КОСМОНАВТИКА ШАГНУЛА В ОБЛАСТЬ ЭМПИРИЧЕСКОЙ ЭКЗОБИОЛОГИИ: ПРОГРАММА «ТЕСТ»

© О.С.Цыганков
© Государственный музей истории космонавтики им. К.Э. Циолковского, г. Калуга
Симпозиум
2014 г.

В докладе рассмотрена работа, которая может быть представлена как начало исследований в области эмпирической экзобиологии, содержащая выявление на поверхности Международной космической станции (МКС) и подтверждение на молекулярном уровне возможности сохранения нуклеиновых кислот и жизнеспособных спор микроорганизмов вне Земли в открытом космосе; презентация доказуемости импорта живой материи на Землю по гипотезе панспермии Аррениуса и эмиссии биокосмозоля из биосферы Земли в космическое пространство по неарренисовскому механизму, обоснование постановки вопроса о верхней границе биосферы Земли в ионосфере, установление предпосылок к биодеструкции материалов в условиях космического полёта.

В 2010–2014 гг. получены весьма неординарные результаты специальных исследований, проведенных на Российским сегменте (РС) МКС.

Работа выполнена группой учёных и специалистов отечественных учреждений, среди которых: ФГУП «Центральный научно-исследовательский институт машиностроения» (главный специалист Е.В. Шубралова, к.т.н. В.А. Шувалов); ГНЦ «Институт медико-биологических проблем» РАН (к.б.н. Е.А. Дешевая, д.б.н. Л.Н. Мухамедиева, д.б.н. Н.Д. Новикова, к.б.н. Н.А. Поликарпов); ФГБУ «НИИ вирусологии им. Д.И. Ивановского» (д.б.н. Т.В. Гребенникова); ФГБУ «Институт прикладной геофизики им. Е.К. Фёдорова» (д.б.н. В.Б. Лапшин, д.б.н. М.А. Морозова, к.б.н. А.В. Сыроешкин); ОАО «Ракетно-космическая корпорация «Энергия» им. С.П. Королёва» (д.т.н. О.С. Цыганков), а также космонавты в составе экипажей: Ф. Юрчихин — О. Скрипочка, О. Кононенко — А. Шкаплеров, Ф. Юрчихин — А. Мисуркин. Работа имеет выраженный междисциплинарный характер. Тесное взаимодействие участников при исследовании различных аспектов одного и того же объекта способствовало успеху её выполнения.

Практическое изучение околоземного космического пространства (ОКП), планет Солнечной системы средствами ракетно-космической техники (РКТ) в естественнонаучных целях ведётся десятки лет, но по заявленной проблеме РКТ используется не в полной мере. Для продуктивного использования аккумулированного опыта и потенциала космической практики в целях постановки задач, выбора средств и методов исследования данной проблемы необходимо иметь в виду современные представления, идеи и гипотезы относительно возникновения и распространения живой материи. Проблема происхождения жизни во Вселенной, в частности на Земле, стала научной дисциплиной, включающей как теоретическое, так и операционально-экспериментальные исследования по двум основным направлениям: абиогенез и панспермия. Поскольку такой научной дисциплине, как молекулярная биология, не удаётся продвинуться по направлению абиогенеза до синтеза высокоорганизованных комплексов белков и, тем более, таких способных к редупликации структур, как молекула ДНК, вполне допустимо сосредоточить внимание на гипотезе панспермии. Можно представить осуществление гипотезы панспермии. Предполагается, что «микроорганизмы-путешественники» могут быть занесены на Землю метеоритами, осколками комет или частицами космической пыли. Исследование поверхности приземлившихся аппаратов малопродуктивно, так как при прохождении участков плазмы биологические микрообъекты неминуемо погибают. Но если микробиообъекты оседают непосредственно на поверхности Земли, то обнаружить их весьма проблематично. Можно вообразить некие технические приёмники, но площадь их в любом случае будет достаточно ограничена, а положение — стационарным. Да и современная, засоренная в нижних слоях атмосфера внесёт свои искажения, даже если эти биообъекты останутся неповреждёнными в процессе транскосмического перемещения.

