связанные с появлением нескольких новых, активных агентств по космическим полетам, помогли вдохновить исследование близнецов НАСА: многомерная характеристика воздействия космического полета в течение года на организм ( ...) Были получены данные по множеству методов биологии человека и микроорганизмов, включая анализ кала, слюны, кожи, мочи и крови. (...) Анализы крови выяснили несколько физиологических изменений, которые долгосрочный космический полет оказывает на геном, включая влияние на теломеры. Теломеры представляют собой повторяющиеся нуклеотидные последовательности, обнаруживаемые на физических концах эукариотических хромосом, которые имеют решающее значение для поддержания стабильности генома. (...) Интересно, что вопреки ожиданиям, исследование близнецов НАСА показало, что длительный космический полет привел к значительному увеличению (~15%) длины теломер у «космического близнеца» по сравнению с его полетом до и после полета как и у «наземного близнеца». (...) в то время как средняя длина теломер космического близнеца стабилизировалась примерно до его предполетного уровня, анализ FISH по клеткам [гибридизация флуоресценции in situ, методика выявления хромосомных аномалий] показала увеличение количество коротких теломер после полета, потенциально предполагающее продолжающееся повреждение, нестабильность, ускоренное старение и/или будущие неблагоприятные последствия для здоровья. (...) В то время как подавляющее большинство изменений транскрипции вернулось к уровням перед полетом, отличная подгруппа из 811 генов, вовлеченных либо в иммунитет, либо в повреждение ДНК, оставалась измененной после полета (...), в исследовании оценивались эффекты длительного космического полета также на нескольких других физиологических участках. Например, в своей оценке иммунома [набора генов и белков, составляющих иммунную систему], исследование Близнецов показало, что инокуляция годовой вакциной против гриппа в космосе, а также последующая инокуляция на Земле в следующем году. Оба были успешны в инициировании соответствующего Т-клеточного ответа в "космическом" близнеце, что позволяет предположить, что защитные функции иммунной системы не нарушаются функционально микрогравитацией. Когнитивная оценка не выявила резких изменений в высших корковых функциях космического близнеца за время его пребывания в космосе относительно наземного близнеца; однако при приземлении космический близнец демонстрировал заметное снижение скорости и точности при выполнении когнитивных задач, которые сохранялись в течение шести месяцев после повторной акклиматизации. (...) Таким образом, исследование «Близнецы» продемонстрировало, что человеческое тело необычайно приспособлено к изменениям, произошедшим во время годичной миссии, и что должна быть возможность пережить полёт на Марс и затем вернуться на Землю. Тем не менее, долгосрочные последствия для здоровья при длительном космическом полете чрезвычайно трудно оценить, и необходимо проделать большую работу, чтобы изучить, можно ли обнаружить физиологические эффекты, такие как укорочение теломер после полета, изменения стволовых клеток и/или нестабильность генома как долгосрочные неблагоприятные последствия для здоровья людей, подвергающихся воздействию космической среды в течение продолжительных периодов времени».
  9. Джастин С. Лоули, Бенджамин Д. Левин. Не теряй зрение под давлением. Черепные последствия жизни без гравитации (Justin S. Lawley, Benjamin D. Levine, Don’t lose sight under pressure. Cranial consequences of a life without gravity) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 22-25 в pdf — 2,37 Мб
    «Хотя люди эволюционировали под постоянным весом земного притяжения, они, по-видимому, особенно восприимчивы к изменениям гравитационных градиентов. Примером этого является так называемый связанный с космическим полетом нервно-глазной синдром (SANS), о котором впервые сообщили астронавты, которые испытывали нарушения зрения во время и после длительных полетов на борту Международной космической станции. Первоначально считалось, что симптомы вызваны внутричерепной гипертензией из-за микрогравитационного перераспределения объема жидкости по верхним частям тела. (...) В вертикальном положении гравитация воздействует на длинный столб жидкости в области головы до ног (Gz) во всех трех основных циркуляциях: артериальной, венозной и спинномозговой жидкости. Например, артериальное кровяное давление на уровене мозга ~80 мм рт.ст., на уровне сердца ~100 мм рт.ст. и на уровне ступней ~200 мм рт.ст. В резком контрасте, в положении лежа на спине, влияние силы тяжести ограничено коротким столбом жидкости в области грудной клетки и позвоночника (G x ) с артериальным давлением ~100 мм рт.ст. на уровне мозга, сердца и стопы. (...) после длительных космических полетов или длительных периодов пребывания в постелях стоять в гравитации Земли трудно, а обмороки — обычное явление. Таким образом, физиологи проявили живой интерес к тому, как организм человека адаптируется как к микрогравитации, так и к кровати, а также к её последствиям для регулирования артериального давления на Земле. При тщательном осмотре космонавтов, испытывающих нервно-глазной синдром, отмечается уплощение глазного яблока, складки в сосудистой оболочке, расширение зрительного нерва, пятна мутности на сетчатке и, в некоторых случаях, отек диска зрительного нерва. Эти наблюдения, напоминающие пациентов с внутричерепной гипертензией (то есть патологически высоким давлением в головном мозге), наряду с известными сдвигами жидкости в голове при микрогравитации, прозвенели тревожные звонки с опасениями о повышенном внутричерепном давлении в качестве основного механизма того, что первоначально называлось внутричерепным давлением с нарушением зрения. (VIIP) синдром. (...) сообщество космических полетов согласилось с тем, что только с помощью точных измерений региональных давлений в теле человека во время как реальной, так и моделируемой микрогравитации можно обосновать патофизиологическую роль повышенного внутричерепного давления. Точное измерение давления в теле человека требует введения катетера или иглы в интересующий отсек для жидкости. Таким образом, измерение давления в мозгу здоровых добровольцев в условиях микрогравитации является реальной проблемой! (...) Для нашего исследования мы набрали пять мужчин и трех женщин с резервуарами Оммая [внутрижелудочковая катетерная система, которая может использоваться для аспирации спинномозговой жидкости или для доставки лекарств (например, химиотерапии) в спинномозговую жидкость], и комбинированные измерения внутричерепного давления с центральным венозным