Osvita.ua Вища освіта Реферати Біологія Космічна мікробіологія: стерилізація космічних кораблів. Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Космічна мікробіологія: стерилізація космічних кораблів. Реферат

Висока стійкість земних мікробів до екстремальних факторів і надзвичайно сильно виражена їх здатність до пристосування примушує з усією серйозністю підходити до питання про можливість занесення їх на інші планети

На поверхні космічних кораблів і всередині їх перебувають різні мікроорганізми. Тому мікробне забруднення космосу під час польотів космічних кораблів цілком можливе.

Небезпека штучного мікробного обсіменіння є особливо реальною, коли кабіна космічного корабля або деякі предмети, що в ній перебувають, потрапляють на іншу планету. Поки що це стосується Місяця і Венери, проте за ними настане черга Марса та інших планет. Якби занесені космічними кораблями мікроби там розмножились, назавжди була б утрачена можливість вирішити, чи існувало там життя до вторгнення земних мікроорганізмів.

Радянські дослідники - М. М. Сісакян, О. Т. Газенко, А. М. Генін та ін. - вважають, що запобігання безконтрольному занесенню земних форм життя на інші небесні тіла є завданням виняткової теоретичної і практичної важливості. Такої ж думки дотримується ряд зарубіжних учених. С. Міллер і Т. Юрі вважають, що забруднення Марса було б необоротною і безпрецедентною катастрофою. Г. В. Левін і його співробітники звертають увагу на те, що на Марсі, треба гадати, поки що немає життя, але під час еволюції ця планета вже дійшла до такого стану, коли на ній можливе виникнення життя. В такому випадку зараження його земними життєздатними мікробами виявилося б "трагедією, і людство повинно було б нести моральну відповідальність за зміну еволюційного шляху на цій планеті".

Технічне здійснення стерилізації космічних кораблів пов'язане із значними труднощами. Термічний спосіб, заснований на використанні насиченої перегрітої пари, у даному випадку непридатний через шкідливу дію пари на деякі компоненти космічного корабля. Суха стерилізація при 160°С на протязі 20 хв. ефективна, але близько 20% речовин, що йдуть на побудову космічного корабля, не витримують такої температури. Стерилізація сухим жаром при 125-135°С на протязі 24-26 год. приводить до загибелі мікробів, проте негативно впливає на точність показань деяких електронних приладів. Невдачі при перших спробах американців запустити на Місяць космічний корабель "Ренджер" пояснювали його термічною стерилізацією.

При достатній тривалості дії згубно впливає на мікроорганізми ультрафіолетове опромінення, проте практично воно навряд чи здійсненне.

Із хімічних засобів увагу дослідників привернули окис пропілену і особливо окис етилену. Остання сполука розчинна в багатьох субстратах, наприклад, у гумі, пластиках і маслах. Вона не спричиняє корозійної дії, не займається на повітрі, слабко токсична для людини, не діє на поліетилен. Тому під поліетиленовим покриттям можна простерилізувати цілий корабель. С. Р. Філіпс і В. Варшавскі вважають, що дія окису етилену на бактерії і їх спори у багато тисяч раз ефективніша, ніж дія інших антисептиків.

Після перших невдач із запуском на Місяць космічного корабля "Ренджер" Американська національна адміністрація з астронавтики і космосу (ПАСА) вирішила відмовитися від термічної стерилізації і запускати на Місяць непростерилізовані ракети, якщо використання окису етилену виявиться недостатнім.

Показовий приклад нашої країни: другу радянську космічну ракету, яку запустили у вересні 1959 року і яка доставила на Місяць вимпел з Державним гербом СРСР, піддали стерилізації.

У лютому 1966 року відбулася прес-конференція, присвячена м'якій посадці на Місяць радянської космічної станції "Луна-9". Присутні там журналісти поцікавилися, чи немає небезпеки проникнення земних мікробів на поверхню Місяця. На це академік М. В. Келдиш відповів, що вживаються спеціальні заходи до того, щоб цього не сталося.

1 березня 1966 року апарат с гербом і вимпелом Радянського Союзу, відокремившись від автоматичної міжпланетної станції "Венера-3", досяг поверхні Венери. Перед стартом цей апарат піддали ретельній стерилізації. З кожним роком збільшується кількість запущених у космічний простір зондів, ракет, кораблів. Деякі з них залишаються там назавжди, інші повертаються на Землю.

При проходженні крізь приземні шари атмосфери їх поверхня нагрівається до високої температури, при якій мікроорганізми гинуть. Але уявімо собі, що в кабіні перебуватимуть зразки космічного пилу, частинки метеоритів або шматочки планетних "ґрунтів". Якщо припустити, що в них містяться живі зародки, здатні "акліматизуватися" у земних умовах, то внаслідок прямої чи непрямої участі людини виявиться можливим не тільки "забруднення" космосу земними мікробами, а й занесення космічних мікроорганізмів на Землю. О. О. Імшенецький дотепно назвав це космічним "експортом-імпортом".