В этой ситуации не должен оставаться вне внимания исследователей такой «сборник космической пыли» как поверхность орбитальной станции (ОС). Она представляет для подобных исследований широкие возможности и преимущества, а именно: полёт по геоцентрической орбите, полёт по гелиоцентрической орбите вместе с Землёй, собственные развороты ОС, позволяющие воспринимать космические потоки с различных направлений, включая выбросы с Земли, если таковые происходят. Присутствие и внекорабельная деятельность (ВКД) экипажа дают уникальную возможность для отбора проб с внешней поверхности ОС, их гермоизоляцию и возвращение на Землю внутри КК «Союз». Бесспорное преимущество такого подхода заключается в том, что отбор проб выполняется в реальных условиях эксплуатации ОС. Таким образом, ОС становится научным инструментом, способом использования которого является космический полёт и деятельность на борту космонавта-экспериментатора.

В соответствии с программой «Тест», впервые в мировой практике предусмотрен забор проб-мазков с внешней поверхности гермокорпуса, их гермоизоляция и возвращение на Землю для микробиологического и химического анализа. Пробы производятся на модулях, находящихся в полёте достаточно продолжительное время. Совершенно очевидно, что исследования на орбитальной фазе программы «Тест» осуществимы исключительно силами экипажа ОС в процессе ВКД при наличии адекватного оборудования.

Практическим началом реализации программы «Тест» стало создание прибора, гносеологическая функция которого обеспечивается следующими технико-эргономическими свойствами: соответствие функциональным возможностям космонавта в скафандре; работоспособность в условиях вакуума, микротяжести и знакопеременных температур; соблюдение требований микробиологической гигиены (стерильность и гермоизоляция на всех этапах исследовательского эксперимента: при подготовке на Земле, при выведении и доставке на PC МКС, в обитаемых отсеках, при шлюзовании, в открытом космосе и при возвращении на Землю).

Неординарные итоги 3-х циклов экспериментов и аналитических исследований по комплексной программе «Тест» в совокупности 2010–2014 гг. позволяют в прелиминарном порядке интерпретировать полученные результаты следующим образом:

– впервые получены экспериментальные доказательства сохранения нуклеиновых кислот, жизнеспособных спор микроорганизмов вне Земли в открытом космическом пространстве, в частности, обнаружены Bacillus licheniformis, Delftia sp., Mycobacteria sp.;

– создана возможность экспериментально изучать гипотезу панспермии Аррениуса-Крика и Оргела об импортировании жизни на Землю из космоса, в том числе, в качестве биологического канала связи с внеземной цивилизацией;

– получены факты, подтверждающие транспорт бактериальной ДНК, в частности, морского планктона из Баренцева моря, с восходящей ветвью глобальной электрической цепи до геоцентрических орбит МКС. Такой путь переноса позволяет обсуждать гипотезу панспермии по неаррениусовскому механизму, при котором живое вещество активно рассеивается из биосферы Земли в межпланетное пространство;

– обоснована постановка вопроса о верхней границе биосферы Земли в ионосфере;

– подтверждено, что исследования молекулярными методами проб с внешней поверхности МКС позволяют определить видовую специфичность обнаруженных микроорганизмов и их происхождение;

– получена информация о возможных аномальных процессах деструкции и биодеструкции, которые могут снижать ресурсные характеристики гермокорпусов космических объектов с длительным сроком существования и высокой автономностью, например, для марсианского экспедиционного комплекса, орбитальных или наповерхностных станций;

– подтверждена необходимость требований к конструкции орбитальных межпланетных аппаратов, исключающих контаминацию космического пространства и инопланетных тел земными формами жизни при решении задачи обеспечения планетного карантина.

Результаты программы «Тест» определяют необходимость её продолжения в следующем виде:

– проведение систематического мониторинга внешней поверхности МКС;

– создание и применение коллектора для постоянного улавливания аэрозоли в собственной атмосфере МКС и окружающем космическом пространстве;

– применение робототехники для тотального и последовательного отбора проб-мазков по всем поверхностям МКС.

МКС с полным основанием может и должна рассматриваться как уникальная экспериментальная площадка для отработки средств и методов поиска внеземных форм жизни и биологических сигналов внеземных цивилизаций. Теоретические и практические выводы и следствия, которые возможно получить из результатов реализации и продолжения программы «Тест», должны привести к принципиально новым для земной цивилизации фундаментальным знаниям и могут рассматриваться как пролог и веха экспериментальной экзобиологии.