Українські дослідження на орбітальних космічних...

ВСТУПINTRODUCTION

1

Історія українських досліджень в умовах мікрогравітаціїHistorical background of Ukrainian microgravity research

4

Програма досліджень з космічної біології. Основні напрями та результатиResearch Program on Space Life Sciences

16

Основні напрями досліджень в галузях космічного матеріалознавства та технологій

Main research areas in the fields of space material science and technology

23

Підготовка російсько-українських експериментів на борту МКСPreparation of Russian-Ukrainian experiments on board the ISS

31

Наземні експерименти в галузях космічної біології, фізики та матеріалознавства (2002-2004 роки)

Ground-based experiments in the fields of space biology, physics and materialsscience (2002-2004)

42

ЗМІСТCONTENT

Space re‑search is the priority in the National Space Program of Ukraine. His‑torically, from the very onset of the space era Ukrainian scientists per‑formed a series of investiga‑tions on space biology, mate‑rials science, space physics, developed unique instruments and hardware for the orbital space stations Salyut and Mir. Development of these research areas remains to be one of the priori‑ties of the National Space Programs. The flight program of L.Kadenyuk, the first cosmonaut of independent Ukraine, during the STS‑87 mis‑sion in 1997 was devoted to space biology.

Intensive preparation for promising space experiments and development of a new gen‑eration of research hardware for orbital inves‑tigations are pursued in Ukraine. More than 30 research teams from leading universities, academic and industrial institutes are involved in this activity under the National Space Pro‑gram. Our progress is strongly associated with international cooperation, primarily with the countries, who are partners in the International Space Station Program.

This booklet provides an overview of the di‑rections of orbital research, which are regarded as priority areas in Ukraine. Information on the developed hardware and specific research is to give an idea about the efforts and potential of Ukrainian scientists in the field of space mas‑tering for the benefit of fundamental and ap‑plied sciences.

NSAU Director GeneralO.Negoda

ВСТУПINTRODUCTION

�

Космічні дослідження займають чільне місце в Національній космі‑чній програмі України. Так склалося історично, що з самого початку космічної ери українські вчені були виконавцями низки досліджень з космічної біології, матеріалознавства, космічної фізики, розроблювали унікальні прилади та обладнання для орбітальних космічних станцій «Салют» і «Мир». Одним із пріоритетів космічних програм України залишається розвиток цих напрямів досліджень. Так, протягом місії STS‑87 у 1997 році, програму польоту першого космонавта незалежної України Леоніда Каденюка було присвячено космічній біології.

Наразі продовжується інтенсивна підготовка перспективних космічних експериментів, створення нового покоління апаратури для орбітальних досліджень. До виконання цих робіт в межах Національної космічної програми залучено більше 30 наукових груп з провідних університетів, академічних та галузевих інститутів. Наш рух вперед значною мірою пов’язаний з міжнародною співпрацею, в першу чергу з країнами‑партнерами по проекту Міжнародної космічної станції.

У цій брошурі коротко викладено напрями пріоритетних орбітальних досліджень. Інформація про розроб‑лювану апаратуру та конкретні дослідження має дати уявлення про зусилля та потенціал українських вчених у галузі використання умов космічного простору в інтересах фундаментальних та прикладних наук.

Генеральний директор НКАУО.Негода

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

�

Ukrainian scientists were active in investiga‑tions performed on board of Soyuz space vehicles, Salyut and Mir orbital space stations and biosat‑ellites of Kosmos series.

The technological process of metal welding and cutting in space was conducted for the first time in the world on Oc‑tober 16, 1969 on board Soyuz‑6 space vehicle. This experiment involved studying the features of automatic electron beam and arc welding of alu‑minium and titanium alloys, stainless steel, verifying the possibility

of cutting these metals, studying the be‑haviour of molten metal at solidification of welds and cuts made by the electron beam in a special research unit Vulkan, devel‑oped and manufactured at the E. O. Paton Electric Welding Institute of NASU (PWI NASU).

In 1973‑1975 the staff of PWI NASU developed small‑sized electron beam hard‑ware for investigation of the terrestrial ion‑

Українські вчені брали активну участь у дослідженнях на космічних кораблях «Союз», орбітальних космічних станціях «Салют» та «Мир», а також на біосупутниках серії «Космос».