Пригадаймо твір англійського письменника-фантаста Г. Дж. Уеллса "Боротьба світів". Мешканці Марса висадились на Землю. Письменник зобразив їх кровожерними істотами з потворною зовнішністю. Вони привезли з собою грізну зброю винищення - апарати, що випускають запалювальні промені. Люди були безсилі в боротьбі з цим ворогом. Але організм марсіан виявився беззахисним перед земними мікробами, страхітливі прибульці швидко загинули від інфекції.

Фантазія Уеллса перетворила мікроорганізми у рятівників людського роду. В сучасній літературі, не фантастичній, а науковій, розглядається питання, коли саме, за яких обставин, космічні мікроорганізми (якщо вони існують) могли б загрожувати людству. М. М. Жуков-Вережников і співробітники нагадують, що всі великі географічні відкриття супроводжувались епідеміями чуми, холери, жовтої пропасниці. "Людство, - пишуть вони, - вже не раз розплачувалося сотнями мільйонів життів за незнання мікробної обстановки на новоосвоюваних невідомих природних зонах. Не можна допустити, щоб у споконвіку замкнуту атмосферою і магнітними полями земну систему проникли із-зовні штучно доставлені на неї субстрати, про які нічого невідомо відносно їх мікробіологічної нешкідливості".

Тому О. О. Імшенецький вважає, що доведеться організувати щось на зразок карантинної служби космосу, а Дж. Лєдерберг пропонує введення суворого ембарго на передчасне доставляння на Землю матеріалів з інших планет.

Була висловлена думка про те, що космічні мікроорганізми необхідно докладно вивчити. Спочатку для, цього слід використати штучні супутники Землі або позаземні станції, де імітуватимуться земні умови. Якщо буде встановлено безпечність цих мікроорганізмів для рослин, тварин і людини, можна продовжити їх більш повне вивчення на Землі.

На поверхні тіла людини, в її ротовій порожнині і кишковому тракті існує різноманітна мікрофлора, представлена нешкідливими (сапрофітними) мікроорганізмами. Чи можуть вони змінитися під час космічного польоту, перетворившись у хвороботворні форми. Дослідження О. Т. Алексєєвої і А. П. Волкової, проведені в 1960-1961 рр. під час польоту собак на геофізичних ракетах, не виявили істотного впливу факторів польоту на мікроорганізми шкіри піддослідних тварин. Такі ж дані були одержані при аналізі мікрофлори шкіри і зіва людини до і після польоту на космічних кораблях "Восток", "Восток-2", "Восток-3" і "Восток-4".

Проте це стосується короткочасних дослідів. Що ж може статися з мікробами при тривалому перебуванні людини у Всесвіті? На це поки що не можна відповісти.

Звичайно, наведені вище висловлювання і припущення поки що мають чисто умоглядний характер, оскільки залишається невирішеною основна проблема - чи існує життя поза Землею. Тільки тоді, коли ця проблема буде вирішена позитивно, питання про взаємовідносини людини з мікроскопічними істотами з космосу буде актуальним. А якщо коли-небудь виникне реальна загроза з боку мікроорганізмів, що населяють інші світи, це не зупинить людину в її прагненні пізнати таємниці Всесвіту.

Можна не сумніватися в тому, що при необхідності космічна медицина збагатиться новим розділом - космічною імунологією і відшукає ефективні засоби боротьби з мікробною небезпекою. Мікроорганізми як біологічні Індикатори в космічних умовах 12 квітня 1961 р. перший у світі радянський космічний корабель "Восток" з людиною на борту, здійснивши політ навколо земної кулі, повернувся на Землю. Перша людина, що проникла в космос, - льотчик-космонавт Ю. О. Гагарін.

До цього історичного польоту в космічний простір були запущені різні організми для уточнення впливу екстремальних умов на живі організми. Серед посланців планети Земля поряд з тваринами й рослинами були й лізогенні бактерії, носії фагів. Останні е різновидом вірусів. Вони здатні лізірувати (розчиняти) певні види бактерій. У клітинах лізогенних бактерій фаги перебувають у бездіяльному, прихованому стані. Під впливом навіть дуже незначних доз іонізуючої радіації фаги набувають активності. Тому лізогенні бактерії можуть служити дуже тонким індикатором на дію іонізуючих радіоактивних випромінювань.

На радянських супутниках, запущених на орбіти, по яких пізніше літали космонавти Ю. О, Гагарін і Г. С. Титов, досліди з лізогенною культурою - кишковою паличкою показали, що рівень радіації на цих орбітах не викликає появи активних фагів і, отже, є безпечним для людини.