и артериальным давлением (...) Результаты первой серии исследований показали, что на Земле внутричерепное давление высокое в положении лежа по сравнению с сидением в вертикальном положении. (...) За 24 часа на наклоненной подложке -6° под наклоном вниз [для симуляции микрогравитации] внутричерепное давление изменилось минимально, и намека на постепенное повышение с течением времени не было. Однако, вопреки ожиданиям, когда лежа на борту параболического полета, внутричерепное давление фактически падает, как только полет входит в фазу микрогравитации каждой параболы. Тем не менее, хотя внутричерепное давление упало, оно не упало до значений, наблюдаемых в вертикальном положении на Земле. (...) В конечном счете, если мы рассмотрим типичный 24-часовой рабочий день на Земле, внутричерепное давление, вероятно, относительно повышено в космосе, но патологически высокие внутричерепные давления, такие как те, которые наблюдаются у пациентов с внутричерепной гипертензией, маловероятны. (...) почему участники, которые принимают участие в длительных периодах сна (до 60 дней), не сообщают об изменениях своего зрения, так как давление в мозге будет относительно высоким и постоянным на протяжении всей продолжительности? Мы обратились к этому вопросу благодаря острому наблюдению, что во время предыдущих исследований, посвященных постельному режиму, участникам обычно давали подушку для обеспечения комфорта, а это означает, что, хотя сердце все еще на -6° ниже ступней, голова приподнята и испытывает относительное гравитационное воздействие. Мы обнаружили, что ватин даже очень маленькой подушки существенно снижает давление в головном мозге в положении наклона головы -6° вниз, что дает простое объяснение отсутствию признаков и симптомов нейро-глазного синдрома, связанного с космическим полетом, в предыдущих исследования в кровати. (...) Сохранение остроты зрения астронавтов является областью, вызывающей серьезную озабоченность в связи с долгосрочным космическим полетом (то есть пилотируемым полетом на Марс), и приоритетной областью исследований для многих космических агентств. Следовательно, экспериментальные модели SANS также будут важны для тестирования потенциальных контрмер как исследование патофизиологии и новых методов лечения пациентов с гипертонической болезнью и диабетом, у которых развивается отек зрительного диска».
  10. Чарльз Лимоли. Космический мозг. Неблагоприятное воздействие радиационного облучения дальнего космоса на мозг (Charles Limoli, Space brain. The adverse impact of deep space radiation exposure on the brain) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 26-29 в pdf — 2,36 Мб
    «До недавнего времени воздействие на мозг солнечных и галактических космических лучей (ГКЛ) при суммарных дозах (≤50 cGy [определяется как поглощение одного джоуля энергии излучения на килограмм вещества]) и мощности дозы (~ 1 мГр [миллиграмм]/день), которые определяют космическую радиационную среду, были неизвестны. Из широкого спектра физиологических стрессоров, которым астронавты будут подвергаться во время полета в дальний космос, это, пожалуй, является наиболее важным, поскольку эти радиационные поля обладают энергией, достаточной для проникновения в корпус космического корабля и тканей тела, оставляя следы субклеточного повреждения вдоль траекторий частиц, которые могут поставить под угрозу функциональность клеток, тканей и органов. (...) с нашей современной технологией, нет способ полностью защитить астронавтов от космического излучения. (...) Большинство наших современных знаний о биологических эффектах воздействия космического излучения были получены в результате исследований, проведенных в Лаборатории космического излучения НАСА (NSR).). NSRL использует пучки тяжелых ионов, полученные из ускорителя в Брукхейвенской национальной лаборатории (BNL), для моделирования воздействия различных комбинаций космических лучей. (...) недавно физики из BNL сделали необходимые усовершенствования, чтобы обеспечить удивительно сложное и реалистичное моделирование GCR; а именно, последовательное воздействие на несколько образцов сложной смесью из 33 пучков, состоящих из нескольких типов ионов и энергий. (...) была построена установка для облучения нейтронами в Университете штата Колорадо (CSU), в которой реализован радиоактивный изотоп 252 калифорний (252Cf) для обеспечения долгосрочного хронического воздействия при реалистичной мощности дозы. (...) Благодаря этой системе исследователи теперь имеют в своем распоряжении вновь обретенную способность подвергать образцы в течение нескольких месяцев воздействию низких доз радиации, которые имитируют многие дозиметрические качества космической радиационной среды. (...) что ученые узнали о последствиях воздействия космического излучения на мозг? Ответ не очень хороший, по крайней мере, для поведенческих характеристик. Несколько исследований (...) выявили значительный радиационный дефицит в обучении, памяти и расстройствах поведения. Если результаты верны для людей, что, как действительно полагают нейрокогнитивные данные из исследования близнецов НАСА, может повлиять на способность астронавта адаптироваться и реагировать на неожиданные или стрессовые ситуации во время почти полной автономии путешествия в дальний космос. Очевидно, что это нежелательный результат и может поставить под угрозу безопасность космонавта и успех миссии. (...) Результаты многочисленных исследовательских лабораторий, документирующие широко распространенный нейрокогнитивный дефицит, охватывающий несколько областей мозга (...), показывают, что облучение всего тела вызовет широко распространенные нарушения на уровне сети при нейротрансмиссии. (...) По мере накопления когнитивных данных возникли некоторые неожиданности. С одной стороны, нейрокогнитивные результаты, измеренные после множества парадигм воздействия, не показывают сильной зависимости от качества излучения, термин, который отражает распределение энергии и характер ионизации, которые вызывает данный тип излучения в клетке. (...) Отсутствие зависимости от качества облучения и общей дозы облучения, а также стойкость таких когнитивных нарушений, обнаруженных в исследованиях на грызунах, поставили вопрос, какая критическая чувствительность к излучению на мозг. (...) некоторые намеки на основные механизмы были раскрыты. (...) зрелые нейрональные популяции в мозге подвержены радиационно-индуцированным структурным изменениям. Дендриты многих различных подклассов нейронов представляют собой тонкие проекции, которые соединяются с другими нейронами и опосредуют нейротрансмиссию. Было показано, что воздействие космического излучения