Способ поиска и обнаружения микроорганизмов космического происхождения


 

G01N1/02 - Исследование или анализ материалов путем определения их химических или физических свойств (разделение материалов вообще B01D,B01J,B03,B07; аппараты, полностью охватываемые каким-либо подклассом, см. в соответствующем подклассе, например B01L; измерение или испытание с помощью ферментов или микроорганизмов C12M,C12Q; исследование грунта основания на стройплощадке E02D 1/00;мониторинговые или диагностические устройства для оборудования для обработки выхлопных газов F01N 11/00; определение изменений влажности при компенсационных измерениях других переменных величин или для коррекции показаний приборов при изменении влажности, см. G01D или соответствующий подкласс, относящийся к измеряемой величине; испытание

Владельцы патента RU 2618603:

Публичное акционерное общество "Ракетно-космическая корпорация "Энергия" имени С.П. Королёва" (RU)

Изобретение относится к исследованиям материалов методом проб в условиях космического полета с целью обнаружения микроорганизмов космического происхождения. Способ предусмативает взятие проб с поверхностей орбитальной станции посредством стерилизованного и гермоизолированного на Земле пробозаборника. После взятия проб последний гермоизолируют в вакууме и возвращают на Землю. Пробы берут на заданной геоцентрической орбите в режиме орбитальной ориентации станции с поверхностей, обращенных к Земле и в зенит, расположенных против набегающего потока и вдоль потока, с участков поверхности станции с различными материалами, фактурой и апертурой. При этом используют апогейный и перигейный участки орбиты в периоды равноденствия и солнцестояния. Техническим результатом изобретения является достижение полноты и повышение достоверности получаемых данных о космических микроорганизмах.

 

Изобретение относится к космическим технологиям, а именно к способам экспериментальных исследований в условиях космического полета.

Одной из кардинальных проблем современной науки и миропредставления является проблема происхождения жизни на Земле, что стимулирует поиск живого вещества предположительно космического происхождения как на поверхности Земного шара, так и в околоземном пространстве.

Для выбора средств и методов продуктивного исследования данной проблемы необходимо иметь в виду современные представления и гипотезы относительно возникновения и распространения живой материи.

Проблема происхождения жизни во Вселенной, в частности на Земле, стала научной дисциплиной, включающей как теоретические, так и операционально-экспериментальные исследования по двум основным направлениям: абиогенез и панспермия.

Гипотезы абиотического происхождения жизни базируются на работах, которые в середине 20-х годов прошлого столетия выполнил советский ученый А. Опарин. Однако все попытки биологов, начиная с Пастера, искусственно создать жизнь из неживой материи, оказались безуспешными. Поскольку в настоящее время не существует экспериментальных доказательств в пользу абиогенеза, вполне допустимо сосредоточить внимание на гипотезе панспермии. Предполагается, что «микроорганизмы-путешественники» могут быть занесены на Землю метеоритами, осколками комет или с частицами космической пыли из-за пределов Солнечной системы. Обнаружение микроорганизмов в местах с экстремальными условиями обитания заслуживает особого внимания с точки зрения их космического происхождения.

Критерием качества результатов в данной задаче является уровень приближения условий обитания искомых биообъектов к натурным космическим условиям. Этим определяется достоверность и полнота результатов и сделанных на их основе выводов и заключений.

Рассмотрим местоположения, в которых осуществляется поиск, по степени приближения условий в них к существующим в космическом пространстве.

Известны и практикуются репрезентативные способы поиска и обнаружения в следующих структурах:

Вечная мерзлота. Космическая гипотеза происхождения жизни получила поддержку при изучении биологии вечной мерзлоты. Показано, что во льду и замерзшем грунте микроорганизмы могут сохранять жизнеспособность длительное время. В мерзлых грунтах Ямала, Колымы, Аляски, Канады, возраст которых насчитывает три миллиона лет, было обнаружено огромное количество бактерий и других жизнеспособных организмов. Сюда относятся микробиологические исследования с целью выявления микроорганизмов-экстремофилов глубоко под слоем льда в сухих долинах Антарктиды (аналог) (http://space-my.ru/kosmicheskayteorya.html). В данном случае температурные условия могут быть признаны приближенно адекватными, но наличие окружающей воздушной среды и нормального атмосферного давления не позволяет считать такое приближение к космическим условиям достаточным.

