Студенты о космосе: оранжерея на спутнике БелГУ

В конце лета сирень сорта «Великая Победа» с космодрома Байконур отправилась в космос. Ракета «Союз-2.1б» вывела на орбиту 16 малых спутников (кубсатов) проекта Space-π программы «Дежурный по планете» Фонда содействия инновациям. Один из них — с ростками сирени — полетел от НИУ «БелГУ». Запуск в космос кубсата Siren — это не только дань исторической памяти и великой Победе, но ещё и достаточно амбициозный эксперимент: впервые в условиях космоса автономно, без участия человека выращивается высшее (цветковое) растение. Бортовое оборудование спутника поддерживает необходимую для этого среду и фиксирует изменения. Так учёные планируют получить представление о том, как в условиях космоса влияют на ростки освещение, температура, излучение и невесомость.

Директор инжинирингового центра НИУ «БелГУ» Иван Никулин рассказал о работе над спутником «Siren»: о том, как команде удалось осуществить задумку самого Константина Циолковского, прославить сорт сирени «Великая Победа» и попасть в Книгу рекордов России.

— Наш спутник сконструировали и изготовили в Белгороде. Платформа была закуплена у компании «Спутникс». Для производства герметичного контейнера «оранжереи» использовался титановый сплав. Мы использовали конструкцию облегчённого типа и уменьшили количество бортовой электроники в кубсате для того, чтобы увеличить массу полезной нагрузки — ростков и приборов для их автономного роста. В модуле находится шесть ростков — по три в каждой колбе. Колбы находятся в разных отсеках. Кроме того, есть ещё две колбы с дублёрами на случай гибели ростков в двух основных. Таким образом мы увеличили шансы эксперимента на успех.

— С чего началась ваша работа над спутником?

— Сначала разработали проектную документацию, затем приобрели электронику и видеокамеру. После этого начали работать над изготовлением металлических конструкций. Для этого нашим инженерам пришлось решать уникальную математическую и методическую задачу, которая позволяет оценить условия жизни растения в космосе, а также его шансы на выживание. Это было глобальное самообучение с высокой мотивацией.

— Расскажите подробнее…

— Было много сред для испытаний и тысяча колбочек. В каждой в течение месяца решалась определённая задача по той или иной выработанной нами методике. Так, например, в каждую колбу мы кидали стальной шарик и, в зависимости от глубины его погружения в среду, с течением времени давали оценку, какая среда сильнее деформируется в результате вибраций и воздействия невесомости.

— Проект Space-π связывает школьников и студентов с компаниями космической отрасли. То есть, все эти 16 спутников запустили в космос не только ради науки, но и для того, чтобы молодые исследователи могли проводить собственные эксперименты на орбите. Каким образом участвовали школьники в разработке спутника «Siren»?

— Конечно, они не принимали полноценного участия в научном и производственном процессе. Работа с ними больше носила идейный и мотивационный характер. Вместе с тем мы привлекали их к лабораторным исследованиям различных сред в тех самых колбочках. Это была огромная рутинная описательная работа. Ещё был школьник, который написал отдельные участки ПО. Закончил в итоге эту работу специалист, но ученик получил свою порцию мотивации и вдохновения. 

— Это очень здорово! 

— Да, но далеко не все дети приходят в проект мотивированными. Большинству требуется несколько месяцев, чтобы «заболеть» проектом.

— Но вернёмся к сирени. Она находится в космосе уже около 100 дней. Живая, всё получилось. Каким образом вам удалось подобрать для неё оптимальные условия и питательную среду?

— Ростки находятся в микроспорах, поэтому вопрос о влажности изначально перед нами не стоял. А вот подобрать свет и температуру — это была большая задача. Сложно было предугадать: будет растениям в космосе холодно или жарко. Требовалось заложить настройку температурного режима в моменте. Плюс обеспечить защиту от космического излучения и ультрафиолета.

— Как в космосе вы оцениваете рост и развитие ростков сирени? В этом помогает специальная камера?

— Да. Все данные записываются на флешку спутника. В том числе несколько раз в сутки делается снимок объектов. Правда, процесс скачивания этих фотографий достаточно сложный: пришлось пожертвовать скоростью передачи данных в пользу полезной нагрузки спутника.

— Как обеспечиваете поддержание условий среды в космосе? Регуляцию параметров запускает ПО спутника или команда идёт от датчиков центра управления с Земли?

— Программа поддерживает параметры среды, а центр управления уже по факту получает эти данные благодаря телеметрии (прим.: космическая телеметрия — это параметры состояния бортовых систем или данные с приборов полезной нагрузки, например, научной аппаратуры, передающиеся с помощью радиоволн), и они доступны в разных концах мира.

— Из чего состоит питательная среда для ростков? Живут ли в ней микроорганизмы и животные (например, дождевые черви)?

— Была выбрана среда Мурасиге-Скуга (прим.: питательная среда, используемая в лабораториях для выращивания растительной культуры клеток или цельных растений). Это БАД, который мы модифицировали под свои задачи. При этом и сама модификация, и способ её тестирования — это наши ноу-хау, над которыми мы долго работали. Разумеется, мы стремились к стерильности. Но в итоге в одной колбе в космосе началось заражение. Проявила себя какая-то бактерия, которая до этого, очевидно, была в цисте (прим.: временная форма существования микроорганизма в защитной оболочке в неблагоприятных условиях). Хорошо, что в эксперименте участвуют несколько колб.

