Биоастронавтика — это специальная область биологических и астронавтических исследований, которая охватывает многочисленные аспекты биологических, поведенческих и медицинских проблем, касающихся людей и других живых организмов в космическом пространстве ; и включает в себя проектирование полезной нагрузки космических аппаратов , космических сред обитания и систем жизнеобеспечения . Короче говоря, она охватывает изучение и поддержку жизни в космосе .
Биоастронавтика имеет много общего со своей родственной дисциплиной — космонавтической гигиеной ; они оба изучают опасности, с которыми люди могут столкнуться во время космического полета. Однако космическая гигиена во многих отношениях отличается, например, в этой дисциплине, как только опасность определена, затем оцениваются риски воздействия и определяются наиболее эффективные меры для предотвращения или контроля воздействия и, таким образом, для защиты здоровья космонавта. Космонавтическая гигиена — это прикладная научная дисциплина, которая требует знаний и опыта во многих областях, включая биокосмонавтику, космическую медицину, эргономику и т. д. Навыки космонавтической гигиены уже применяются, например, для характеристики лунной пыли и разработки мер по снижению воздействия во время исследования Луны. , чтобы разработать точные методы химического мониторинга и использовать результаты при установлении SMAC.
Особый интерес с биологической точки зрения представляют эффекты уменьшения силы гравитации, ощущаемые обитателями космических кораблей. Отсутствие седиментации, плавучести или конвективных потоков в жидкостях, часто называемое « микрогравитацией », приводит к созданию более спокойной клеточной и межклеточной среды, в первую очередь обусловленной химическими градиентами. Определенные функции организмов опосредуются гравитацией, такие как гравитропизм в корнях растений и отрицательный гравитропизм в стеблях растений, и без этого стимула модели роста организмов на борту космического корабля часто отличаются от их земных аналогов. Кроме того, метаболическая энергия, обычно затрачиваемая на преодоление силы гравитации, остается доступной для других функций. Это может принимать форму ускоренного роста таких разнообразных организмов, как черви, такие как C. elegans, и миниатюрных паразитоидных ос , таких как Spangia endius . Его также можно использовать для увеличения производства вторичных метаболитов , таких как алкалоиды барвинка винкристин и винбластин в розовом барвинке ( Charanthus roseus ), при этом выращенные в космосе образцы часто имеют более высокие концентрации этих компонентов, чем на Земле, которые присутствуют лишь в следовых количествах. [1]
С инженерной точки зрения обеспечение доставки и обмена воздуха, продуктов питания и воды, а также переработка отходов также является сложной задачей. Переход от одноразовых физико-химических методов к устойчивым биорегенеративным системам, которые функционируют как надежная миниатюрная экосистема, является еще одной целью биоастронавтики в обеспечении длительных космических путешествий. Такие системы часто называют закрытыми экологическими системами жизнеобеспечения (ЗЭЛСС).
С медицинской точки зрения длительный космический полет также оказывает физиологическое воздействие на космонавтов. Ускоренная декальцинация костей, подобная остеопении и остеопорозу на Земле, является лишь одним из таких состояний. [2] Еще одной серьезной проблемой является влияние космических путешествий на почки. Текущие оценки этих последствий для почек показывают, что, если не будет использована какая-либо эффективная дополнительная технология лечения повреждения почек, астронавты, которые в течение 3 лет или около того подвергались воздействию микрогравитации, пониженной гравитации и галактической радиации во время миссии на Марс, могут должны вернуться на Землю, будучи подключенными к аппаратам для диализа. [3] Изучение потенциальных последствий космических путешествий полезно не только для продвижения методов безопасного проживания в космосе и путешествий в космосе, но также для выявления способов более эффективного лечения тесно связанных с земными недугами.
Космический центр НАСА имени Джонсона в Хьюстоне, штат Техас, имеет Библиотеку биоастронавтики. В однокомнатном помещении собрана коллекция учебников, справочников, материалов конференций и научных журналов по темам биоастронавтики. [4] Поскольку библиотека расположена на охраняемой государственной территории (не является частью Космического центра Хьюстона , официального центра посетителей АО), она обычно недоступна для публики.