нарушает целостность этих структур, приводя к заметному и постоянному сокращению длины, разветвленности и общей сложности дендритного дерева. (...) Совпадение со структурными изменениями — это увеличение нейровоспаления, когда вызванные космическим излучением более высокий уровень в микроглии [тип нейрональных клеток] служат для увековечения следа радиационного поражения в ЦНС [центральный нервная система]. (...) На электрофизиологическом уровне было обнаружено, что цепи, соединяющие нейроны в сети, работают менее эффективно. (...) Какие средства защиты НАСА и человечество используют для защиты мозга и общего состояния здоровья космонавтов, подвергшихся воздействию космической радиации? В настоящее время два подхода являются наиболее перспективными для ограничения неблагоприятного воздействия космического излучения на здоровье человека. Первое и, пожалуй, самое очевидное — это улучшение радиационной защиты. (...) специализированные космические шлемы могут быть особенно важны для нейропротекции. Второй подход включает в себя определение фармакологических/диетических контрмер для защиты мозга и остальной части тела от радиационной токсичности обычной ткани. (...) Текущие исследования активно исследуют соединения, обладающие антиоксидантными, противовоспалительными и метаболическими свойствами, которые продемонстрировали некоторую перспективу в моделях в тестах на животных для уменьшения радиационных осложнений в мозге и периферических тканях. (...) Хотя дальнейшие исследования явно необходимы, комбинация фармакологических и/или диетических контрмер вместе с усиленной защитой должна обеспечить существенное смягчение радиационных проблем, присущих путешествиям в дальнем космосе. (...) При надлежащих знаниях, мотивации и распределении ресурсов исследование дальнего космоса может быть предпринято с приемлемым риском. Несмотря на известные и неизвестные риски «Космического мозга», человечество будет настойчиво продолжать исследования космоса».
  11. Игорь Мекявич. Да пребудет с вами сила (G z). Исследование гравитации и космос (Igor Mekjavic, May the (Gz) force be with you. Gravity and human space exploration) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 30-34 в pdf — 4,44 Мб
    «В этом столетии появятся человеческие поселения на Луне и Марсе. Исследовательская программа, координируемая отделом исследования человека и робототехники Европейского космического агентства, исследует многие аспекты путешествия в открытом космосе по физиологическим системам человека. (... ) наша текущая подготовка к исследованию Луны и Марса может продолжаться без помех только при понимании влияния космического полета на физиологические системы и при разработке подходящих мер и стратегий для противодействия патофизиологических последствий длительного космического путешествия, которое в конечном итоге может привести к колонизации Луны и Марса. Снятие гравитационного вектора с головы до ног (Gz ) вызывает адаптацию во всех физиологических системах (т.е. потеря массы скелетных мышц, деминерализация костей, гемодинамические изменения). и т. д.. Безопасное возвращение в гравитационное поле Земли зависит от предотвращения этих потенциально вредных адаптаций. В исследованиях физиологии темпа понимается процесс адаптаций, вызванных микрогравитацией, и за этим последовало исследование, изучающее стратегии смягчения последствий (т.е. физические упражнения, питание и т. д.). (...) Космические науки о жизни смогли развиваться благодаря многим земным исследовательским установкам, которые предлагают достоверное моделирование воздействия микрогравитации на физиологические системы человека. Наиболее известными из этих средств являются параболические полеты, которые обеспечивают до 20 секунд микрогравитации (хотя это варьируется в зависимости от схемы полета). (...) Этого может быть достаточно для изучения некоторых острых эффектов микрогравитации и снижения гравитации, но, конечно, этого недостаточно для понимания последствий длительного воздействия микрогравитации. (...) Адаптация к невесомости была очень похожа на адаптацию, наблюдаемую у здоровых взрослых, ставших неактивными и прикованными к постели в течение той же продолжительности. Так родилась экспериментальная модель постельного режима, которую можно было использовать на Земле для изучения процесса адаптации физиологических систем к микрогравитации. (...) Основная проблема в космическом полете — это длительное заключение в небольших помещениях, которое должно разделяться всей командой. Такие условия создают большую нагрузку на психологический статус членов экипажа. (...) ЕКА сотрудничает с итальянским (...) и французским (...) исследовательским центром Concordia Antarctic Research Station. (...) Антарктическая научно-исследовательская станция Конкордия расположена на высоте 3200 м, что вносит элемент гипоксии [недостаток кислорода] во все наблюдения. Это оказалось благоприятным совпадением, так как гипобарическая и гипоксическая [нехватка кислорода] среда теперь рассматривается в будущих планетарных местах обитания (и, возможно, транспортных средствах). (...), поддерживая гипобарическую среду, астронавты смогут переходить из среды обитания в скафандр [для внекарабельной деятельности] без необходимости длительных и сложных процедур декомпрессии. Однако гипоксия, вызванная такой гипобарической средой, будет слишком сильной, и доля кислорода может быть увеличена, чтобы предотвратить вредные эффекты гипоксии на такой моделируемой высоте. Предполагается, что парциальное давление кислорода в местах обитания будет эквивалентно высотам от 3000 до 4000 м. (...) Важнейшим краеугольным камнем исследований в области космических наук о жизни является разработка и оценка мер по противодействию кардиореспираторной, скелетно-мышечной, нейрогуморальной и т. д. адаптации к микрогравитации. В результате этих усилий, полученных в результате наземных исследований (постельный режим), астронавты имеют полный график тренировок с отягощениями и аэробных упражнений в сочетании с регулируемой диетой. (...) ЕКА рассматривает возможность использования небольшой центрифуги на борту транспортных средств в дальних космических полетах для обеспечения астронавтов прерывистой и кратковременной искусственной гравитацией. (...) две критические области остаются нерешенными. Первое — это влияние солнечного и галактического космического излучения. Скорее всего, это необходимо решить с помощью соответствующего экранирования (возможно, подземных мест обитания). Второе — необъяснимая потеря зрения у астронавтов, подвергшихся микрогравитации в течение длительных периодов, которая была названа ассоциированным с космическим полетом нервно-глазным синдромом (SANS) (...) Эти исследования [постельный режим] каталогизировали скорость изменения структур и функции физиологических систем, а также экстраполяцию результатов на более молодое население с неактивным образом жизни дают тревожные прогнозы. (...) ЕКА поручило консорциуму физиологов изучить индивидуальную изменчивость физиологических реакций на постельный режим, чтобы лучше понять, почему некоторые люди более устойчивы к эффекту бездействия/разгрузки, чем другие. Эти знания будут полезны при определении новых кандидатов для длительных космических полетов, так как это позволило бы выбрать кандидатов, которые продемонстрировали бы меньшую степень мышечно-скелетной атрофии и сердечно-сосудистой дезактивации. (...) Космические исследования в области наук о жизни могут быть начаты в поддержку исследований человека в космосе, но результаты открытий помогут многим связанным с Землей людям".