Так стояла справа, доки тривалість орбітальних польотів залишалась короткочасною. Коли ж вона значно збільшилася, М. М. Жуков-Вережников і співробітники виявили невелику, та все ж вловиму позитивну реакцію з тими ж бактеріями.

При випробуванні різних хімічних сполук на їх захисну, протипроменеву дію ті самі дослідники використали лізогенні бактерії. Перш за все були взяті такі речовини, захисна дія яких добре відома, - цистеїн і цистеамін. Додавання їх до культури лізогенних бактерій, підданих дії рентгенівського проміння, дозволило встановити, що ці речовини охороняють від появи активних фагів. У контролі ж, коли цистеїн або цистеамін не додавались, рентгенівське опромінення призводило до фагоутворення. Це свідчило про те, що лізогенні бактерії можуть служити чутливим і дуже зручним індикатором для виявлення антипроменевої дії. Тоді було випробувано ряд препаратів різної хімічної природи і виявлено речовину, яка відзначається найбільш ефективною радіозахисною дією, - бета-меркаптопропілен. її властивості дійсно підтверджувалися пізніше на лізогенних бактеріях під час польотів кораблів "Восток-5 і "Восток-6".

Для космічних ракет застосовується хімічне паливо, яке навіть при дальшому вдосконаленні дозволить одержувати швидкості порядку 50-100 км на секунду. Вже в нинішній час посилено розроблюється ракетна техніка, заснована на використанні атомної енергії. Це в кілька разів прискорить рух атомних ракет. Потім на зміну їм прийдуть іонні двигуни, в яких будуть використані іонізовані частинки газу. В результаті відбудеться різкий стрибок у швидкості руху космічних апаратів. Нарешті, як гадають, техніка досягне такого рівня, коли буде створено двигун, що даватиме швидкість, близьку до теоретично можливого максимуму - швидкості світла.

На фотонній (або квантовій) ракеті з таким двигуном величезна кількість енергії буде утворюватись у результаті "анігіляції" матерії, коли елементарні частинки з'єднаються з відповідними античастинками. Наприклад, при зіткненні протона і позитрона обидві частинки зникнуть, проте утворяться гамма-промені, фотони, які будуть відбиватися досконалою системою дзеркальних рефлекторів.

Природно, що з кожним етапом докорінної зміни швидкості польоту космічних кораблів потребуватимуться попередні досліди на живих об'єктах, і серед них зможуть бути використані й мікроорганізми.

Коли подорожі у Всесвіті здійснюватимуться з швидкістю, що перевищує близько 150 тис. км на секунду, з'явиться можливість біологічної перевірки "парадоксу часу". Згідно з принципом відносності Ейнштейна, маса тіла збільшується із зростанням швидкості його руху. Звідси випливає, що при прискоренні руху повинна збільшуватись маса атомів і молекул, і це приводить до уповільнення хімічних, а в живому організмі біохімічних реакцій. Іншими словами, життя на космічній ракеті минає повільніше, ніж на Землі. Поки стрілка годинника на космічному кораблі, що летить з швидкістю, близькою до світлової, зробить один оберт, на такому самому годиннику на Землі вона встигне зробити кілька обертів.

Якщо швидкість польоту ракети є малою порівняно з швидкістю світла, то різниця в часі на ракеті і на Землі дуже мала, і нею можна знехтувати. Інша справа, якщо будуть досягнуті надвисокі швидкості. А. Ландау та Ю. Румер наводять такий приклад. Для того щоб досягти зірки Сиріус і повернутися на нашу планету, космічному кораблю, який летить з швидкістю 240 тис. км на секунду, буде потрібно за земним численням 15, а за корабельним - тільки 9 років. Таким чином, космонавти повернуться в майбутнє, зазнавши "омолодження" на 6 років.

Англійський письменник-фантаст Г. Дж. Уеллс у своєму творі "Машина часу" описав подорож в минуле і майбутнє людства. Згідно з принципом відносності, ця фантастика є в основному реальною, але тільки у вигляді подорожі в майбутнє.

У галузі фізики "парадокс часу" вже одержав експериментальне підтвердження в дослідах по вимірюванню часу розпаду елементарних частинок, що перебувають у спокої або рухаються з величезною швидкістю. Частинки ці входять до складу космічних променів - пі-мезонів.

Що стосується перевірки вказаного "парадоксу" стосовно до біології, то зробити це будуть в змозі тільки наші віддалені нащадки. Проте радянські мікробіологи М. М. Жуков-Вережников і співробітники вже зараз обговорюють можливість використати для цієї мети мікроорганізми, швидкість розмноження яких можна буде визначити одночасно на Землі і в кабіні космічного корабля, який переборює простір Всесвіту з швидкістю, близькою до світлової.


18.12.2011

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!