— Насколько я знаю, растения выращивали на орбитальных станциях «Салют», «Мир» и МКС…

— Да, над этим работают с 60-х гг. В присутствии человека нет никакой проблемы всё это выращивать, потому что всегда можно поправить, полить, добавить. Существует множество разработок в этой области. Мы же хотели изучить возможности выращивания в условиях автономной орбитальной станции. Этакая космическая оранжерея без участия человека. Об этом писал ещё Циолковский. Однако мы первые и пока единственные, кто это реализовал.

— Но высота орбиты станций ниже орбиты спутника «Сирень». Как эта разница сказалась на росте растения?

— Пока не знаю. Это станет ясно через год, наверное. Сделаем обзорную статью об эксперименте. 

— Если космос располагает безграничным запасом времени, то можем ли мы предположить, что сирень, если каждый раз добавлять питательные вещества в её почву в спутнике, будет расти бесконечно? 

— Это одно из направлений экспериментальной работы. Ведь Земля — это тоже большая космическая оранжерея. На ней всё растёт и летит через космическое пространство. Никто ничего не поддерживает и не добавляет. Есть только исходный набор питательных элементов. В этом и заключается идея таких космических оранжерей. У нас так и получилось. Осталось посмотреть, что будет дальше. Если в условиях длительного полёта в жёстком космическом пространстве ДНК в питательной среде начнёт меняться и проявлять себя по-другому, тогда это будет неким таким показательным изменением жизни в космических условиях.

— Можем ли мы надеяться на запуск целых экосистем с насекомыми, различными видами растений в космос?

— Технически это возможно сделать хоть завтра, ну а политически-идеологически — через десятилетия. Создание космической оранжереи было мечтой Циолковского, а осуществили мы её только сейчас.

— В сериале «Звёздный путь» звучит такая фраза: «Меняются миры, распадаются галактики, но женщины - всегда женщины». Как мы знаем, женщины любят цветы. Как вы думаете, может ли в далёком будущем стать популярной традиция на 8 марта отправлять женщинам цветы в космос? 

— Я за! (смеётся) Почему нет? Ну дарят же кусочек Луны или метеорит женщинам на 8 марта, называют звёзды в их честь. Это отличная бизнес-идея! Стартап! 

— Вы запустили в космос сирень «Великая Победа» 9 августа. Получилось очень символично. Ведь, если вспомнить, 9 августа 1944 года завершилось самое продолжительное сражение Великой Отечественной войны – битва за Ленинград. Это не совпадение?

— Дата запуска никак от нас не зависела и, более того, неоднократно переносилась в течение 8 месяцев. 

— Почему выбор пал именно на сирень, а, например, не на гвоздики?

— Вы бы задали тот же самый вопрос, если бы мы запустили морковь (смеётся). Сирень много исследовалась белгородскими учёными. Опираясь на комплекс параметров, мы определили, что она хорошо поведёт себя в космосе, а уже потом выбирали сорт в честь великой Победы (прим. - сорт сирени «Великая Победа» назван в честь победы советского народа над фашистским захватчиком в Великой Отечественной войне. Этот сорт был отобран в 1986 году создателем коллекции сирени в Ботаническом саду МГУ Владимиром Мироновичем из сеянцев коллекционера Леонида Колесникова, ветерана ВОВ).

— Планируете ли вы запускать другие спутники? Будут ли это запуски растений?

— Для нашей коммерческой структуры этот проект оказался убыточным. Вместе с тем идея создания автономного модуля для растений оказалась очень востребованной. Многие организации сейчас занимаются производством сред для выращивания растений на космической орбите. Так что теперь нам поступают многочисленные предложения провести аналогичные эксперименты с другими субстратами или типами растений и организмов. Плюс мы попали в Книгу рекордов России, поскольку запустили растение в космос на самое удалённое расстояние от Земли (прим.: мировой рекорд самого удалённого от Земли живого растения принадлежит Китаю). Будем думать.

— В чём заключается ваш личный вклад в проект? 

— Сложно сказать, поскольку один человек такой проект не реализует, это достижение коллектива. Наверное, вклад в том, что я этот коллектив создал. Ребята всё это делали на энтузиазме, и мы первыми осуществили такой проект. Горжусь нашей командой.

— Что вы испытываете, когда думаете о том, что где-то в далёком космосе живёт и развивается жизнь, которую вы буквально держали в своих руках?

— Мы этот факт пока только осознаём, не так быстро это приходит! Сначала был восторг, когда пришли первые фотографии. Ощущение чуда. Теперь концентрируемся на текущих задачах.

— Как Вы думаете, одержит ли Россия первенство в этой сфере исследований? 

— Вряд ли. Россия не ставит перед собой такую научную задачу. Мы сами себе поставили, а мы — маленькая песчинка.

Беседовала Полина Тихонова, студент 3 курса, факультет международной журналистики СПбГУ

Фотографии из архива Ивана Никулина