  12. Йен Уиттакер. Невидимые космические убийцы. Опасности космического излучения как внутри Солнечной системы, так и вне ее (Ian Whittaker, The invisible space killers. The dangers of space radiation from both inside and outside the solar system) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 36-39 в pdf — 2,27 Мб
    «Идея присутствия человека на Марсе была впервые предложена Вернером фон Брауном в 1948 году и с тех пор была целью космических агентств. Добраться до этого пункта назначения гораздо сложнее, чем на Луну, из-за времени в пути и увеличения необходимого топлива. Фактор времени означает, что потенциальные посетители Марса проводят больше времени в очень опасной среде. Основным риском для здоровья человека во время космического полета является облучение ионизирующим излучением, которое хорошо известно как причина усиления дегенеративных дефектов тканей при выходе из защиты атмосферы Земли и магнитного поля. (...) В максимуме Солнца наблюдаются участки солнца, называемые активными областями, которые накапливают солнечный материал перед тем, как выбросить их в солнечную систему. Как правило, мы видим это как солнечную вспышку, которая включает в себя большой взрыв рентгеновских лучей. (...) ожидаемая доза облучения составляет примерно 0,05 Грей из-за очень короткого времени выброса (...) Гораздо более опасными являются частицы, которые следуют за событием, называемое выбросом корональной массы (CME). Это очень плотные облака солнечного материала (прежде всего, водорода и гелия, но также присутствует много более тяжелых элементов), испускаемые одновременно со вспышкой. Однако, рентгеновским лучам требуется всего несколько минут, чтобы добраться до Земли, CME требуется от двух до четырех дней. (...) Наша способность предсказывать подобные события все еще ограничена. (...) Хотя эти события [такие как чрезвычайно сильная СМЕ в 2012 году] редки, они представляют серьезную опасность для людей в космосе, поскольку магнитное поле Земли не защищает их. (...) CME может также сопровождаться излучением высокоэнергетических протонов, называемых солнечным протонным событием или событием солнечных частиц. (...) Было рассчитано, что конкретное протонное событие в 1972 г. привело к мощности поглощенной дозы 1,4 Гр/ч. У астронавта, подверженного этому явлению, может развиться лучевая болезнь в течение получаса после облучения и, вероятно, нейроваскулярная смерть в течение 14 часов после облучения. Это очень страшно, поскольку астронавты мало что могут сделать, чтобы защитить себя. (...) Другой источник ионизирующего излучения фактически генерируется на Земле. Радиационные пояса Ван Аллена были впервые обнаружены в 1958 г. (...) Солнечная активность и воздействие CME могут быстро увеличить опасность радиационных поясов для космонавтов. Тем более что высокая солнечная активность может перемещать радиационные пояса радиально внутрь и наружу от Земли, в зависимости от напряженности солнечного магнитного поля. (...) Опасность возникает из-за того, что вы слишком долго находитесь в одном из этих поясов или путешествуете во время солнечной бури. (...) одно из самых сильных солнечных событий произошло в августе 1972 года между запусками Аполлона 16 и Аполлона 17. Если запуск одного из них был бы перенесен на несколько месяцев, это могло привести к фатальной аварии. (...) Галактические космические лучи (GCR) — это последний источник ионизирующего излучения в нашей солнечной системе, и единственный, который исходит снаружи. GCR — очень энергичные частицы, которые, как считается, выбрасываются из сверхновых и коллапсирующих звезд и состоят в основном из протонов и альфа-частиц (которые являются ионизированными атомами гелия) (...) Хотя мы защищены на Земле, такой защиты нет в пространстве. Относительный вакуум космоса по сравнению с атмосферой Земли означает, что любые космические лучи, не отклоненные магнитным полем Солнца на краю солнечной системы, будут в значительной степени беспрепятственно поражать космический корабль. (...) современные рекомендации предполагают, что астронавты не должны подвергаться риску смертности от рака более чем на 3% в течение жизни. (...) миссия по исследованию Марса продолжительностью 1000 дней (примерно один год на поверхности) дала средний риск в 4,6%, предполагая, что одна из каждых 20 миссий может быть смертельной без защиты! (...) Экранирование используется в большинстве космических миссий, но только ограниченное количество может быть установлено из-за веса. (...) Такое распределение веса приводит к тому, что большая часть экранирования представляет собой тонкий слой (10 мм) алюминия, поскольку он является одним из самых легких экранирующих материалов. (...) Более толстое экранирование также может быть проблематичным; в то время как это остановило бы намного более высокую пропорцию излучения низкой энергии, ионизирующее излучение высокой энергии также начало бы поглощаться им. (...) когда они попадают в защиту (или людей), они создают опасные вторичные частицы. (...) Альтернативой экранированию является защита активным магнитным полем. (...) Идея магнитного экрана хорошо работает против солнечных протонных событий, но модели предполагают, что он в значительной степени бесполезен против GCR. (...) Для краткосрочных миссий риски для космонавтов относительно невелики. Когда мы хотим исследовать дольше, риск для здоровья от радиации будет значительно возрастать. В то время как новые решения находятся в стадии изучения, в настоящее время нет конкретного метода смягчения; защита наших исследователей космоса должна быть наше главной заботой, если мы вступаем в эру планетарных визитов и коммерческих космических полетов».