Подледные озера. Еще одна возможность расширить и обогатить исследования в области живого вещества. Известно, что подледные антарктические озера, в частности, озеро Восток, в настоящее время рассматриваются в качестве аналогов внеземных ледовых условий, возможно существующих на полюсах или под поверхностью Марса, на спутниках Юпитера (Европа) или Сатурна (Энцеладус). Чрезвычайно интересны микроорганизмы, которые могут быть обнаружены под 4-километровым ледовом панцирем, изолированные от поверхностной среды в течение минимум 14 млн. лет, в свете их возможного космического происхождения (аналог) («Клеточные концентрации микроорганизмов в атмосферном и озерном льду керна Восток, восточная Антарктида». С.А. Булат, И.А. Алехина, В.Я. Липенков, В.В. Лукин, Д. Марш, Ж.Р. Пети. Микробиология, 2009, том 78, №6, с. 850-852).

В воде подледных озер или в донном иле может существовать обедненная по кислороду среда, но температура не опускается много ниже точки замерзания воды, а давление столба воды отдаляет условия от низкого давления космического вакуума, что не позволяет считать данную модель адекватной космическим условиям.

Тропосфера. Университет Вашингтона организовал наблюдения в высокогорных обсерваториях для изучения жизни микробов на этих высотах в атмосфере. Показано наличие в тропосфере всех основных разновидностей микробов, существующих в воздухе (http://reporter-ua.com, http://www.seiteclibrary.com/eng/catolog/pages/4327.html, http://www.com/view.cfm?StoryID=20021216-052639-6668, http://www.answersingenesis.org/news/space_life.asp, http://www.space.com/searchforlife/chandra_sidebar_001027.html).

Однако при воздействии физических условий в тропосфере на высоте 8-10 км в полярных областях, 10-12 км в умеренных, 11-18 км в тропических широтах, при температуре, которая снижается в среднем на 6°C/км (до -80°C), атмосферном давлении (до 1⋅10-2 мм рт.ст.), наличии турбулентности показано, что обнаруженные микроорганизмы имеют земное происхождение.

Стратосфера. Исследования проводились Институтом астробиологии HACA с использованием воздушных шаров. Первое надежное подтверждение жизни в стратосфере было найдено в 2002 году на высотах 20-41 км ("Эксплорер"). Работы Индийской организации космических исследований с помощью стратостата выполнены на высотах до 25 км. Среди 12 видов бактерий были обнаружены три новых вида (http://reporter-ua.com, http://www.seiteclibrary.com/eng/catolog/pages/4327.html, http://www.com/view.cfm?StoryID=20021216-052639-6668, http://www.answersingenesis.org/news/space_life.asp, http://www.space.com/searchforlife/chandra_sidebar_001027.html).

В слое атмосферы высотой до 50-55 км наблюдается возрастание температуры от -40°C÷-80°C до близкой к 0°C, повышенное содержание озона, что не характерно для космического пространства. Несмотря на низкое давление остатков атмосферы, обитающие в этом слое на высотах до 40 км микроорганизмы имеют земное происхождение.

Ионосфера, экзосфера (слой рассеивания). Теоретически существует вероятность переноса космозоля из стратосферы в ионосферу с восходящей ветвью глобальной электрической цепи, а также занесение в околоземную ионосферу пылевых частиц из космического пространства под давлением света и осаждения их на поверхности космических аппаратов. Однако исследование поверхности приземлившихся аппаратов показало отсутствие микроорганизмов космического происхождения.

Таким образом, в космическом пространстве (выше 100 км) такая задача не решалась.

Прототип не обнаружен.

Задачей изобретения является обеспечение обнаружения биологических микроорганизмов космического происхождения или признаков и следов их существования.

Задача решается тем, что взятие проб выполняют с поверхностей геоорбитальной станции посредством стерилизованного и гермоизолированного на Земле пробозаборника, после чего последний гермоизолируют в вакууме и возвращают на Землю, при этом пробы берут на заданной геоцентрической орбите и в режиме орбитальной ориентации с поверхностей, обращенных к Земле и в зенит, расположенных против набегающего потока и вдоль потока, с участков поверхности геоорбитальной станции с различными материалами, фактурой и апертурой, на участках орбиты в апогее, перигее, в периоды равноденствия и солнцестояния.

