СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРОГРАММЫ И МЕТОДИК ПОДГОТОВКИ КОСМОНАВТОВ К ВЫПОЛНЕНИЮ НАУЧНО-ПРИКЛАДНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

© О.А.Кутепова, В.М.Жуков, А.М.Гуторов
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Секция "К.Э. Циолковский и проблемы профессиональной деятельности космонавтов"
2010 г.

Повышение эффективности научно-прикладных исследований (НПИ) возможно за счет совершенствования программы исследований и методологии постановки космического эксперимента (КЭ). Программа исследований должна базироваться на достижениях выполнения научной программы прежних лет и выделении приоритетных направлений в каждой дисциплине в интересах развития фундаментальных знаний и научно-промышленного производства.

В связи с созданием Международной космической станции (МКС) и появлением возможности присоединения к ней лабораторных модулей появляются новые условия для реализации КЭ. С увеличением длительности пребывания космонавтов на борту МКС высвобождается резерв времени для выполнения длительных КЭ, в частности, возникает уникальная возможность проводить длительные медико-биологические эксперименты при нулевой гравитации.

Для более эффективной разработки научных программ в области медико-биологических наук (Life sciences), которые составляют значительную часть НПИ, целесообразно было бы создание специального Комитета космических исследований в области космической биологии и медицины, в который вошли бы биологи и специалисты смежных дисциплин не только российских академий, но и наших зарубежных партнеров. Целью деятельности Комитета могли бы быть подведение итогов научных космических исследований и выработка новой стратегии. Прежде всего, это должно касаться статуса исследований. Космические исследования должны иметь продолжительный характер и в своем завершении отвечать поставленной цели.

В области медико-биологических исследований на современном этапе целесообразно было бы преследовать следующие стратегические цели, в рамках которых следует развивать исследования:

1. Описать адаптационные процессы к условиям космического полета и после приземления.

2. Применить знания по использованию различных устройств, улучшающих здоровье, безопасность, комфорт и работоспособность космонавтов.

3. Понимать роль, которую играет гравитация в биологических процессах у растений и животных.

4. Определить, действительно ли проявляющийся феномен на уровне индивидуального организма или в группе организмов следует изучать в космических условиях или его можно изучить в наземных экспериментах.

Эти же стратегические цели остаются актуальными и для стратегии нового тысячелетия для зарубежных исследований.

Новая стратегия подчеркивает приоритетность прежних целей и указывает на необходимость интегрированных мультидисциплинарных подходов в исследованиях на всех уровнях организации живых организмов с использованием всех современных технических возможностей молекулярной, клеточной биологии и физиологии. При этом, в первую очередь, поддержка должна оказываться междисциплинарным исследованиям, которые отвечают следующим критериям:

1. Исследования, ставящие своей целью улучшение понимания проблем, связанных с выживанием и длительным функционированием космонавтов на орбите.

2. Изучение фундаментальных биологических процессов, о которых заведомо известно, что гравитация в них играет непосредственную роль.

Следует отметить, что в развитии стратегии будущих исследований особое внимание должно уделяться развитию инструментальной базы и методологии. Должна разрабатываться техническая база для выполнения КЭ, которая учитывала бы весь спектр действующих факторов космического полета и обеспечивала проведение не только контрольных (наземных), но и синхронных (космических) исследований.

В настоящее время продолжительность многих КЭ неоправданно растянута на ряд экспедиций или вовсе не определена. Большинство КЭ не учитывают воздействие ряда сопутствующих факторов, а эффекты микрогравитации не подтверждены синхронными исследованиями с другими уровнями гравитационного фактора. В связи с этим интерпретация результатов исследований часто затруднена. Перспективная программа для космонавта-исследователя, предложенная ГНЦ РФ – ИМБП РАН (2010 г), по составу предполагаемых исследований не соответствует заявленной квалификации космонавта и уровню современных требований.

В связи с имеющимися трудностями в составлении перспективной программы исследований и их подготовки предпринята попытка построения классификации КЭ программы НПИ по всем дисциплинам. Составлена иерархическая схема классификации КЭ по трем основаниям:

– положение исследуемого объекта (внутри станции или на внешней конструкции);

– метод исследования (пассивный КЭ, активный КЭ);

– категория результата (качественный или количественный результат исследований).

По остальным основаниям построены частные простые классификации.

Разделение КЭ на классы по количеству значимых стохастических факторов и по количеству регулируемых факторов в активных экспериментах позволяет установить соответствующие частные критерии отбора КЭ в программу НПИ.

Точность результатов активных экспериментов тем выше, чем больше задействовано значимых регулируемых факторов (Адлер Ю.П. и др., 1976). В биологических экспериментах, в связи со сложностью обработки результатов, рекомендуется учитывать не более пяти факторов (Лисенков А.Н., 1979). В технических экспериментах учитывается значительно большее число факторов. Однако, добавление в эксперимент каждого нового фактора требует соответствующего усложнения научной аппаратуры и увеличения объема эксперимента иногда до 64 опытов (сеансов) КЭ (Радченко С.Г., 2005). По числу опытов (сеансов) КЭ класса активных следует стремиться к тому, чтобы они были начаты и завершены за время полета одной экспедиции на МКС. Более сложной является проблема создания научной аппаратуры для проведения полноценных исследований в космических полетах, обеспечивающей воздействие на исследуемый объект требуемого количества активных факторов на уровнях, определяемых планом многофакторного КЭ.

Для совершенствования методологии подготовки и проведения КЭ необходимо также провести классификацию типовых объектов исследования (процессов) по различным дисциплинам НПИ. Предполагается, что сопоставление классам КЭ классов типовых математических моделей объектов исследования и классов типовых планов многофакторных КЭ (Лисенков А.Н., 1979) позволит систематизировать процедуру формирования программ НПИ и оптимизировать программу подготовки космонавтов к выполнению КЭ. Проведение многофакторных КЭ потребует разработки новых экспериментальных установок и совершенствования подготовки космонавтов-исследователей для их реализации.

Многолетняя продолжительность большого количества экспериментов приводит к нерациональным затратам временных и финансовых ресурсов при подготовке космонавтов к выполнению КЭ, удлинению подготовки с многократным процессом восстановления знаний, умений и навыков космонавтов. Для более рационального ведения подготовки предлагается:

– готовить экипажи не по очередности, а по научным программам;

– использовать разные методики подготовки космонавтов к выполнению активных и пассивных экспериментов;

– шире внедрять в подготовку космонавтов руководства по обучению навыкам выполнения отдельных операций на основе виртуальных моделей научного оборудования;

– использовать методики подготовки космонавтов в качестве экспериментатора для выполнения многофакторных КЭ.