  13. Питер Норск. Как добраться до сути. Сердечно-сосудистые последствия космического полета (Peter Norsk, Getting to the heart of it. The cardiovascular consequences of spaceflight) (на англ.) «Physiology News», №117 (зима 2020), 2020 г., стр. 40-43 в pdf - 1,84 Мб
    «Путешествие с возвращением на Марс займет 1000 дней, и есть несколько физиологических проблем, которые необходимо преодолеть, чтобы безопасно вернуть людей на Землю. (...) Важной проблемой была - и остается - величина головной крови и сдвиг жидкости, возникающий из-за невесомости (0 G), когда градиенты гидростатического давления, вызванные гравитацией, отсутствуют. В 1993 году мы стремились оценить изменение центрального венозного давления (CVP) у одного космонавта до, во время и через пару часов после запуска в космическом челноке, чтобы оценить увеличение нагрузки сердца, вызванное смещением жидкости. (...) Это [наблюдаемое снижение CVP] было неожиданным, потому что ожидалось, что смещение жидкости в невесомости вызовет увеличение CVP до уровня, немного превышающего 1 g лежа на спине. (...) Сердечная нагрузка, следовательно, увеличивается в невесомости как комбинация расширения грудной клетки и сдвига жидкости в голове. Согласно Старлингскому "закону сердца" [был открыт в 1914 году] увеличение нагрузки сердца вызывает увеличение ударного объема и, следовательно, сердечного выброса, что также происходит в космосе. (...) ударный объем и сердечный выброс увеличиваются больше при длительных полетах, чем при коротких. (...) Причина более выраженного увеличения ударного объема и сердечного выброса во время более длительных миссий по сравнению с более короткими в настоящее время не ясна. (...) В то же время, когда сердечный выброс увеличивается в космосе при 0 g, систолическое, диастолическое и среднее артериальное давление снижаются примерно на 10 мм рт. Таким образом, системное сосудистое сопротивление уменьшается (рассчитывается как среднее артериальное давление, деленное на сердечный выброс). Механизм снижения системного сосудистого сопротивления (...) в настоящее время неизвестен (...) Для выявления механизмов снижения артериального давления и периферической вазодилатации [расширение кровеносных сосудов] в космосе является одной из проблем для будущего. Более 10 лет назад астронавты начали сообщать о случаях изменения зрения в космосе [это называется нейро-глазным синдромом, связанным с космическими полетами, SANS (нейро-глазной синдром)]. (...) Лори и соавторы были в состоянии вызвать некоторые из этих изменений во время строгого, наклоненного на шесть градусов постельного режима в течение 30 дней, что указывает на то, что перемещение крови и жидкости в голову является ключевым механизмом. (...) SANS является одним из наиболее приоритетных рисков для здоровья при длительном космическом полете, и космические агентства инициируют большое количество исследований для выяснения деталей механизмов синдрома и способов противодействия ему, например, во время трехлетней миссии на Марс. В дополнение к SANS существуют также опасения относительно возможного воздействия космического полета не только на глаза, но и на центральную нервную систему. (...) есть некоторые признаки того, что структура сонной артериальной стенки может изменяться во время длительного космического полета [общая сонная артерия), которые снабжают голову и шею]. Однако клинические последствия этих наблюдений в настоящее время неизвестны. (...) Ключ к контрмерам против этих эффектов [деминерализации костей и других скелетно-мышечных изменений] регулярные физические упражнения. (...) Мы знаем, как невесомость влияет на сенсомоторную систему и что все астронавты испытывают проблемы с равновесием сразу после приземления. Это вызывает беспокойство после приземления на Марс, где ключевой вопрос заключается в том, сколько времени после приземления потребуется астронавтам, чтобы восстановиться и быть в состоянии выполнить необходимые задачи миссии? (...) Наконец, определение оптимального состава пищи, а также определение того, какие продукты наиболее пригодны для физиологической защиты здоровья, является сложной задачей. (...) В настоящее время только 24 астронавта в рамках программы "Аполлон" (1968 - 1972) находились в глубоком космосе и не более 12 дней. Поэтому очень мало известно о физиологических эффектах длительного воздействия окружающей среды в глубоком космосе. (...) [Заключение] В будущих космических полетах на Луну в 2020-х годах и на Марс в 2030-х годах физиологов больше всего волнует комбинированное воздействие невесомости и космического излучения на центральную нервную, глазную, сердечно-сосудистую и сенсомоторную и иммунные системы, и они будут в центре интенсивных исследований в ближайшие годы".
  14. номер полностью (на англ.) «Spaceport magazine» 2020 г №1/2 (январь — февраль) в pdf — 5,42 Мб
  15. Аманда Миллер. Новая миссия астронавта Каванди (Amanda Miller, Astronaut Kavandi's new mission) (на англ.) «Aerospace America», том 58, №1, 2020 г., стр. 12-15 в pdf — 800 кб
    Интервью с Джанет Каванди, с "трёхполётным" космонавтом, которая сейчас работает в компании: «Как старший вице-президент по программам, Каванди отчитывается перед Фатих Озменом, исполняющим обязанности исполнительного вице-президента космических систем [Sierra Nevada Corp. (SNC)] ... (...) SNC надеется в сжатые сроки, менее чем за два года, запустить Dream Chaser, грузовой корабль, который выглядит как мини-версия челночных орбитальных аппаратов, на которых летала Каванди, и который приземляется на взлетно-посадочную полосу, как челночные орбитальные аппараты. В частности, ее миссия будет заключаться в выполнении контракта НАСА на пополнение запасов Международной космической станции шесть раз одним или, возможно, обоими транспортными кораблями Dream Chaser, которые НАСА помогает финансировать. Она курирует программы производства космических кораблей и космических технологий SNC, включая Механизм приземления спускаемого тормоза для марсохода Mars 2020, запланированного к запуску в июле [2020]. (...) Несколько месяцев назад SNC начал сборку первого своего орбитального космического корабля Dream Chaser, который будет самостоятельно летать на МКС и планировать назад для посадки на взлетно-посадочную полосу в Центре запуска или на космическом центре им. Кеннеди во Флориде. (...) НАСА отклонило проект Dream Chaser с экипажем для программы Commercial Crew в 2014 году в пользу SpaceX Crew Dragon и Boeing CST-100 Starliner. Ни на одном из этих кораблей еще не было экипажа. Между тем, SNC не отказалась от мечты когда-нибудь сделать это с Dream Chaser. Конечно, безопасность экипажа будет иметь первостепенное значение для НАСА, и это та область, где у Каванди есть личный опыт. (...) Когда космический корабль Колумбия развалился над Техасом в 2003 году на обратном пути во Флориду, Каванди была ведущим офицером по оказанию помощи пострадавшим, отвечавшим за 25 астронавтов, которые уведомили семьи погибших после катастрофы. (...) Даже с такими рисками Каванди остается очарованной космическим полетом [космический полет все еще привлекает её сильно]. (...) Она считает, что полеты астронавтов Артемиды на Луну, предложенные НАСА, откроют новые возможности в области карьеры астронавтов, особенно потому, что НАСА хочет идти «устойчивым путем», а не собирать образцы и затем отказываться от исследований человеком еще на 50 лет. (...) Красная планета выявляет футуриста в Каванди: «Если мы хотим обеспечить выживаемость вида в долгосрочной перспективе, если есть такая комета или метеорит или что-то, чего мы не можем избежать, (...) если мы хотим быть уверенными в том, что человеческий род может выжить в таком состоянии, мы могли бы находиться на двух планетах, тогда у нас больше шансов на это. Но это не будет быстрым и не будет через 10 лет. Мы надеемся, что в течение длительного периода времени мы, в некоторой степени, колонизируем Марс. Но сначала они хотят сыграть роль в Артемиде. (...) [Как она стала астронавтом] Она знала, что НАСА — в то время единственный вариант для американца, который хотел полететь в космос — имело два вида астронавтов: военные летчики-испытатели или ученые с докторскими степенями. (...) Она пошла и получила степень (доктор философии), высшая степень в аспирантуре, по химии в Вашингтонском университете в 1990 году. Она начала подавать заявку на астронавта НАСА, когда она получила докторскую степень и была выбрана в 1994 году. (...) Теперь, когда она была в космосе, это повлияло на ее понимание Земли. Как бы она ни старалась продвинуть человечество в космос, «еще одна страсть помогает сохранить естественную среду обитания, которую мы оставили на планете», — говорит она. (...) В этом году [2019] НАСА осуществило впервые в истории выход в открытый космос двух женщин. «В конце концов, — говорит Каванди, такие вехи» не будут иметь большого значения. Мы должны добиться, чтобы это не имело большого значения». Она видит прогресс. «Как я уже говорила, когда я впервые подумала о том, чтобы стать космонавтом, я должна была подумать об этом со стороны доктора философии, перспективы ученого или инженера. Не было женщин-летчиков-испытателей, «но теперь есть», — отмечает она.
  16. Дебра Вернер. Искра космической экономики (Debra Werner, Sparking the space economy) (на англ.) «Aerospace America», том 58, №1, 2020 г., стр. 16-24 в pdf — 1,40 Мб
    «ZBLAN [фторид циркония-бария лантана-алюминия-алюминия] входит в группу стекол, случайно обнаруженных в 1974 году французскими учеными Марселем и Мишелем Пуленом в Университете Ренна для специализированных оптических применений, таких как лазерные кристаллы и оптические волокна для медицинской эндоскопии и научной спектроскопии. Enter Made In Space [компания в Силиконовой долине, Калифорния] и два ее конкурента в области ZBLAN, FOMS, сокращенно от Fibre Optics Manufacturing in Space, Сан-Диего и Physical Optics Corp. из Торранса, Калифорния. Эти три гонщика стремятся первыми коммерциализировать волокна ZBLAN, выводя их на орбиту, поскольку до сих пор каждая компания делала это небольшими партиями на борту Международной космической станции. Поклонники считают, что космические волокна ZBLAN могут постепенно заменить кремнеземные волокна в качестве продукта выбора для модернизации или расширения миллионов километров волоконно-оптических кабелей на Земле. Это потребует освоения производства длинных волокон на космических объектах, предназначенных для коммерческого производства. (...) Волокно ZBLAN может передавать сигналы в 100 раз более эффективно, чем оптоволокно из кварца (...) Теоретическое превосходство — это одно. Оказывается, ZBLAN нельзя производить в больших объемах на Земле, потому что гравитация затрудняет объединение элементов ZBLAN в единый материал. (...) ни одному из конкурентов не удалось последовательно производить длинные пряди высококачественного ZBLAN. (...) Made In Space четыре раза отправлял на МКС устройство ZBLAN размером с микроволновую печь. Компания планирует отправить обновленную версию на станцию в этом году. (...) Компания все еще пытается доказать, что технология производства на орбите работает, прежде чем постепенно расширять ее для производства более длинных волокон ZBLAN. (...) пионерам ZBLAN понадобится альтернатива невеликому модулю Destiny космической станции, длина которого 8,4 метра, а ширина 4,2 метра примерно равна объему небольшой квартиры. (...) НАСА пытается проложить четкий путь между МКС и коммерческими космическими станциями с помощью программы NextSTEP, сокращенно от Next Space Technologies for Exploration Partnerships. Помимо прочего, NextSTEP предлагает компаниям собрать не менее 20% денег грантов, которые они получают от НАСА, на проектирование и разработку свободно летающих коммерческих космических станций и коммерческой космической станции, которая будет присоединена к модулю ISS Harmony. НАСА планирует потратить около 561 млн. долларов США на эти программы в течение следующих четырех лет. (...) Не ясно, сколько компаний выберет НАСА для создания свободно летающих космических станций. (...) Чтобы любая из этих космических станций смогла создать новую орбитальную инфраструктуру, правительство США должно предоставить значительное финансирование (...) Как бы ни были полны надежды поклонники ZBLAN, они хотели бы подчеркнуть, что построение космической экономики не должно полностью опираться на любой продукт. (...) Компании планируют выпускать несколько классов оптических волокон на орбите, и руководители НАСА по-прежнему оптимистично настроены в отношении потенциала аддитивного производства в качестве плацдарма для зарождающейся космической экономики по одной простой причине. Они видели влияние 3D-печати на фабриках. (...) Made In Space отправил первый 3D-принтер на космическую станцию в 2014 году. Принтер размером с микроволновую печь производит [непрерывно] запасные части и инструменты для космонавтов. Made In Space также зарабатывает деньги, управляя вторым принтером на МКС, производством добавок. НАСА и другие клиенты платят Made In Space за печать объектов на новейшем микроволновом аппарате. Помимо запасных частей и инструментов, НАСА рассматривает аддитивное производство как путь к созданию космических телескопов и антенн связи, слишком больших для размещения ракетных обтекателей. (...) В дополнение к созданию структур на орбите НАСА ожидает, что будущие планетарные жилища будут производиться аддитивно. (...) Является ли катализатор аддитивным производством или ZBLAN, или смесью обоих, истинные поклонники уверены, что космическая экономика наступает".
  17. Дон А. Нельсон. Больше, чем государственная работа (Don A. Nelson, More than government work) (на англ.) «Aerospace America», том 58, №1, 2020 г., стр. 40-43 в pdf — 815 кб
    «[редактор] Потенциал катастрофического воздействия астероидов на нашу родную планету настолько вероятен, что в 2016 году НАСА учредило Координационное бюро по планетарной обороне для координации усилий американских агентств, международных партнеров, а также профессиональных и любительских астрономов по всему миру. ЕКА также создало Координационный центр околоземных объектов, который осуществляет поиск околоземных астероидов. На сегодняшний день обнаружено около 20 000 околоземных астероидов, из которых 800 были классифицированы НАСА как возможные риски воздействия, поскольку они превышают 500 футов (152 метра) в размерах и их орбиты приводят их в область радиусом 4,7 миллиона миль (7,6 миллиона километров) от орбиты Земли. (...) Рассмотрите следующие вопросы: существует ли реальная угроза астероидов, которая требует немедленного развития планетарной обороны? какая система? Можно ли определить требования к системе? Можно ли построить и эксплуатировать эту систему без значительного государственного финансирования? Инженер НАСА считает, что ответ на каждый из этих вопросов — да. [Дон А. Нельсон] Три требования к системе защиты: быстрое развертывание, надежность и доступность. Такая система защиты от астероидов должна быть способна обнаруживать угрозу, обеспечивать быстрый доступ для осмотра объекта и классифицировать степень опасности и способность нейтрализовать его. (...) потребность в планетарной обороне должна быть частью программы развития космической транспортной системы XXI века. (...) Будущие гражданские, военные и коммерческие спутники в дополнение к своей основной функции могут быть оснащены датчиками для выявления угроз астероидам. (...) Быстрое развертывание может быть достигнуто только с помощью многоразовых ракет-носителей. (...) Многоразовые пусковые установки и космические транспортные средства могут достигать частоты отказов, эквивалентной коммерческим самолетам. (...) Существуют две концепции запуска, которые могут удовлетворить требования к стоимости и быстрому развертыванию для коммерческих операций и планетарной защиты: космический корабль SpaceX (ранее ракета "Большой сокол") и концепция грузового корабля, вдохновленного космическим челноком, за которую я и другие выступали. На мой взгляд, обе концепции должны быть разработаны. (...) Есть несколько вариантов спутников обнаружения астероидов. В 2015 году НАСА выбрало для исследования предложенный космический телескоп NEOCam. (...) Другим вариантом будет размещение датчиков обнаружения астероидов на спутниках с несколькими функциями. (...) Gaia [из Европы] также следит за астероидами и обнаружила три ранее неизвестных. Это подтверждает мнение о том, что обнаружение астероидов может быть одной из многих функций спутниковой миссии и не должно приводить к увеличению производственных и эксплуатационных расходов. Gaia также показывает, что обнаружение астероидов может и должно быть международным проектом. (...) Существует технология для разработки системы защиты планет астероидов, поддерживаемой коммерческими космическими программами. Единственный недостающий элемент для планетной системы астероидов — это лидер-шип (ударный корабль)".
  18. Род Пайл. Базз Олдрин: Все еще нацеливаясь в 90 (Rod Pyle, Buzz Aldrin: Still aiming high at 90) (на англ.) «BBC Sky at Night Magazine», №176 (январь), 2020 г., стр. 36-41 в pdf — 5,67 Мб
    «Когда Базз Олдрин говорит с вами, темы всегда косаются космических полетов. И обсуждение будет не в первую очередь воспоминаниями о стареющем лунном походе, как вы могли бы ожидать, а о будущем космического полета человека и роли молодых людей — из всех стран — чтобы достичь этого. Видите ли, Базз — провидец, а видение — это то, что нужно разделить. (...) Страсть Базза к космическим полетам безгранична, и он чертовски нетерпелив, чтобы увидеть, как человечество вернулось туда. 20 января 2020 года ему исполняется 90 лет, и он хочет, чтобы это произошло в ближайшее время. (...) Именно в Массачусетском технологическом институте (MIT) он услышал призыв президента Джона Кеннеди отправить американских астронавтов на Луну. «Страна была охвачена космической программой, и я хотел быть ее частью», — вспоминает Олдрин (...)« Поскольку я знал, что программа посадки на Луну, описанная Кеннеди, будет нуждаться в астронавтах с навыками, отличными от тех, что вбиты в тебя в школе летчиков-испытателей, я выбрал еще 18 месяцев интенсивной работы над докторской диссертацией по космонавтике, основанной на пилотируемом орбитальном сближении. Потребовалось два заявления, чтобы стать астронавтом НАСА, но к 1963 году он был принят (...) Как и во всех полетах Джемини, был длинный список задач, которые должны быть выполнены [на Джемини 12], но, возможно, самая важная была внекорабельная деятельность (EVA), также известная как выход в открытый космос. (...) НАСА начало экспериментировать с подводными тренировками, и Олдрин, уже заядлый аквалангист, воспользовался этой возможностью. Его можно было ежедневно видеть в бассейне, который НАСА арендовало у средней школы, запечатанного в скафандре Джемини, карабкающегося по симулятору Джемини на глубине. (...) он легко выполнил задачи [во время второго выхода в открытый космос на Джемини 12], с которыми так мучились его предшественники — поворачивая болты и манипулируя приспособлениями в отделении, которое они называли «занятым ящиком». Всего за два часа Олдрин выполнил последнюю главную задачу миссий Джемини. (...) В конце 1968 года Олдрин был назначен в команду Аполлона-11 с Нилом Армстронгом и Майком Коллинзом. (...) Выйдя на лунную поверхность примерно через 20 минут после Армстронга, Олдрин повернулся, чтобы увидеть широкую панораму суровой местности. Олдрин почти мечтательно сказал: «Великолепное запустение». Этот термин, навсегда запечатленный в наших коллективных воспоминаниях, остается самым поэтическим описанием поверхности Луны космонавтом. (...) Чуть более двух часов спустя, когда они снова вошли в ЛМ, астронавты заметили небольшую пластиковую деталь на полу кабины. Когда Армстронг выходил из LM [Лунного модуля], его рюкзак зацепил выключатель и отломал его — это был выключатель для включения двигателя, тот самый выключатель, который им нужно было включить, чтобы вернуться на лунную орбиту. (...) когда астронавты готовились к старту с Луны около 10 часов спустя, вечно прагматичный Олдрин посмотрел на выключатель — теперь это было просто пластиковое отверстие в панели — вытащил ручку из кармана и зажал ее внутри гнезда переключателя. Проблема решена за меньшую стоимость, чем банка пива. (...) После бурного кругосветного путешествия экипаж расстался. (...) Олдрин озаботился своим будущим: что делать, имея такой великолепный опыт? (...) «Я хотел возобновить свои обязанности, но не было никаких возможностей их возобновить», добавив: «У меня не было цели, никакого предложения, никакого проекта, в который стоило бы вложить себя». (...) В своих книгах о своей карьере он открыто говорил о том, как столкнуться с тем, что, как он теперь осознал, является хронической депрессией, и изо всех сил пытался справиться с этим, используя алкоголь в качестве опоры, что в конечном итоге стало зависимостью. (...) Олдрин чувствовал, что для мира важно знать давление, над которым работали такие люди, как он, и предельные издержки, которые могут возникнуть. (...) Он стал убежденным сторонником исследования космоса человеком, который постоянно подталкивая НАСА идти дальше, возвращаясь к своим корням в качестве лидеров исследования космоса человеком. (...) Сегодня Олдрин продолжает выступать за возвращение людей на Луну, а затем на Марс. Он остается выдающимся голосом за интернационализм в космосе, стремясь к расширению сотрудничества с рядом стран, особенно с Китаем. (...) '50 лет спустя после Аполлона, что мы можем сделать сейчас?' он недавно сказал. Он не фанат текущих планов НАСА. «Нам не нужна постоянная орбитальная структура у Луны», — говорит он о планируемых Лунных Воротах, которые, по его мнению, можно бы лучше использовать в качестве транзитного транспортного средства между Землей и Луной. (...) Затем он со смехом подытожил взаимодействие таких людей, как он и НАСА. «Трудно скрестить летчиков-истребителей с менеджерами ...» Это может быть правдой, но после почти полувека разработки идей по возвращению людей в открытый космос его идеи, похоже, становятся все более актуальными. «Время действовать», — заключил он. 'Немедленно.'"
Статьи в иностраных журналах, газетах 2020 года (февраль - март) гг

Статьи в иностраных журналах, газетах 2019 года (ноябрь — декабрь)