БИОЛОГИЧЕСКИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ
Космические аппараты «Бион»
Космические аппараты «Бион» начали разрабатываться в Советском Союзе еще в начале 1970-х годов в Куйбышевском филиале ОКБ-1 (ныне — АО «РКЦ «Прогресс» в Самаре). Так как разрабатывался не просто очередной спутник, а целая серия космических аппаратов, предназначенных исключительно для биологических экспериментов в космосе, инженеры и конструкторы создавали спутник в тесном контакте с сотрудниками Московского института медико-биологических проблем. Кроме того, программа экспериментов на спутниках «Бион» предполагала, в отличие от программы полета собак, не только возможность отправки животных в космос, но и проведение с ними экспериментов на орбите в течение длительного периода времени.
Несмотря на то, что «Бион» изначально задумывался как научная космическая лаборатория, за основу его конструкции был взят космический аппарат фоторазведки «Зенит-2М». Но отличительной особенностью «Биона» было то, что после выведения на орбиту он совершал полет в свободном режиме, без действия систем ориентации, что позволяло создавать для живых организмов условия «чистой» невесомости.
Аппарат для изучения влияния длительной невесомости на живые организмы
Вес космических аппаратов «Бион» составлял около 6300 кг, при этом вес собственно научно-медицинского оборудования был около 700 кг. Внутри космического аппарата находилась система жизнеобеспечения с ресурсом в 30 дней, поддерживающая существование крыс, черепах, насекомых, низших грибов и икры рыб. Начиная с «Биона-6» система была модифицирована, и в нее стал входить комплекс для содержания двух макак-резусов, а также блок для обеспечения группового содержания десяти крыс и проведения исследований на них.
Спутники выводились на низкую околоземную орбиту с помощью РН «Союз-У» с космодрома «Плесецк». После завершения полета спускаемый аппарат совершал мягкую посадку с использованием парашютной системы на полигон под Кустанаем в Казахстане.
Крысы, черепахи, насекомые…
Всего с 1973 по 1996 год с космодрома «Плесецк» было запущено 11 аппаратов этой серии. Первый запуск спутника «Бион-1» («Космос-605») был проведен 31 октября 1973 года боевым расчетом войсковой части 13973. На нем в космос запустили 45 белых крыс.
В ходе его 22-дневного полета, а также полета спутника «Бион-2» («Космос-690»), запущенного с космодрома «Плесецк» 22 октября 1974 года, изучался механизм воздействия длительной невесомости на процессы развития организмов на тканевом и клеточном уровнях. В качестве подопытных животных использовались крысы, черепахи, насекомые и микроорганизмы. На этих спутниках впервые была подтверждена возможность электростатической и диэлектрической защиты живых организмов в радиационных поясах Земли. Кстати, в исследованиях лабораторных животных, запущенный в космос на борту спутника «Бион-2», наряду с отечественными специалистами впервые приняли участие румынские и чешские коллеги.
Установка биоблока в спускаемый аппарат спутника «Бион» в монтажно-испытательном корпусе космодрома «Плесецк»
А вот, начиная с запуска 25 ноября 1975 года космического аппарата «Бион-3» («Космос-782»), программа биологических исследований стала международной. Для проведения научных экспериментов специалисты из Чехословакии, США и Франции предоставили различные объекты исследований — крыс, черепах, насекомых, низшие грибы и икру рыб. Во время полета спутника выполнялись эксперименты по изучению биологических эффектов силы тяжести. Впервые на борту космического аппарата была установлена центрифуга, в которой на вращающейся платформе размещались контейнеры с различными биообъектами.
Интересные результаты были получены во время полета «Биона-4» («Космос-936») в августе 1977 года, когда все 18 суток полета 10 лабораторных крыс испытывали влияние невесомости в ее чистом виде, а 20 крыс находились в двух центрифугах в условиях искусственной тяжести. Послеполетное исследование показало, что животные второй группы чувствуют себя намного лучше. У крыс из первой ухудшились сократительные возможности скелетной мускулатуры, стали хрупкими кости лапок.
Новым вкладом в науку стали исследования, проведенные на борту спутника «Бион-5» («Космос-1129»), запущенного с космодрома «Плесецк» 25 сентября 1979 года. В ходе полета впервые были выполнены эксперименты по изучению возможности оплодотворения и развития зародыша у млекопитающих (белые крысы) и эмбрионального развития яиц птиц (японская перепелка) в условиях невесомости.
Новым шагом в отечественной космической биологии стал 1983 год. 14 декабря этого года с космодрома «Плесецк» в полет ушел космический аппарат «Бион-6» («Космос-1514») с двумя «космонавтами» на борту — обезьянами.
Космический аппарат «Бион-6»
Они были первыми
Но сначала немного истории. Первой обезьяной, запущенной в орбитальное пространство Земли с космодрома Уайт-Сэндс в США 11 июня 1948 года, стала макака-резус по имени Альберт I. Обезьяна умерла от удушья. Несколько следующих запусков обезьян с такими же именами (называли, очевидно, в честь Альберта Эйнштейна) также оказались фатальными для приматов. Только обезьяна-астронавт Йорик, который отправился в космос 20 сентября 1951 года, сумела переломить эту тенденцию. Именно Йорик стал первой обезьяной, вернувшейся на Землю из космического пространства.
Настоящим героем и первой обезьяной, стяжавшей настоящую славу, можно считать шимпанзе Хэма (очевидно, названного в честь Эрнеста Хэмингуэя). Он полетел в космос 31 января 1961 года. С самых первых минут полета Хэму было непросто. Его дрессировали нажимать кнопки, реагируя на световые сигналы. В случае неверной реакции Хэма должно было бить током в пятки. Несмотря на то, что Хэм был дисциплинированной обезьяной, во время полета он столкнулся с неожиданными трудностями. Сколь бы вовремя он ни нажимал на кнопки, его все равно било током. Это было связано с поломкой систем корабля. Конечно, Хэм растерялся, но расслабляться ему было рано. Уже возвращаясь на Землю, из-за сбоя установки угла вхождения в плотные слои атмосферы, с капсулы космического корабля «Меркурий» слетел теплозащитный экран. Температура воздуха перед капсулой достигла 6000 градусов, температура внутри была около 47 градусов жары. Однако Хэм выжил. Но и это было еще не все. Приводнение спускаемого модуля из-за ошибок в расчетах состоялось в 130 милях от расчетного места. От удара пострадала герметичность, и бедного шимпанзе, пристегнутого к аппарату и обездвиженного, начало заливать водой. На этот раз спасатели пришли вовремя. Хэм выжил. После космического полета он прожил еще 17 лет в Национальном зоопарке Вашингтона и умер в 25-летнем возрасте в зоопарке Северной Каролины.
Герой американской прессы шимпанзе-«космонавт» Хэм
Полет Хэма дал исследователям больше вопросов, чем ответов. Нужны были новые запуски. Уже 29 ноября 1961 года на покорение космоса был отправлен шимпанзе Энос. За ним в космос в 1962 году отправилась макака Бони, но у нее во время полета нарушилась работа сердечной мышцы. Несмотря на реанимационные меры, Бони скончалась через 8 часов после приводнения. Смерть обезьяны стала переломным моментом. В 1969 году под напором общественности конгресс США запретил использовать обезьян в ходе космических экспериментов. Это значительно затормозило программу космических исследований, но американцы нашли выход. Они предложили заняться этим делом СССР, а сами пообещали программу полетов щедро оплатить.
Военно-космические макаки
По программе «Бион», разработанной в Советском Союзе в 1978 году, планировалось отправить в космос около 30 обезьян, но реально удалось забросить на орбиту только 12 приматов или шесть «обезьяньих» экипажей, по две макаки-резус в каждом. Это — Абрек и Бион, Верный и Гордый, Дрема и Ероша, Жаконя и Забияка, Иваша и Кроша, Лапик и Мультик. Планировали запустить весь «алфавит» — от А до Я, и, наверное, отправили бы в космос какого-нибудь Яшу, но по ряду причин программу свернули, и поэтому дошли только до буквы М. Все запуски космических аппаратов «Бион-6» — «Бион-11», на которых летали «обезьяньи» экипажи, были проведены с космодрома «Плесецк» в 1983-1996 годах.
Биокапсула «БИОС-Примат» на спутнике «Бион»
Всего в рамках космических программ в космос летали тридцать две обезьяны; у каждой было только по одной миссии. Многочисленные обезьяны из резерва также прошли программы подготовки, но так никогда и не летали. США запускали обезьян в космос первоначально между 1948-1961 годами и по одному полету в 1969 и в 1985 годах. В суборбитальные полеты запускали обезьян Франция в 1967 году, Аргентина в 1969-1970 годах, Иран с 2011 года. Советский Союз и Россия запускали обезьян на орбиту между 1983 и 1996 годами.
Дрема и Ероша перед полетом
Для организации полетов «обезьяньих» экипажей в космос в подмосковном городе Химки был построен огромный, прекрасно оснащенный Приматологический центр Института медико-биологических проблем (так называемый «десятый корпус»). Обезьяны для экспериментов брались из сухумского питомника Института медицинской приматологии АН СССР, который в 1992 году (после развала Советского Союза) был переведен в поселок Веселый под Адлером.
Жаконя готовится к полету
Макаки-резус по ряду причин подходили для экспериментов как нельзя лучше. Они ближе всего стоят к человеку по своим видовым признакам, а также по выражению эмоций и поведению. Не последнюю роль сыграл и финансовый фактор. Закупать за рубежом человекообразных обезьян, скажем, горилл или шимпанзе, было накладно даже в советские времена. А вот макак в стране было тогда предостаточно. Да и размеры макаки хорошо вписываются в габариты биоспутника.
Каждые три года специальная комиссия из Института медико-биологических проблем отбирала 20 молодых самцов макак-резусов с безупречным здоровьем в «отряд космонавтов». Возраст животных не должен был превышать 2,5-3 лет, кроме того, имелись строгие ограничения по весу. Упитанных не брали, вес обезьянок должен был быть не более пяти килограммов. После двухлетних ежедневных тренировок в питомнике комиссия выбирала самых выносливых, сообразительных и тренированных. В два первые «призыва» отбирали по 40 обезьян, но позднее набор сократили вдвое.
Отобранные в «отряд космонавтов» макаки готовились к полету в московском Институте медико-биологических проблем в течение двух лет. Обезьяны занимались на беговых дорожках со специальным управляющим приводом, обеспечивающим скорость движения от 1,5 до 8 км/ч. Вращались на центрифуге, чтобы научиться переносить взлетные перегрузки. Обезьян помещали в специальную емкость, заполняемую водой — своеобразный бассейн невесомости. Но макак-резусов этим было не испугать. Они не боятся воды и хорошо плавают. Но и это еще не все. Их прикрепляли к специальному поворотному столу и меняли положение тела обезьянки. Так тренировали систему кровообращения перед будущим полетом. На многие часы, а потом и сутки усаживали в специальные полетные кресла.
Вряд ли отобранных макак можно было считать счастливчиками. Им обрезали хвосты, чтобы они могли втиснуться в капсулы. За два месяца до старта обезьянам вживляли в кору головного мозга и в мышцы электроды и датчики. Так во время полета специалисты могли следить за самочувствием «космонавта» и его мышечными усилиями. В своих мемуарах Олег Газенко, который готовил обезьян к полетам, писал, что невозможно было не почувствовать жалость к обезьянам, которые лежали на операционных столах с проводами, выступающими у них на бритой голове.
За две недели до полета обезьян отправляли на космодром «Плесецк». Только здесь окончательно определялось, кому предстояло стать макакой-«космонавтом». И только на космодроме две обезьянки из космического экипажа получали имена. До этого они имели только номера. Имена «космонавтам» строго по алфавиту придумывали дети из детских садов и школ города Мирного, для этого в 198-1990-х годах в городе среди детей проводился конкурс на лучшую кличку для обезьян-«космонавтов».
В ходе орбитального полета обезьяны находились в фиксированном состоянии, каждая в своей отдельной капсуле-контейнере. В космос обезьян всегда отправляли в паре. Советские исследователи учли опыт американских ученых, и в космос отправлялись по две обезьянки, так как макаки-резусы в природе живут в больших стаях. Если изолировать животное, оставить его одного, то это может привести к весьма плачевным результатам, от нарушений в поведении до гибели живого существа. Люки капсул имели прозрачные иллюминаторы для обеспечения визуального контакта между «космонавтами». Наблюдение за их поведением проводилось с использованием телекамеры. Во время полета обезьяны должны были работать операторами по специальной программе — в соответствии с сигналами светового табло в нужном порядке нажимать лапами на рычажки и кнопочки, а ногами на специальные педали. При этом правильные действия поощрялись глотком концентрированного сока шиповника через специальную трубочку. Некоторые, поняв, в чем суть, нажимали на кнопочки с такой скоростью, что питье лилось им рекой. В определенные часы обезьян кормили через специальный штуцер калорийной пастообразной пищей, похожей по вкусу на манную кашу. Для оценки состояния обезьян контролировались такие параметры, как энцефалограмма, электроокулограмма, нейрограмма, электрокардиограмма, пневмограмма, температура тела и другие. Вся информация записывалась на магнитные регистраторы, а оперативная информация передавалась по каналам телеметрии на Землю.
Кстати, при проектировании биокапсулы, в которой должны были отправляться в космос обезьяны, инженеры-конструкторы после многочисленных наблюдений над животными выяснили, что обезьяны по своей натуре относятся к категории «если уж что я решил, то сделаю обязательно». Если животное в зоне своего обзора увидит, например, винт со шлицом, и он досягаем, то он будет вывернут ногтями обязательно, даже если человек не может его отвинтить с использованием отвертки. Эта информация стала важной отправной точкой при проектировании внутреннего интерьера будущей капсулы «БИОС-Примат»: никаких винтов в поле зрения обезьяны — только сварка и защитные панели. И уже первый полет спутника «Бион-6» подтвердил правильность такого решения.
После полета макаки обычно возвращались «на вечное поселение» в обезьяний питомник в персональную клетку с табличкой, где был указан порядковый номер, имя и дата полета. Не вернулись в питомник только Дрема и Мультик.
Первыми 14 декабря 1983 года на корабле «Бион-6» («Космос-1514») с космодрома «Плесецк» стартовали в космос обезьяны под именами Абрек и Бион. Этот полет стал первым в СССР запуском с участием обезьян — до этого в исследованиях использовались только собаки. Пуск прошел удачно, и спутник вышел на орбиту. В течение первых трех суток по телевизионному каналу наблюдалась довольно однообразная картинка: обезьяны были пассивны и начинали проявлять активность только в момент выдвижения штуцера подачи пищи. И вдруг на тебе! Через трое суток полета с наземного измерительного пункта связи на Камчатке пришло сообщение, что нет информация об электрокардиограмме Абрека. Чтобы это значило? С напряжением специалисты ждали первого телевизионного сеанса связи. Все в порядке — Абрек жив, здоров. А что у него над головой? Да это же кабель отведения электродов, вживленных в мозг обезьяны, с оборванными проводами. Но как Абреку удалось избавиться от «короны» с электродами, крепящейся на голове? Он же не мог достать руками кабель, ведь его конечности жестко зафиксированы! Но Абрек был шустер, не то, что Бион с надутыми губами и одутловатыми щеками с боцманскими бакенбардами (в Центре управления полетом его и называли Боцман). Так вот, Абрек сумел перегрызть одну из плечевых лямок своего жилета — и рука оказалась на свободе. Полет оказался коротким, его пришлось прервать. После пяти суток на орбите спускаемый аппарат приземлился в кустанайских степях. Оба «космонавта» были живы и после реабилитации вернулись в обратно питомник.
Космические путешественники вернулись на Землю
Вторыми на корабле «Бион-7» («Космос-1667») 10 июля 1985 года в космос полетели макаки Верный и Гордый. Их полет продолжался уже 7 суток.
Третьими 29 сентября 1987 года на корабле «Бион-8» («Космос-1887») стартовали Дрема и Ероша. Кроме обезьян на борту находились крысы, рыбки, мухи, черви, тритоны и другие биологические объекты.
Позже специалисты вспоминали, как натерпелись с «космонавтами» Дремой и Ерошей. Ероша в какой-то момент полета взял да и выдернул из головы все проводки, перекрыв поток информации, поступающей на Землю. Потом на корабле сломалась система подачи пищи, Дрема и Ероша могли погибнуть от голода. Тогда было принято решение сократить полет на несколько дней. Приматы должны были приземлиться на полигоне под Кустанаем в Казахстане 12 октября 1987 года. Но в ходе спуска он ушел в сторону и исчез. Специалисты отрабатывали разные версии, все паниковали. И вот через трое суток пришло сообщение — спускаемый аппарат с Дремой и Ерошей, а также крысами, рыбками, мухами, червями и тритонами поисковики обнаружили аж… в Якутии, в районе города Мирный. Отклонение от расчетного места посадки составило около 1500 км. Интересно то, что стартовали Дрема и Ероша с космодрома «Плесецк», рядом с которым расположен город Мирный, но только в Архангельской области — такой вот полет — из Мирного в Мирный! В это время в Якутии стоял жуткий мороз. В тайгу отправили вездеход со спасателями и теплыми одеялами. Аппарат откопали из сугроба. Дрема и Ероша были живы. Выжили и все биообъекты, кроме рыбок гуппи. Спасатели жгли костер и укрывали аппарат до прибытия специалистов, которых срочно перебросили самолетом из Кустаная. Правда, Дрема все-таки переохладился и попал в реанимацию. Специалисты волновались за него. Через несколько недель Дрема выздоровел и его увез с собой на Остров Свободы кубинский лидер Фидель Кастро. Говорят, он очень понравился Фиделю, а власти Кубы гарантировали пожизненное снабжение Дремы свежими бананами.
Четвертый полет состоялся 15 сентября 1989 года. На корабле «Бион-9» («Космос-2044») на орбиту отправились макаки Жаконя и Забияка. Вообще-то, эти обезьяны должны были стать только дублерами, но первый «экипаж», у одного из членов которого была кличка Землянин, был заменен перед стартом. Полет продолжался 14 суток. Это были последние обезьяны, отправленные в космос из сухумского обезьяньего питомника перед грузино-абхазской войной. Интересен такой факт. Через много лет после этого полета, 10 апреля 2012 года, в Москве у здания Федерального медико-биологического агентства был открыт памятник космическому аппарату «Бион». Основой памятника послужила спускаемая капсула, в которой возвратились на Землю макаки Жаконя и Забияка.
Памятник космическому аппарату «Бион» в Москве. В центре = спускаемая капсула,
в которой возвратились на Землю Жаконя и Забияка
Пятыми 29 декабря 1992 года на «Бионе-10» («Космос-2229») в космос отправились макаки Кроша и Иваша. На борту корабля вместе с обезьянами были тритоны, лягушки, гусеницы тутового шелкопряда, жуки и мухи. Несмотря на сложности и незначительные сбои аппаратуры во время космического полета, в целом эксперимент прошел успешно. 10 января 1993 года животные вернулись на Землю в хорошем состоянии. Кстати, после возвращения на Землю Кроша произвел потомство. У него было несколько жен, что свидетельствует о его хорошем здоровье. От него появились на свет четыре сыночка и лапочка дочка. Он даже успел посмотреть на внучку. Умер Кроша в возрасте 25 лет в ноябре 2010 года в обезьяньем питомнике в Адлере. Как считают специалисты Института медицинской приматологии РАН, он хорошо прожил свой век. 25 лет для макак — что для человека 85-90. До последнего дня он, как положено герою, вел активный образ жизни, был добрым к людям.
Шестой — заключительный из той серии — полет обезьян состоялся 24 декабря 1996 года. На корабле «Бион-11» в космос отправились макаки Лапик и Мультик. Полет, проводившийся при финансовой поддержке США, прошел полностью успешно. Но уже на Земле на следующий день после посадки Мультик погиб: во время взятия биопсии он получил наркоз, который оказался смертельным для его организма. Кстати, на послеполетном операционном обследовании обезьяны настояла именно американская сторона. А Лапик долго еще жил в Адлерском обезьяньем питомнике и умер в 2009 году.
В 1997 году программа полетов обезьян на спутниках «Бион» была прекращена. Россия и США решили больше не запускать их в космос, в первую очередь, из-за проблем с финансированием полетов. Возможно, свою роль в этом решении сыграла и гибель Мультика в январе 1997 года, после которой американцы, испугавшись возмущения общественности, свернули программу финансирования проекта и расторгли контракт, по которому предстоял полет еще одной пары приматов. Американские специалисты предложили заменить обезьян мышами и крысами. Но эти эксперименты уже были бы на порядок ниже, и полеты по программе «Бион» прекратили.
Памятник обезьянам-«космонавтам» в обезьяньем питомнике в Адлере
Сегодня в центре обезьяньего питомника в Адлере посетителей встречает памятник обезьянам-«космонавтам» — настоящая капсула космического аппарата «Бион», на которой вернулись на Землю хвостатые космические путешественники, с чучелами двух макак, вжавшихся в кресло. Рядом доска с именами всех 12 покорителей космоса. Обезьянки в крошечных скафандрах держат цепкими лапками штурвал и направляют свой корабль к далеким неизвестным планетам. Они и сами, как маленькие звездочки, которые вспыхнули ради науки и ради нее и погасли.
В статье использованы материалы, фото и фрагменты из следующих источников:
1. «Северный космодром России». Космодром «Плесецк». 2007 год.
2. «Первый космодром России». Москва. Согласие. 1996 год.
3. «Космодром «Плесецк». Международный космический центр «Плесецк». 1992 год.
4. Информация открытых интернет-источников.