В этой ситуации поверхность орбитальной станции (ОС) используется как сборник космической пыли, представляющая для подобных исследований широкие возможности и преимущества, а именно: полет по геоцентрической орбите, полет по гелиоцентрической орбите вместе с Землей, собственные развороты ОС, позволяющие воспринимать космические потоки с различных направлений. Присутствие и внекорабельная деятельность (ВКД) экипажа дает уникальную возможность для забора проб с внешней поверхности ОС, термоизоляции их в вакууме при выходе космонавтов в открытый космос и возвращения проб на Землю внутри КК "Союз". Таким образом, ОС становится научным инструментом, способом использования которого является космический полет и деятельность на борту космонавта-экспериментатора. Бесспорное преимущество такого подхода заключается в том, что забор проб можно выполнять в реальных условиях эксплуатации ОС, то есть в космическом пространстве.

Изобретение используется, например, следующим образом. В наземных условиях пробозаборник стерилизуют, помещают в стерилизованную полость, гермоизолируют и доставляют на орбитальную станцию. При выходе в открытый космос космонавт извлекает пробозаборник из полости, берет пробы-мазки мелкодисперсной среды с поверхности ОС, гермоизолирует пробозаборник в полости в условиях вакуума, затем пробозаборник возвращают на Землю для исследований.

Таким образом, решение задачи обеспечивается совокупностью признаков предлагаемого изобретения:

1. Высокая достоверность результатов обеспечивается взятием проб непосредственно в ионосфере, экзосфере и околоземном космическом пространстве.

2. Полнота результатов достигается набором мест взятия проб, где могут складываться отличающиеся условия обитания: на заданной геоцентрической орбите и в режиме орбитальной ориентации с поверхностей, обращенных к Земле и в зенит, расположенных против набегающего потока и вдоль потока, с участков поверхности геоорбитальной станции с различными материалами, фактурой и апертурой, на участках орбиты в апогее, перигее, в периоды равноденствия и солнцестояния.

3. При выборе участков поверхности для взятия проб необходимо учитывать возможность уноса мелкодисперсных космических осадков вместе с сублимацией материала поверхности. Например, взятие проб следует производить:

- с металлов, испаряемость и унос которых составляет не более 10-7…10-5 мм/год при температуре ±150°C;

- с изделий из пластических масс, унос которых составляет до 10% массы в год при температуре ±150°C.

Способ поиска и обнаружения микроорганизмов космического происхождения, заключающийся в том, что выполняют взятие проб с поверхностей геоорбитальной станции посредством стерилизованного и гермоизолированного на Земле пробозаборника, после чего последний гермоизолируют в вакууме и возвращают на Землю, при этом пробы берут на заданной геоцентрической орбите и в режиме орбитальной ориентации, отличающийся тем, что пробы берут с поверхностей, обращенных к Земле и в зенит, расположенных против набегающего потока и вдоль потока, с участков поверхности геоорбитальной станции с различными материалами, фактурой и апертурой, на участках орбиты в апогее, перигее, в периоды равноденствия и солнцестояния.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к геофизическим методам исследования процессов разработки месторождений углеводородов, в частности к комплексам микросейсмического контроля разработки континентальных и шельфовых месторождений углеводородов, содержащим, по крайней мере, один телеметрический сейсмический бортовой модуль управления и регистрации, соединенный линиями связи с 32-мя полевыми модулями регистрации микросейсмической эмиссии, возбуждаемой при производстве ГРП, соединенный посредством высокоскоростной сети Ethernet с устройством сбора и обработки - сервером, на котором установлена база данных микросейсмического мониторинга, модуль предварительной обработки данных и модуль специализированной обработки с возможностью параллельного вычисления на кластере карт распределения источников микросейсмической эмиссии.

Изобретение относится к технике контроля запыленности поверхности горных выработок, промышленных помещений на предприятиях угольной, горно-металлургической и других отраслей промышленности и сельскохозяйственного производства, где присутствует взрывчатая пыль: угольная, сульфидная, мучная, пластмассовая и др.