16 жовтня 1969 року на борту космічного корабля «Союз‑6» вперше в світі здійснено технологічний процес зварювання і різання металів у космосі. Під час цього експерименту вивчалися особливості автоматичного електрон‑но‑променевого і дугового зварювання алюмінієвих і титанових сплавів, нержавіючої сталі, перевірялася можливість різання цих металів, вивчалася поведінка розплавленого металу при кристалізації зварних швів і розрізів електронним пучком на спеціальній науково‑дослідній установці «Вулкан», розробленій і виготовленій в Інституті електрозварювання ім. Є. О. Патона НАНУ (ІЕЗ НАНУ).

У 1973‑1975 роках колективом ІЕЗ НАНУ розроблено малогабаритну електронно‑променеву апаратуру для дослідження іоносфери та магнітосфери Землі під час активних космічних експериментів – інжекції електронів та плазмових струменів з борту ракет в навколоземний космічний простір (експерименти «Зарница» та «Аракс» відповідно). В експериментах брали участь ІЕЗ НАНУ, Київський університет, наукові заклади Росії та Франції.

З грудня 1974 року на орбітальній космічній станції «Салют‑4» успішно

Історія українських досліджень в умовах мікрогравітаціїHistorical background of Ukrainian microgravity research

Під час проведення експерименту «Вулкан»Performance of Vulkan experiment

Автономна зварювальна установка «Вулкан» Self-sufficient welding unit Vulkan

Історія українських досліджень в ум

овах мікрогравітації

Historical background of Ukrainian microgravity research

�

osphere and magnetosphere during active space experiments, namely injection of elec‑tron and plasma flows from rockets into the near‑Earth space (Zarnitsa and Araks ex‑periments, respectively). PWI NASU, Kiev University, as well as Russian and French organizations took part in the experiments.

The first solar orbital telescope devel‑oped by scientists and engineers of the Crimean astrophysical observatory has been successfully operating in Salyut‑4 or‑bital space station since December 1974. The cosmonauts conducted a unique tech‑nological operation of spraying a reflective coating on the telescope mirrors, performed monitoring of active region on the Sun, and conducted other astrophysical observa‑tions.

працював перший сонячний орбітальний телескоп, розробниками якого були науковці та інженери Кримської астрофізичної обсерваторії. Космонавти виконали унікальну технологічну операцію з напилення відбиваючого шару дзеркал телескопа, здійснили моніторинг активних зон на Сонці, виконали інші астрофізичні спостереження.

Низка матеріалознавчих і техно‑логічних розробок та досліджень з космічної біології і медицини, виконаних на станції «Салют‑6» стало вагомим досягненням українських вчених.

В 1979 році на орбітальну станцію доставлено технологічну установку «Испаритель», розроблену колективом ІЕЗ НАНУ для нанесення тонкоплівкових покриттів на металічні і неметалічні підкладки методом електронно‑променевого випарювання і конденсації речовини. З установкою працювали три екіпажі космонавтів і за три роки її функціонування отримано понад 200 зразків різних покриттів.

Для підтвердження можливості створення космічної системи зв’язку у наднизькому частотному діапазоні радіохвиль, екіпаж станції «Салют‑6» започаткував унікальні експерименти з дистанційного керування розкриттям великогабаритних конструкцій рамкових антен розробки ІЕЗ НАНУ. Ці експерименти пізніше продовжено в польотах космічних станцій «Салют‑7» та «Мир».

Для виконання термінових ремонтних робіт в ІЕЗ НАНУ було створено універсальний ручний електронно‑

Серія установок «Испаритель», «Испаритель-М», «Янтарь»Series of Isparitel, Isparitel-M and Yantar units

Загальний вигляд пушки апаратури «Аракс» (a) та випромінювання пучка потужністю 15 квт (b)General view of the gun in Araks hardware (a) and glowing of 15 kW beam (b)

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

�

променевий інструмент (УРІ). На станції «Салют‑7», під час свого другого перебування у космосі в 1984 році, космонавти С. Савицька і В. Джанібеков, перебуваючи у відкритому космосі на спеціально змонтованому зварювальному посту, виконали за допомогою УРІ низку операцій з різання, зварювання, пайки та нанесення покриттів на зразки. Космонавти Л. Кизим і В. Соловйов в 1986 році виконали ще складніше ручне зварювання і пайку окремих вузлів фермових конструкцій на зовнішній поверхні станції. Під час їхнього перебування у космосі здійснено експеримент «Маяк» з розкриття та складання шарнірно‑стрижневої

A series of materials science and techno‑logical developments and studies on space biology and medicine carried out in Salyut‑6 station became significant achievements of Ukrainian scientists.

