Автор: Хамматова Гузель Фагимовна

Возраст: 18 лет

Место учебы: Уфимский государственный авиационный технический университет

Город, регион: Уфа, Республика Башкортостан

Руководитель:

Почему и как люди используют животных
для испытания аэрокосмической техники?

Цель: исследовать историю аэрокосмических опытов с использованием животных

Задачи:

1. Изучить литературу, посвящённую аэрокосмическим опытам и использованию животных в них;
2. Выявить причины использования животных для космических полетов;
3. Описать известные опыты;
4. Обобщить полученные знания и сделать вывод.

План:

Введение

1. Собаки в космосе.
2. Кто должен был лететь вместо Белки и Стрелки?
3. Опыты США.
4. Кошек тоже пробовали отправлять в космос.
5. Крысы Гектор. Кастор и Поллукс.
6. Другие животные в космосе.
7. Память о животных в космосе.

Заключение
Список используемой литературы и источников

Введение

Космическое полеты и сегодня дело рискованное, отношение же к ним в середине ХХ века было и вовсе очень настороженное. Ученые до последнего момента не были в точности уверены, как поведет себя живой организм в условиях невесомости и комических перегрузок. Именно поэтому "тренироваться" решили на животных.

Рассказывают, что Юрий Гагарин уже после своего полёта на одном из банкетов произнес фразу, ставшую печатной только в наше время. "До сих пор не пойму, - сказал он, - кто я: "первый человек" или "последняя собака".

Произнесенное сочли за шутку, но, как известно, в каждой шутке есть доля правды. Именно собаки прокладывали дорогу в космос всем советским космонавтам. Примечательно, что "собачье" название носит и первый в мире космодром: на казахском "бай" - "пес", а "Байконур" - буквально "собачий домик".

56 лет отделяют нас от того апрельского утра 1961 года — с его обречённо-отчаянным гагаринским «Поехали!..». Гагарин был первым человеком, увидевшим Землю со стороны, но не он первым увидел её оттуда. Дорогу в космос ему проложили другие — почти безымянные тогда и почти забытые ныне. Они не улыбались в кинокамеры и не раздавали интервью. Просто и молча делали они своё дело, жизнями своими спасая жизни будущих героев-космонавтов. Первыми в космосе были они…

Перед тем как отправить в космос человека, проводились многочисленные эксперименты на животных с целью выявления воздействия на живой организм невесомости, радиации, длительного полета и других факторов. На основе полученных данных были разработаны различные методики и рекомендации для космонавтов.

Чтобы проложить безопасный путь человека в космос, пришлось пожертвовать здоровьем и жизнью многих животных. В СССР предпочтительно испытания проводились на собаках и мышах, а в США для полетов выбирали обезьян. С 1975 года проводились совместные международные запуски и эксперименты с использованием обезьян, черепах, крыс и других животных.

Собаки в космосе

Первые земные живые организмы, оказавшиеся в космосе, не были животными, ведь, скорее всего, бактерии или другие микроорганизмы попадали в космос вместе с первыми запусками ракет, а первыми животными, и первыми живыми существами, специально отправленными в космос, были плодовые мушки дрозофилы.

Американцы отправили партию мушек в космос 20 февраля 1947 года на борту ракеты V2. Целью эксперимента было исследование влияния радиации на больших высотах. Мушки вернулись целыми и невредимыми в своей капсуле, которая успешно приземлилась с помощью парашюта. Вдохновленные успехом, ученые решили не мелочиться и через два года подняли в околоземное пространство примата – небольшую макаку-резус по кличке Альберт II. Увы, на этот раз эксперимент провалился: на высоте 134 км отказал посадочный модуль, и первый человекоподобный космонавт бесславно погиб при спуске. Но это не остановило испытателей — американцы с завидным упорством продолжали отправлять в космос обезьян, более половины которых постигла участь первопроходца.

Рис.1 Алберт II

Мы знаем, что в космос отправлялись и другие животные, но собаки – особенно частые участники космических экспериментов. Почему именно собаки?

Во-первых, в науке уже был накоплен некоторый опыт использования собак в качестве подопытных животных. Здесь уместно вспомнить о создателе науки о высшей нервной деятельности И.П. Павлове, который в своих исследованиях использовал именно их.

Во-вторых, собаки поддаются тренировке, привязаны к человеку, их легче приучить долго находиться в замкнутом пространстве, переносить сильные перегрузки и вибрации, не пугаться громких и непонятных звуков, уметь находиться в тесном экспериментальном снаряжении, позволяя записывать получаемые данные с закреплённых на теле датчиков.

Обезьяны труднее поддаются дрессировке, проявляют беспокойство и мешают, непредсказуемы в поведении, сильнее испытывают стрессы. США, которые первоначально использовали для космических экспериментов обезьян, отправляли их в космос под наркозом. Но от него многие обезьяны погибали. Кроме того, полученные данные у животного под наркозом не могли быть точными.

Первый отряд собак – кандидатов на полёты в космос – набирали... в подворотнях. Это были обычные бесхозные собаки. Их отлавливали и направляли в питомник, откуда распределяли по научно-исследовательским институтам. Институт авиационной медицины получал собак строго по заданным стандартам: не тяжелее 6 килограммов (кабина ракеты была рассчитана на маленький вес) и ростом не выше 35 сантиметров. Почему набирали дворняг? Медики считали, что они с первого дня вынуждены бороться за выживание, к тому же неприхотливы и очень быстро привыкают к персоналу, что было равносильно дрессуре. Помня, что собакам придется "красоваться" на страницах газет, отбирали "объекты" покрасивее, постройнее и с интеллектуальными мордашками.

Готовили космических первопроходцев в Москве на задворках стадиона "Динамо" - в красно-кирпичном особнячке, до революции именовавшемся гостиница "Мавритания". В советские времена гостиница оказалась за забором военного Института авиационной и космической медицины. Опыты, проводившиеся в бывших апартаментах, строго засекретили.

С 1951 г. по 1960 г. были проведены серии экспериментов по изучению реакции живого организма на перегрузки, вибрации и невесомость во время запусков геофизических ракет. Это были баллистические полеты, то есть ракеты не выводили корабли на орбиту, а описывали параболическую траекторию.

Первыми высшими живыми организмами в космосе, пережившими полет и успешно приземлившимися на Землю, были собаки Цыган и Дезик, отправленные СССР 22 июля 1951 года на ракете Р-1В. Полет до приземления продолжался около 20 минут. Никаких физиологических отклонений у собак обнаружено не было. Дезик и Цыган благополучно перенесли перегрузки и невесомость, с честью выдержали испытание и невредимыми вернулись с высоты 87 км 700 метров.

Рис. 2 Дезик и Цыган

В ноябре 1957-го звездную эстафету приняла Лайка. К сожалению, без обратного билета: конструкцией космического аппарата возвращение собаки на Землю не предусматривалось. Лайка погибла через 5-7 часов после старта от перегрева, совершив четыре витка вокруг Земли. Мировую славу ей принесло не столько то, что удалось подтвердить возможность орбитальных полетов, сколько трагическая судьба во имя науки.

Рис.3 Лайка

В следующий полет (август 1960 года) на ракете «Спутник-5» отправились знаменитые Белка и Стрелка. В рамках подготовки этих животных к полету их приучали есть желеобразную пищу, которая была призвана обеспечить потребность в воде и питании на борту корабля. А самым сложным было научить собак проводить длительное время в маленьком тесном контейнере в условиях изоляции и шума. Для этого Белку и Стрелку в течение восьми суток держали в металлическом ящике, по размерам сопоставимым с контейнером спускаемого аппарата. На последнем этапе тренировок собаки проходили испытания на вибростенде и центрифуге.

Но в свой триумфальный полет 19 августа 1960 года они отправились в дружной компании с 28 мышами, 2 крысами, мухами-дрозофилами, традесканцией и хлореллой, семенами растений, грибками и микробами. Корабль 17 раз облетел вокруг Земли, и 20 августа капсула приземлилась почти в расчетной точке. Программа полета была выполнена в полном объеме. После 25 часов в космосе Белка и Стрелка стали знаменитыми. Стрелка через какое-то время родила шесть здоровых щенков и один из них – девочка Пушинка – был подарен Никитой Хрущевым Жаклин Кеннеди, жене тогдашнего президента Америки.

За два часа до старта «Спутника-5», который произошел 19 августа 1960 года в 11:44 по московскому времени, кабину с собаками поместили в космический корабль. И как только он стартовал и начал набирать высоту, у животных наблюдались сильно учащенное дыхание и пульс. Стресс прекратился только после взлета «Спутника-5». И хотя большую часть полета животные вели себя довольно спокойно, во время четвертого витка вокруг Земли, Белка начала биться и лаять, пыталась снять с себя ремни. Её тошнило.

Впоследствии, проанализировав это состояние собаки, ученые решили ограничить космический полет человека до одного витка вокруг Земли. Белка и Стрелка совершили 17 полных витков приблизительно за 25 часов, преодолев расстояние в 700 тысяч км.

Рис.4 Белка и Стрелка

Кто должен был лететь вместо Белки и Стрелки?

Белка и Стрелка изначально были дублерами основного экипажа миссии — дворняжек Чайки и Лисички. Но 28 июля 1960 года при пуске ракеты случилось страшное: через 19 секунд после старта у ракеты-носителя разрушился один из блоков первой ступени. Ракета упала на землю и взорвалась на 38-й секунде. Чайка и Лисичка погибли.

После этого случая Королев принял решение разрабатывать систему аварийного спасения космонавтов не только в полёте, но и на этапах подготовки и пуска.

Опыты США

Защитники животных, столь бурно протестовавшие против использования собак в космических исследованиях, видимо, ничего не знали об экспериментах НАСА с обезьянами, а ведь большинство из них отдали жизнь науке еще на земле. Так, для оценки влияния перегрузок на организм шимпанзе животных разгоняли на тележке с реактивным двигателем, а потом резко тормозили: что получали на выходе, вы догадываетесь. Стремление во что бы то ни стало догнать и перегнать СССР, затмив славу Белки и Стрелки, принесло плоды: в декабре 1958 года обезьянка Гордо благополучно пережила подъем и девять минут в невесомости, но вот беда – по возвращении домой ее так и не нашли в океане.

Первыми обезьянами, которые смогли выжить во время полета, были макак-резус Эйбл и беличья обезьяна Мисс Бейкер. Все предыдущие космические полеты с обезьянами на борту заканчивались гибелью животных от удушья или отказа парашютной системы.

Эйбл родилась в зоопарке Канзаса (США), а Мисс Бейкер была куплена в зоомагазине в Майами в штате Флорида. Обе были доставлены в медицинское училище авиации ВМС в городе Пенсакола (США). По прошествии тренировок, ранним утром 28 мая 1959 года, обезьяны были отправлены в космос на борту ракеты Юпитер АМ-18 с площадки на мысе Канаверал. Они поднялись на высоту 480 км и летели в течение 16 минут, девять минут из которых они находились в невесомости. Скорость полета превышала 16000 км/ч.

Во время полета у Эйбл было повышенное давление и учащенное дыхание, а через три дня после успешной посадки обезьяна погибла во время удаления вживленных в её тело электродов: она не вынесла анестезии. Датчики были вживлены в мозг, мышцы и сухожилия для регистрации активности движения во время полета. Мисс Бейкер умерла 29 ноября 1984 года в возрасте 27 лет от почечной недостаточности. Она достигла максимального для своего вида возраста.

Чучело Эйбл выставлено в Национальном музее воздухоплавания и космоса Смитсоновского института. А Мисс Бейкер похоронена на территории Космического и ракетного Центра США в Ханствилле (штат Алабама). На её надгробной плите всегда лежит её излюбленное лакомство — несколько бананов.

Шимпанзе Хэм

Родившийся в африканском Камеруне шимпанзе Хэм был первым гоминидом, отправленным в космос. В июле 1959 года трехлетнего Хэма начали обучать выполнению задач в ответ на определенные световые и звуковые сигналы. Если шимпанзе правильно выполнял задание, ему давали банановый шарик, а если нет, он получал удар тока по подошвам ног.

31 января 1961 года Хэм был отправлен на космическом корабле «Меркурий-Редстоун-2» с мыса Канаверал в суборбитальный полет, который длился 16 минут 39 секунд. После его завершения капсула с Хэмом приводнилась в Атлантическом океане, и спасательное судно обнаружило её на следующий день. Полет Хэма был предпоследним перед полетом в космос американского астронавта Алана Шепарда (последним был полет шимпанзе Эноса).

После полета шимпанзе Хэм прожил 17 лет в Смитсоновском Национальном зоопарке в Вашингтоне, а потом был перевезен в зоопарк Северной Каролины, где и пробыл до конца своих дней. Хэм умер в возрасте 26 лет 19 января 1983 года.

Рис. 5 Шимпанзе Хэм

Кошек тоже пробовали отправлять в космос

Но в отличие от прочих животных, кошки так спутали учёным все их карты, планы и эксперименты, что после первой же попытки человечество отказалось от этой затеи.

18 октября 1963 года сотрудники французского Национального центра космических исследований планировали отправить в космос маленького кота по кличке Феликс. Франция отставала от своих советских и американских соперников, однако не собиралась сходить с дистанции в этой космической гонке. Тем не менее, в запланированный день запуска озорное животное пропало – его место заняла случайная героиня по кличке Фелисетт.

Фелисетт нашли на парижских улицах. Из маленького бездомного котёнка «астрокошка» (так её называли в средствах массовой информации) превратилась в самую настоящую звезду. 24 октября 1963 года Фелисетт поднялась на высоту 210 километров над Землёй на жидкотопливной ракете "Véronique AG1".

Состояние невесомости продолжалось 5 минут 2 секунды. После полета спасательная служба обнаружила отделившуюся от ракеты капсулу с кошкой через 13 минут после старта. И согласно данным, которые были получены после полета, кошка чувствовала себя хорошо. Она пробыла в космосе всего пятнадцать минут и вернулась на родную планету национальной героиней.

Фелисетта быстро стала знаменитой, а полет был расценен СМИ как выдающееся достижение. Однако сопровождавшие публикации в прессе фотографии кошки с электродами, вживленными в её голову, вызвали критику со стороны многих читателей и борцов против жестокого обращения с животными.

Рис. 6 Настоящая кошка-космонавтка Feliсette и Чёрно-белый кот Feliks

Крысы Гектор, Кастор и Поллукс

Чтобы изучить бдительность млекопитающего в условиях невесомости, ученые в 1961 году решили отправить в космос крыс на метеорологической ракете Veronique AGI 24, разработанной во Франции. Для этой цели в мозг крысы были внедрены электроды, которые считывали сигналы мозга. Причем первые хирургические вмешательства с целью вживить электроды занимали около 10 часов, и уровень смертности во время таких операций был крайне высок. Грызун, на котором проводился эксперимент, использовался только в течение 3−6 месяцев из-за старения животного и некроза черепа, который провоцировался клеем, фиксирующим разъем на черепе.

Так, первый полет крысы на Veronique AGI 24 состоялся 22 февраля 1961 года. Во время него крыса удерживалась в вытянутом положении в контейнере с помощью специального жилета. При этом первая крыса, которую поместили в контейнер, перегрызла пучок кабелей, считывающих информацию, за что была заменена другой крысой.

Через 40 минут после старта крыса, как и планировалось, была эвакуирована из ракеты, а на следующий день её уже привезли в Париж. Там встречавшие ученых с грызуном журналисты дали крысе кличку Гектор. Через 6 месяцев после полета Гектора усыпили для изучения эффектов влияния невесомости на электроды в его теле.

Тем не менее полет Гектора был не последним в изучении бдительности животных в условиях невесомости. На следующем этапе был осуществлен парный запуск с интервалом в три дня, что должно было дать возможность параллельного наблюдения за двумя животными. Так, 15 октября 1962 года состоялся старт Veronique AGI 37 с крысами Кастором и Поллуксом.

По техническим причинам ракета начала полет позднее запланированного времени, а из-за потери УКВ-связи с поисковым вертолетом отделившаяся от ракеты головная часть была обнаружена только через час и 15 минут. За это время Кастор умер от перегрева, поскольку температура в контейнере, в котором он находился вниз головой, превышала 40 °C.

Поллукса, отправленного в космос 18 октября 1962 года, постигла та же участь. Поисковые вертолеты так и не смогли обнаружить головную часть с контейнером с животным.

Другие животные в космосе

В 2012 году японский беспилотный автоматический грузовой корабль HTV-3 состыковался с Международной космической станцией. На борту был аквариум с рыбой вида японская оризия. Они проводили различные эксперименты на рыбах, которые были идеальными для этих целей из-за их тенденции быстрого размножения и прозрачной кожи. Это позволило исследователям с лёгкостью наблюдать за их органами. Как и в случае других животных, рыб проверяли на предмет костной деградации и мышечной атрофии. Несмотря на то, что они были в воде, рыбы, также подвергались микрогравитации и вели себя довольно странно, плавая по кругу, а не по прямой линии.

Рис.7 Японская оризия

Такие амфибии как лягушки, жабы, и тритоны в течение длительного времени использовались учеными для контроля за состоянием окружающей среды. Обитающие как на суше, так и в воде, амфибии почти всегда первыми подвергаются даже самым незначительным изменениям, включая изменение климата, загрязнение окружающей среды, а также появление нового заболевания.

Десятки лягушек были отправлены в космос и по крайней мере одна бедная лягушка попала в огонь взлетающей ракеты, так и не сумев взобраться достаточно высоко, чтобы полететь. Фотографии запуска ракеты НАСА под названием Минотавр V в Вирджинии попали на главные страниц газет, демонстрируя лягушку на переднем плане. Иглистые тритоны также попали в несколько космических полётов, начиная с запуска Бион 7 СССР в 1985 году. Учёных интересовало, как окружающая среда космоса может повлиять на способность тритонов к регенерации.

Нематоды, или круглые черви, по сути, являются паразитами (они отвечают за распространение трихинеллеза, а также заражают наших домашних собак сердечными гельминтами) и к ним испытывают мало сочувствия даже большие любители животных. Эти маленькие паразиты также совершили несколько полетов в космос и сопровождали миссию Аполло-16 на Луну.

В 2003 году космический челнок Колумбия распался при входе в атмосферу Земли. Погибли семь астронавтов, присутствовавших на борту, однако не всё было потеряно. Шкафчик, в котором были результаты эксперимента над нематодами, был извлечён из-под обломков, и, несмотря на невероятные события, произошедшие с ними, черви были ещё живы. Наблюдение за этими нематодами показало, что их вид подвергся ряду тех же эффектов, что и люди при нахождении в космосе, в том числе повреждения мышц и появление симптомов диабета.

Рис. 8 Нематоды

Очень сложно полностью осознать насколько враждебной средой может быть космос: практически полный вакуум без кислорода, попеременно обжигающе горячий и холодный как лёд, в котором содержится достаточно радиации, чтобы расплавить ваши кости. Без скафандра, человек не смог бы продержаться в открытом космосе больше чем несколько секунд, прежде чем потерять сознание. Но потеря сознания в данном случае была бы желанной, так как вам не пришлось бы осознавать, как вы замерзаете или как ваши лёгкие разрываются от давления, образованного последним глотком воздуха.