Изобретение относится к устройствам точной механики и может быть использовано в системах сближения зонда и образца в сканирующей зондовой микроскопии. Координатный стол содержит первый базовый элемент 1 с первой направляющей 2 по первой координате X, на котором установлен второй базовый элемент 3 со второй направляющей 4 по первой координате X и третий базовый элемент 5 с третьей направляющей 6 по первой координате X.

Изобретение относится к области черной металлургии и может быть использовано для отбора проб расплавленного металла из различных металлургических агрегатов с целью их дальнейшего исследования различными способами на содержание химических веществ.

Изобретение относится к испытательной технике, а именно к образцам, и позволяет испытывать полимерные композиционные материалы (ПКМ) на сдвиг в плоскости листа, а точнее высокомодульные углепластики, с укладкой слоев под углом ±45°.
Изобретение относится к области ветеринарии и предназначено для диагностики нематодозов жвачных животных. Способ сбора и фиксации нематод, паразитирующих в сычуге и тонком кишечнике жвачных животных, включает извлечение сычуга и тонкого кишечника с содержимым во время патологоанатомического вскрытия.

Изобретение относится к области экологических и радиоэкологических исследований и предназначено для оценки содержания и распределения химических элементов, в том числе радионуклидов в почвенном слое.

Изобретение относится к методам пробоподготовки биоорганических, в том числе медицинских образцов для определения в них изотопного соотношения 14С/12С и 14С/13С с помощью ускорительного масс-спектрометра (УМС).

Группа изобретений относится к технологии и технике отбора проб жидкости из газожидкостного потока в трубопроводе и может найти применение в нефтедобывающей и других отраслях промышленности, где требуется осуществление отбора представительной пробы ручным или автоматическим способом.

Изобретение относится к устройству для размещения объектов, подлежащих медицинскому исследованию посредством продувки. Устройство содержит средство крепления контейнера, узел всасывания со средством выталкивания и всасывания воздуха, узел нагнетания воздуха для создания, средство перемещения фильтра к узлу всасывания и узлу нагнетания воздуха.

Способ сборки оптико-механического блока космического аппарата относится к области космического оптического приборостроения и может быть использован при сборке, юстировке и калибровке крупногабаритных оптико-механических блоков, предназначенных для работы в космосе.

Группа изобретений относится к орбитальной заправке космических аппаратов (КА), например искусственных спутников. Система дозаправки содержит обслуживаемый (14) и обслуживающий (12) КА со средствами транспортировки топлива из баков КА (12) в баки КА (14).

Группа изобретений относится к инструментам и технологиям исследования воздействия факторов космического пространства на вещества и микроорганизмы. Устройство состоит из корпуса (1), выполненного, например, из фторопласта.
Изобретение относится к экспериментальным исследованиям в космическом пространстве. Способ включает взятие проб с помощью стерилизованного и гермоизолированного на Земле пробозаборника.

Изобретение относится к космической технике. Нож для использования космонавтом в скафандре в условиях невесомости содержит ручку и ножевое полотно с режущим лезвием.

Изобретение относится к космической технике. Нож для использования космонавтом в скафандре в условиях невесомости содержит ножевое полотно с режущими лезвиями и ручку.

Изобретение относится к космической технике. Нож для использования космонавтом в условиях невесомости содержит режущий элемент и ручку.

Группа изобретений относится к разработке ресурсов космической среды с помощью соответственно оснащённых космических аппаратов (КА). КА причаливает к астероиду (1), охватывая его с двух сторон манипуляторами (2).

Изобретение относится к средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Предлагаемое активное устройство фиксации использует привод инструмента манипулятора.

Изобретение относится к стыковочным средствам и инструментам внекорабельной деятельности. Устройство содержит корпус (1), закрепленный на внешней поверхности космического корабля, с кольцом (2), имеющим направляющие выступы (3) и датчики касания (4) с взаимодействующим активным устройством (АУ).

Группа изобретений относится к активным исследованиям астрономического объекта (АО), например астероида или кометы. Способ включает воздействие на поверхность АО направленным электронным лучом с борта космического аппарата, зависшего над поверхностью этого АО. Продукты испарения грунта АО улавливаются сборником вещества (подложкой с блендой), установленным на аппарате перед источником электронного луча. Техническим результатом группы изобретений является повышение надежности и безопасности взятия проб вещества с поверхности астрономических объектов. 2 н.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх