Биоастронавтика — это специализированная область биологических и астронавтических исследований, которая охватывает многочисленные аспекты биологических, поведенческих и медицинских проблем, регулирующих людей и другие живые организмы в космическом пространстве ; и включает в себя проектирование полезных грузов космических аппаратов , космических сред обитания и систем жизнеобеспечения . Короче говоря, она охватывает изучение и поддержку жизни в космосе .
Биоастронавтика имеет много общего с родственной ей дисциплиной астронавтической гигиеной ; обе они изучают опасности, с которыми люди могут столкнуться во время космического полета. Однако астронавтическая гигиена отличается во многих отношениях, например, в этой дисциплине после выявления опасности оцениваются риски воздействия и определяются наиболее эффективные меры для предотвращения или контроля воздействия и, таким образом, защиты здоровья астронавта. Астронавтическая гигиена является прикладной научной дисциплиной, которая требует знаний и опыта во многих областях, включая биоастронавтику, космическую медицину, эргономику и т. д. Навыки астронавтической гигиены уже применяются, например, для характеристики лунной пыли и проектирования мер по смягчению воздействия во время исследования Луны, для разработки точных методов химического мониторинга и использования результатов при настройке SMACs.
Особый интерес с биологической точки зрения представляют эффекты снижения силы гравитации, ощущаемые обитателями космических кораблей. Часто называемое « микрогравитацией », отсутствие седиментации, плавучести или конвективных потоков в жидкостях приводит к более спокойной клеточной и межклеточной среде, в первую очередь обусловленной химическими градиентами. Некоторые функции организмов опосредованы гравитацией, например, гравитропизм в корнях растений и отрицательный гравитропизм в стеблях растений, и без этого стимула модели роста организмов на борту космических кораблей часто отличаются от их земных аналогов. Кроме того, метаболическая энергия, обычно расходуемая на преодоление силы гравитации, остается доступной для других функций. Это может принимать форму ускоренного роста у таких разнообразных организмов, как черви, такие как C. elegans, и миниатюрные паразитоидные осы, такие как Spangia endius . Его также можно использовать для увеличения производства вторичных метаболитов , таких как алкалоиды барвинка винкристин и винбластин в розовом барвинке ( Catharanthus roseus ), причем выращенные в космосе образцы часто имеют более высокие концентрации этих компонентов, которые на Земле присутствуют лишь в следовых количествах. [1]
С инженерной точки зрения, обеспечение доставки и обмена воздухом, пищей и водой, а также переработка отходов также являются 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 (CELSS).
С медицинской точки зрения, длительный космический полет также оказывает физиологическое воздействие на астронавтов. Ускоренная декальцинация костей, похожая на остеопению и остеопороз на Земле, является лишь одним из таких состояний. [2] Еще одной серьезной проблемой является воздействие космических путешествий на почки. Текущие оценки этих воздействий на почки показывают, что если не будет применена какая-либо эффективная дополнительная лечебная технология против повреждения почек, астронавтам, которые подвергались воздействию микрогравитации, пониженной гравитации и галактической радиации в течение примерно 3 лет во время миссии на Марс, возможно, придется вернуться на Землю, будучи прикрепленными к аппаратам диализа. [3] Изучение потенциальных последствий космических путешествий полезно не только для усовершенствования методов безопасного обитания в космосе и путешествий через космос, но и для выявления способов более эффективного лечения тесно связанных земных заболеваний.
Космический центр имени Джонсона в Хьюстоне (штат Техас) поддерживает Биоастронавтическую библиотеку. Однокомнатное здание предоставляет коллекцию учебников, справочников, материалов конференций и научных журналов, связанных с темами биоастронавтики. [4] Поскольку библиотека находится на охраняемой государственной территории (не являясь частью Космического центра Хьюстона , официального центра посетителей JSC), она не является общедоступной.