Тихоходки являются одними из самых стойких существ на планете. Они способны выживать в тех условиях, которые бы уничтожили почти любое другое живое. Похожие на микроскопических, раздутых гусениц тихоходки кажутся почти неуязвимыми. Столкнувшись с суровыми обстоятельствами тихоходки впадают в спячку, во время которой их биологические функции почти полностью выключаются, что позволяет им в течение многих лет обходиться без еды или питья как при экстремально высоких температурах, так и при температурах, находящихся на грани абсолютного нуля. В 2007 году примерно 3 000 этих существ были взяты на миссию Европейского космического агентства под названием Фотон-М3 (Foton-M3). Результаты показали, что они смогли выдержать вакуум космоса.

Рис.9 Тихоходка

Несмотря на то, что они являются одними из самых ненавидимых и пугающих существ на Земле, пауки были предметами нескольких космических проектов. В 2011 году два паука-золотопряда по имени Глэдис (Gladys) и Эсмеральда (Esmerelda), были отправлены на Международную космическую станцию, где они плели паутины и охотились в условиях микрогравитации. Для проекта использовались золотопряды, так как у них есть привычка разрушать свои паутины каждую ночь и затем строить новые (это, по крайней мере, позволило учёным изучить процесс создания паутины).

В 2011 году на Международной космической станции также жил паук-скакунчик по имени Нефертити (Nefertiti). Паук не плёл паутину, предпочитая набрасываться на свою добычу. Нулевая гравитация не оказала никакого влияния на методы её охоты. По возвращению на Землю, Нефертити была отдана в отделение насекомых зоопарка при Смитсоновском Национальном музее естественной истории (Smithsonian National Museum of Natural History).

Память о животных в космосе

На рубеже нового столетия в ноябре 1997 года в Звездном Городке был открыт монумент памяти погибшим космонавтам, где на табличке высечено имя дворовой собаки-героя - Лайки. Вечная им память.

Рис. 10. Монумент

Память о первых животных в космосе затронула и филателию. В разных странах мира было выпущено большое количество почтовых марок с изображением различных животных, когда-либо отправлявшихся в космос.

Рис. 11. Почтовые марки

Многим известен мультфильм прекрасных режиссеров Инны Евланниковой и Святослава Ушакова, основанный на реальных событиях «Звездные собаки: Белка и Стрелка».

Рис. 12. Мультфильм « Звездные собаки: Белка и Стрелка»

В мемориальном музее космонавтики в Москве представлен искусственный спутник, на котором летали Белка и Стрелка. Также в музее имеется чучело животных.

Рис. 13 Мемориальный музей космонавтики

Заключение

Изучив литературу, посвящённую аэрокосмическим опытам и использованию животных в них, я выполнила поставленные в работе задачи. Делая вывод, хотелось бы сказать, что животные, несомненно, внесли огромный вклад в развитие современной космонавтики и спасли не одну человеческую жизнь. Поэтому животные и растения ещё не раз будут летать в космос, а космонавты – радовать нас новыми открытиями.

Список использованной литературы и источников.

1. Яздовский В. И. На тропах Вселенной. Вклад космической биологии и медицины в освоение космического пространства. – М.: Фирма «Слово», 1996.;
2. Космонавтика: Энциклопедия/Гл.ред. В. П. Глушко; редколлегия: В. П.Бармин, К. Д. Бушуев, В. С. Верещитин и др. – М.: Сов. Энциклопедия, 1985. – 528 с.;
3. «ЮНОСТЬ. НАУКА. КУЛЬТУРА – БАШКОРТОСТАН III Всероссийская научно-исследовательская конференция Материалы конференции ЧАСТЬ I Туймазы – 2014 УДК 009.1082 ББК 6/8.60 Сборник статей ...»
4. http://catclubalisa.narod.ru/p30aa1.html