In 1979 the process unit Isparitel was delivered on board the orbital station. This unit was developed by PWI NASU team for applying thin‑film coatings on metal and nonmetal substrates by the method of electron beam evaporation and condensa‑tion of materials. The unit was operated by three crews and more than 200 samples of various coatings were produced during the three years of its functioning.

In order to confirm the possibility of establishing a space communications sys‑tem in the extremely low frequency range of radio waves, the crew of Salyut‑6 station initiated unique experiments on remote control of deployment of large‑sized anten‑na structures, developed by PWI NASU. These experiments were later on continued during the flights of space stations Salyut‑7 and Mir.

In order to perform emergency repair operations PWI of NASU developed a versatile electron beam hand tool (VHT). During their second mission in Salyut‑7

Сонячна батарея станції «Мир»Solar battery of Mir station

Під час підготовки спільного українсько-американського експерименту в центрі ім. КеннедіPreparing for the collaborative Ukrainian experiment in Kennedy Space Center




�

station in 1984 cosmonauts S. Savitskaya and V. Djanibekov used VHT to perform a series of operations on cutting, welding, brazing and coating application on samples, while being in open space on a specially mounted welding fixture. In 1986 cosmo‑nauts L. Kyzim and V. Solovjov performed an even more complicated manual welding and brazing of individual components of truss structures on the station outer sur‑face. During their space mission Mayak ex‑periment was performed, which included deployment and folding of a hinged‑rod structure 13 m long. PWI NASU made a special assembly jig for this purpose. The

конструкції довжиною 13 м. З цією метою в ІЕЗ НАНУ виготовлено спеціальний агрегат‑стапель. Він дозволяє збирати і зварювати в космосі потужні силові фермові каркаси висотою близько 3 м і практично необмеженої, визначеної лише запасом конструктивних елементів, довжини.

На орбітальній космічній станції «Мир» українськими вченими виконано ряд експериментів з космічної технології.

Спеціалісти ІЕЗ НАНУ разом з російськими колегами розробили ферми і агрегат для розгортання в космосі системи енергозабезпечення

С. Савицька під час зварювального експерименту за бортом станції «Салют-7»S.Savitskaya during the welding experiment outside Salyut-7 station

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

�

модуля «Кристал». Ферма була базовою конструкцією сонячних батарей модуля, пристикованого до станції у травні 1991 році. Після стикування модуля зі станцією за командою з Центрального командного пункту сонячні батареї було повністю розкрито на довжину 15 м. В 1997 році використано аналогічну трансформуючу ферму для заміни сонячних батарей на модулі «Квант», що збільшило енергетичну потужність станції. Експерименти з демонтажу сонячних батарей і заміни їх на нові було виконано спільно з американськими колегами, зокрема сонячну батарею для наукового модуля «Квант» доставлено екіпажем корабля Space Shuttle Atlantis.

Оригінальні ідеї і розробки українських вчених втілено у проектах, які виконувались на станції «Салют‑7». Так, було значно розширено можливості напівпромислової установки «Испаритель‑М», виготовленої в ІЕЗ НАНУ. В розробці брали участь спеціалісти з Харкова, Києва, Ленінграда. Космонавти виконали на установці серію

jig allows assembling and welding in space high‑capacity load‑carrying truss frames of up to 3 m height of a practically unlimited length, which depends only on the available stock of structural elements.

Ukrainian scientists conducted a num‑ber of experiments on space technology in the orbital station Mir.

Specialists of PWI NASU together with the Russian colleagues developed trusses and a jig for deployment of power supply system for Kristal module in space. The truss was the base structure of the so‑lar panels of the module, which docked to the station in May of 1991. After the mod‑ule docking to the station, the solar panels were completely deployed for a length of 15 m following a command from the Central Flight Control Center. In 1997 a similar transformable truss was used to replace the solar panels in Kvant module, thus increas‑ing the generating capacity of the station. Experiments on dismantling the solar pan‑els and their replacement by new ones were conducted together with US colleagues, in particular the solar battery for the scientif‑ic module Kvant was taken to orbit by the crew of Space Shuttle Atlantis.

Ingenious ideas and developments of Ukrainian scientists were embodied in proj‑ects, which were fulfilled in Salyut‑7 sta‑

Клітини протею звичайного, вирощені у приладі ІФС-1Cells of Proteus vulgarus grown in IFS-1 instrument

Сонячні батареї багаторазового використання станції «Мир»Reusable solar batteries of Mir station




�

tion. The capabilities of pilot production unit Isparitel‑M made at PWI NASU were significantly broadened. Specialists from Kharkiv, Kiev, and Leningrad took part in this activity. Cosmonauts used this unit to conduct a series of fine technological ex‑periments on evaporation and deposition of multicomponent metal materials in space. Indian cosmonaut participated in origi‑nal experiment Pereokholodzhenia, during which spherical ingots of an alloy of ger‑manium and silver of 3 mm diameter, that floated freely under zero gravity and vac‑uum, were melted by the beam of electron gun and solidified to produce an amorphous structure of the metal.

Space biology is one of the greatest pri‑orities in the space science system. It pro‑vides fundamentally new scientific data on biological effects of microgravity at organ‑ism, cell and molecular levels. This informa‑tion is extremely important to clarify the fundamental problems of modern biology and is a basis for development of the life support systems of the cosmonauts during long‑term flights and of effective space bio‑technologies.

тонких технологічних експериментів з випаровування і осаджування багатокомпонентних металевих матеріалів у космосі. Індійський космонавт брав участь в оригінальному експерименті «Переохолодження», в ході якого сферичні відливки сплаву германію і срібла діаметром 3 мм, які вільно «плавали» у невагомості і вакуумі, були розплавлені променем електронної «гармати» і закристалізовані з метою отримання аморфної структури металу.

Космічна біологія є однією з найактуальніших в системі космічних наук. Вона дає принципово нову наукову інформацію щодо біологічних ефектів мікрогравітації на рівні організму, клітинному та молекулярному рівнях. Ця інформація є надзвичайно важливою для з’ясування фундаментальних проблем сучасної біології та є базовою для розробки систем життєзабезпечення космонавтів в тривалих польотах та створення ефективних космічних біотехнологій.

В Україні піонерами в розробці теоретичних та експериментальних засад космічної біології і медицини в 50‑60‑ті роки стали М. Сиротінін з Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця та Л. Рубенчик з Інституту мікробіології та вірусології ім. Д. К. Заболотного НАНУ. На початку 70‑х років було створено ряд приладів «ІФС» (інокуляційно‑фіксуюча система), «Ріст» та «Світлоблок» для біологічних експериментів на орбіті, та запропоновано методологію щодо їх проведення під керівництвом В. Кордюма в Інституті молекулярної біології

«Ветеран космосу» – одноклітинна зелена водорість хлорела, вирощена у космосі

Space veteran – single-celled Chorella algae grown in space

Клітина протею звичайногоProteus vulgarus cell

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

�0

Силова фермова конструкція «Маяк», що трансформується, з науковою апаратурою Transformable load-carrying truss structure Mayak with scientific equipment




��

In Ukraine pioneering work on estab‑lishing theoretical and experimental fun‑damentals of space biology and medicine in 1950‑60’s was performed by M. Sirotin from O. O. Bogomolets Institute for Physiology and L. Rubenchik from D. K. Zabolotny In‑stitute for Microbiology and Virusology of NASU. At the start of 1970’s several instru‑ments were developed, such as IFS (inocu‑lation‑fixing system), Rist and Svitloblok for biological experiments in orbit, and a methodology of conducting them was pro‑posed under the leadership of V. Kordyum at the Institute for Molecular Biology and Genetics of NASU. In mid 70’s investiga‑tions on space biology were also initiated at M. G. Kholodny Institute for Botany of NASU and M. M. Gryshko Central Botan‑ical Gardens of NASU.

Starting from 1974, experiments with bacteria, algae and higher plants, organ, tis‑sue and cell cultures proposed and prepared by NASU Institutes (Institute for Molecu‑lar Biology and Genetics, M. G. Kholodny Institute for Botany, M. M. Gryshko Cen‑tral Botanical Gardens, Experimental Pro‑duction of O. O. Bogomolets Institute for Physiology, Experimental‑Design Bureau for Medical‑Biological Instrument‑Making of R. E. Kovetsky Institute for Experimen‑tal Pathology, Oncology and Radiobiol‑ogy) were performed in biosatellites of the following series Kosmos‑573, ‑654, ‑672, ‑1887, Bion‑9, ‑10, ‑11 (together with the Institute for Medico‑Biological Problems of RAS), space vehicles Soyuz‑12, ‑13, ‑16, ‑22, and orbital stations Salyut and Mir (together with SPA Energia, Moscow), as

та генетики НАНУ. В середині 70‑х років дослідження з космічної біології запроваджуються також в Інституті ботаніки НАНУ ім. М. Г. Холодного та Центральному ботанічному саду НАНУ ім. М. М. Гришка.

З 1974 року експерименти з бактеріями, водоростями та вищими рослинами, культурами органів, тканин та клітин, запропоновані та підготовлені в інститутах НАНУ (Інститут молекулярної біології та генетики, Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного, Центральний ботанічний сад ім. М. М. Гришка, Дослідне виробництво Інституту фізіології ім. О. О. Богомольця, Дослідно‑конструкторське виробництво медико‑біологічного приладобудування Інституту експериментальної пато‑логії, онкології та радіобіології ім. Р. Є. Ковецького) здійснювалися на біосупутниках серії «Космос‑573», ‑654, ‑672, ‑1887, «Біон‑9», ‑10, ‑11 (спільно з Інститутом медико‑біологічних проблем РАН), космічних кораблях «Союз‑12», ‑13, ‑16, ‑22 та орбітальних станціях «Салют» та «Мир» (спільно з НВО «Енергія», м. Москва), а також на борту

Фрагменти вирощеної у космічному польоті водорості хлорелаFragments of Chorella algae grown in a space flight

Нитки моху, вирощені в умовах космосуMoss threads grown in space

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

�2

космічного корабля «Колумбія» (спільно з НАСА, США).

Перші космічні експерименти (1974‑1978 роки) проведено з бактерією протей звичайний (Proteus vulgarus), зокрема цей об’єкт використовувався в експерименті «Ріст мікроорганізмів» (1975 рік) за радянсько‑американською програмою «Союз‑Аполон» та спільному з Францією експерименті «Цитос» (1978 рік). При обробці матеріалів цих експериментів вперше в світі застосовано електронно‑мікроскопічний метод, який виявився дуже ефективним для оцінки впливу факторів космічного польоту на живі системи. Серію різноманітних експериментів з одноклітинною зеленою водорістю (Chlorella vulgarus, автотрофний та гетеротрофний штами) виконано в 1975‑1992 роки, включаючи радянсько‑чехословацький експеримент «Хлорела» у 1976 році. Цю водорість назвали «ветераном космосу». Вплив мікрогравітації на взаємовідношення вищої рослини – водної папороті азола (Azolla pinnata) та симбіотичної синьо‑зеленої водорості анабена (Anabena azollae) досліджувався у радянсько‑в’єтнамському експерименті «Азола» у 1980 році. У 1981 році у приладі «Світлоблок» вперше на орбіті зацвіли рослини резушки (Aralidopsis thaliana).

well as on board the Space Shuttle Colum‑bia (together with NASA, USA).

First space experiments (1974‑1978) were conducted with bacterium Proteus vulgaris, in particular this object was used in Growth of microorganisms experiment (1975) under the Soviet‑American Soyuz‑Appollo program and in the Cytos ex‑periments performed jointly with France (1978). Electron microscopy method was used for the first time in the world for pro‑cessing the materials of these experiments. This method turned out to be highly effec‑tive for evaluation of the influence of space flight factors on living systems. A series of similar experiments with single‑celled green algae (Chlorella vulgaris, autotrophic and heterotrophic strains) was conducted in 1975‑1992, including the Soviet‑Check experiment Chlorella in 1976. This algae was named Space veteran. Influence of mi‑crogravity on the interrelations between a higher plant, namely water fern Azolla pin‑nata, and symbiotic algae Anabena azollae was studied in the Soviet‑Vietnam experi‑ment Azola in 1980. In 1981 Aralidopsis thaliana plants were flowering for the first time in orbit in Svitloblok instrument. Ex‑periments with orchids were started in the same years, the orchids being also proposed as an element of the space vehicle flight compartment design.

