В биологическом эксперименте «Метаболизм бактерий» ученые сделали попытку проверить следующую научную гипотезу. Существует предположение, что с возрастанием уровня организации живых организмов увеличивается доля энергии, необходимой для сохранения их структуры при воздействии силы тяжести. Поскольку все организмы вынуждены тратить часть энергии, полученной в результате обмена веществ, на сохранение своей структуры, можно считать бактерии, обладающие простой клеточной структурой, живыми существами, находящимися как бы в нулевой точке соответствующей шкалы. Задача эксперимента «Метаболизм бактерий» и состояла в том, чтобы выяснить, соответствуют ли бактерии такой нулевой точке.
Бактерии в этом эксперименте культивировались в приборе «Йена», разработанном в ГДР и состоящем из пяти камер, которые содержали питательный раствор разной концентрации, споровую суспензию бактерий и средства их консервации. В определенный момент времени космонавты произвели перемешивание споровых суспензий с питательными растворами, и начался рост культур бактерий.
Различная концентрация культуры клеток зависит не только от того, сколько питательных веществ имеется в камере, но и от количества энергии, получаемой в результате обмена веществ и идущей на рост, размножение и сохранение структур. Соотношение образовавшейся биомассы и использованных питательных веществ определяет так называемый коэффициент выхода. Сравнение коэффициентов выхода, полученных в земных условиях и в космосе, показывает, влияет ли гравитация на обмен веществ, необходимый для поддержания структуры клеток. Эксперимент дал обнадеживающие результаты.
В биологическом эксперименте «Азола» (СССР — СРВ) были получены данные о влиянии невесомости на процессы роста и развития, а также морфологическую структуру высшего растения Азолы пиннаты.
Азола пинната — водный папоротник; является уникальным растением, представляющим особый интерес для космической биологии, из-за чего и был предложен вьетнамскими учеными в качестве объекта исследований. Азола относится к самым мелким из высших растений: взрослое растение, имеющее вид вытянутого диска, составляет в длину 3 мм. Благодаря этому в приборе ИФС-2, который ранее использовался для выращивания водорослей в невесомости, можно разместить 10–20 штук растений, что обеспечивает получение достоверных данных. Азола также исключительно быстро размножается, что дает возможность за реальный срок полета провести полную смену поколений.
Азола имеет еще одну интересную особенность — в ее воздушных пазухах живет и размножается сине-зеленая микроскопическая водоросль Anabena, способная усваивать атмосферный азот и превращать его в азотсодержащие соединения, пригодные для питания растений. Благодаря этому размножающаяся на рисовых полях Asola способствует повышению плодородия почвы без расхода азотных удобрений. Кроме того, эта ее особенность позволяет одновременно изучать не только поведение высшего растения в невесомости, но и простейшую экологическую систему.
Эксперименты по изучению поверхности Земли
и ее атмосферы
Примерно треть (около 50) из общего числа экспериментов, проведенных международными экипажами по программе «Интеркосмос», имеет отношение к исследованиям земной атмосферы и поверхности Земли в целях изучения ее природных ресурсов. И это не случайно.
За последнее десятилетие это направление космических исследований стало одним из важнейших. Уже сейчас оно приносит весомый экономический эффект, а в будущем с его развитием связывают надежды на создание глобальной космической службы природоведения и природоохраны. Необычайно широка сфера народнохозяйственного применения дистанционного зондирования Земли из космоса: обнаружение районов, перспективных на поиск полезных ископаемых; исследования в интересах сельского и лесного хозяйства, гидрологии, землепользования, океанографии, мелиорации, метеорологии; изучение акваторий Мирового океана. Исследования в этом направлении позволят также улучшить контроль за загрязнением окружающей среды, что приобретает в наши дни актуальнейшее значение. С каждым годом все большее число сугубо «земных» природоведческих дисциплин обращаются за помощью к космической информации, привлекают для своего развития космические средства.
Для проведения экспериментов по изучению атмосферы и поверхности Земли на орбитальной станции «Салют-6» находилась разнообразная научная аппаратура. Это, во-первых, многозональная фотоаппаратура МКФ-6М, разработанная специалистами СССР и ГДР и изготовленная в ГДР. О МКФ-6М, ее конструктивных и эксплуатационных достоинствах много писалось в советской печати[19]. Отметим только такой факт: за 10 суток работы на орбитальной станции камера МКФ-6М может сфотографировать в шести зонах спектра такую же площадь, которую методом аэрофотосъемки можно было бы отснять лишь за 10 лет.
Во-вторых, это болгарская аппаратура — ручной спектрофотометр «Спектр-15» и электрофотометр «Дуга», созданные специально для международных экипажей и отлично зарекомендовавшие себя при использовании их космонавтами на орбитальной станции «Салют-6», а также визуальный поляризационный анализатор ВПА-1, созданный специалистами СССР. В-третьих, это фотоаппараты «Практика-ЕЕ2», «Пентакон-6М», КАТЭ-140, «Киев»; они использовались, в частности, с поляризационными фильтрами.
Совокупность экспериментов по изучению Земли и ее атмосферы достаточно условно можно разбить на четыре группы. К первой группе относятся эксперименты по исследованию ряда физических процессов, которые протекают в верхних слоях земной атмосферы, связанных как с локальными аэрономическими процессами, так и с воздействием магнитосферй на ионосферу. К этой группе в основном относится серия экспериментов, проведенных с помощью прибора «Дуга» («Экватор», «Полюс», «Эмиссия», «Свечение»). К этой группе тесно примыкают некоторые эксперименты по изучению физических свойств космического пространства, о которых речь пойдет в следующем разделе.
Ко второй группе следует отнести эксперименты по изучению атмосферы — ее структуры, состава, происходящих в ней физических процессов и т. п. Результаты этих экспериментов равно интересны для геофизики, метеорологии, климатологии, решения задач атмосферной оптики и других.
К третьей группе мы относим эксперименты, специально предназначенные для исследования атмосферы как среды, разделяющей при дистанционном зондировании Земли измерительный прибор и объект измерений. К этой же группе целесообразно отнести эксперименты по определению загрязнения атмосферы аэрозолями, продуктами промышленных отходов и т. п., поскольку это прямо влияет на передаточную функцию атмосферы.
Наконец, к четвертой группе относятся эксперименты, непосредственное назначение которых — дистанционное зондирование поверхности Земли в целях изучения ее природных ресурсов.
Первая группа экспериментов была посвящена исследованиям оптических явлений в верхней атмосфере (полярные сияния, среднеширотные красные дуги, экваториальное свечение и другие). В последнее время эти явления вызывают повышенный интерес, так как они имеют непосредственную связь с важными физическими процессами в магнитосферно-ионосферной плазме. Кроме наземных наблюдений, за последние два десятилетия был осуществлен ряд спутниковых и ракетных измерений этих явлений, в результате была получена информация о пространственной структуре свечений, их спектральном составе.
Наблюдения проводились с помощью прибора «Дуга», при этом с борта орбитальной станции наблюдались свечения верхней атмосферы в области экватора и экваториальных дуг в слое ионосферы (эксперимент «Экватор»), вертикальная структура основных эмиссионных линий в полярных сияниях («Полюс»), исследовалось широтное распределение основных атмосферных эмиссий («Эмиссия») наблюдалось свечение стабильных авроральных дуг («Свечение»).
19
См., например, совместное издание АН СССР и АН ГДР: «Союз-22» исследует Землю. М.: Наука, 1980.