In 1987‑1993 a series of experiments with Daucus sativa and Brassica napus pro‑toplast cultures was performed together

Формування мінібульб картоплів умовах мікрогравітації (а,с) та на Землі (b, d)

Formation of potato minitubers at microgravity (a, c) and on the ground (b, d)

Пасмо ниток моху Ceratodon purpureus, що виросло негативно гравітропно у темряві в умовах 1 g

A strand of threads of Ceratodon purpureus moss which grew in a negative gravitropic mode in the dark at 1 g




�3

В ці ж роки розпочалися експерименти з орхідеями, які запропоновані як елемент дизайну кабіни космічного апарату.

У 1987‑1993 роках, спільно з Європейським космічним агентством (експеримент «Протопласт», 1989 р.), проведено серію дослідів з культурами протопластів моркви (Daucus sati‑va) та рапса (Brassica napus), а також гаплопапусу (Haplopappus gracilis) та гороху (Pisum sativum). У 1996 році у спільному з Росією та США експерименті «Протонема», вперше виявлено утворення гравічутливою протонемою мохів спіральних структур при відсутності сили тяжіння, що вказало на наявність ендогенних факторів регуляції морфогенезу мохів, які маскуються на зелені під впливом сили тяжіння та світла.

В спільних з Росією та Нідерландами експериментах зі щурами, тритонами та культурою остеобластів мишей, в Інституті зоології ім. І. І. Шмальгаузена НАНУ досліджувалась тонка структура елементів кісткової тканини та вміст кальцію.

На орбітальних станціях «Салют‑7» та «Мир» космонавти виконали також серії експериментів, в яких українські вчені досліджували здатність до морфогенезу рослинних казусних культур та особливості диференціювання

with the European Space Agency (Proto‑plast experiment, 1989), as well as experi‑ments with Haplopappus gracilis and Pisum sativum cultures. In 1996 formation of spi‑ral structures by gravisensitive protonema of mosses in the absence of gravity was re‑vealed for the first time in Protonema ex‑periment conducted together with Russia and the USA. This pointed to the presence of endogenous factors controlling the moss morphogenesis, which are obscured in the verdure by the influence of gravity and light.

The ultrastructure of bone tissue ele‑ments and calcium content was studied in the experiments with rats, tritons and mouse osteoblast culture at I. I. Shmalhau‑sen Institute for Zoology of NASU, con‑ducted jointly with Russia and the Nether‑lands.

Cosmonauts also performed a series of experiments in orbital stations Salyut‑7 and Mir, during which Ukrainian scientists were studying the morphogenesis capabil‑ity in plant callus cultures and features of differentiation of the graviperceptive appa‑ratus of the roots in a space flight; possibil‑ity of cloning of higher plants at zero grav‑ity, which was proved for the first time by formation of minitubers in microgravity in an organ culture of potatoes in 1991; physi‑co‑chemical properties of a cytoplasmic membrane; intracellular balance of calcium; structure of photosynthetic apparatus, car‑bohydrate metabolism, etc.

Scientists of the Crimean Medical In‑stitute and Crimean Center for Biomedi‑cal Problems together with SPA Energia

Спільний українсько-американський експеримент (CUE)Collaborative Ukrainian experiment(CUE)

Дернинка моху Ceratodon purpureus, вирощена у темрявів умовах кліностатування

Sod of Ceratodon purpureus moss grown in the dark in a clinostat

Істо

рія

укра

їнсь

ких

досл

ідж

ень

в ум

овах

мік

рогр

авіт

ації

Hist

oric

al b

ackg

roun

d of

Ukr

aini

an m

icro

grav

ity re

sear

ch

��

conducted a series of experiments on elec‑trophoresis separation of heterogeneous biological systems to obtain high‑purity gene engineering preparations, namely in‑terferon, insulin, virus proteins, etc., isolate strains of microorganisms ‑ superproducents of antibiotics and ferments.

Ukrainian scientists set the priority in discovering the gravisensitivity of the plant cell and discovering a number of general bi‑ological effects of microgravity on the cell and molecular levels. In particular a ten‑dency was found of accelerated cell growth and differentiation in orbit, as well as the highest sensitivity of proliferating and ac‑tively metabolizing cells to microgravity ef‑fects, changes in intracellular concentration of calcium ions, mechanisms of plant cell adaptation to the impact of microgravity.

гравірецепторного апарата кореня в умовах космічного польоту, можливість вегетативного розмноження вищих рослин при відсутності сили тяжіння (що і було вперше доведено утворенням мінібульб в культурі органів картоплі у 1991 році), фізико‑хімічні властивості цитоплазматичної мембрани, внутріш‑ньоклітинний баланс кальцію, структуру фотосинтетичного апарату, вуглеводний метаболізм тощо.

Колективами вчених Кримського медичного інституту та Кримського центру біомедичних проблем проведено спільно з НВО «Енергія» серію експериментів щодо електрофоретичного розділення гетерогенних біологічних систем з метою одержання високо‑очищених генно‑інженерних препаратів – інтерферон, інсулін, вірусні білки та

Космічна станція «Мир»Mir space station




��

An outstanding event in the activity of Ukrainian scientists was a Ukrainian ex‑periment (CUE), conducted jointly with NASA, which was conducted from Novem‑ber 19 to December 5, 1997 in the space shuttle Columbia with the participation of Ukrainian cosmonaut Leonid Kadenyuk, who flawlessly performed all the tasks en‑visaged by the experiment protocol. Ex‑periment materials, which were analyzed by scientists of several institutes of biologi‑cal profile of NASU and universities and J. Kennedy Space Light Center (USA), yielded new scientific data on the influence of microgravity of the growth and develop‑ment of plants at different levels of organi‑zation, in particular formation of systems, spatial orientation, interrelations with pathogenic agent at Phitophtora soyal in‑fection in soybean germs, differentiation of graviprotector cells and gene expression.

Fulfillment of a joint experiment pro‑gram made a start of cooperation of space agencies of the USA and Ukraine during research performance on board the space vehicles.

Л. Каденюк під час проведення експериментуL. Kadenyuk during experiment performance

інші виділення штамів мікроорганізмів‑суперпродуктів антибіотиків та ферментів.

Українським вченим належить пріоритет у відкритті гравічутливості рослинної клітини та встановленні ряду загальних біологічних ефектів мікрогравітації на клітинному та молекулярному рівнях. Зокрема було виявлено тенденцію до прискорення росту і диференціювання клітин в орбітальних умовах. Найбільшу чутливість до впливу мікрогравітації проліферуючих та активно метаболізуючих клітин, зміни внутрішньоклітинної концентрації іонів кальцію, механізми адаптації рослинних клітин до дії мікрогравітації.

Визначною подією в діяльності українських вчених став спільний із НАСА український експеримент (CUE), що відбувся 19 листопада – 5 грудня 1997 р. на космічному кораблі «Колумбія» за участі українського космонавта Леоніда Каденюка, який бездоганно виконав усі завдання за протоколом експерименту. Матеріали експерименту, в аналізі яких брали участь вчені з ряду інститутів біологічного профілю НАНУ та університетів, а також Космічного центру ім. Д. Кеннеді (США), надали нову наукову інформацію про вплив мікрогравітації на ріст та розвиток рослин на різних рівнях їх організації, в тому числі формування систем насіннєвого розмноження, просторову орієнтацію, взаємовідносини з патогенним агентом при інфікуванні проростків сої грибом фітофтору (Phi‑tophtora soyal), диференціювання гравіректорних клітин, генну експресію.

Здійснення програми спільного експерименту поклало початок співробітництву космічних агентств США й України у проведенні наукових досліджень на борту космічних апаратів.

Про

грам

а до

слід

жен

ь з

косм

ічно

ї біо

логії

. Осн

овні

нап

рям

и та

рез

ульт

ати

Rese

arch

Pro

gram

on

Spac

e Lif

e Sc

ienc

es

��

Програма з космічної біології та медицини спрямована на отримання принципово нових фундаментальних знань щодо механізмів біологічних ефектів мікрогравітації на популяційному, організменному, клітинному та молекулярному рівнях, та розробку теоретичних основ гравічутливості клітин та росту, розвитку, репродукції та стійкості організмів в умовах мікрогравітації, що є базовим для створення космічних клітинних біотехнологій та прийомів космічного рослинництва (зокрема, зеленого конвеєра та утилізації відходів для контрольованих екологічних систем життєзабезпечення космонавтів в тривалих польотах при відвіданні Місяця та Марса).

Програма сконцентрована на наступних пріоритетних напрямах:

1. Біологія клітини в умовах зміненої гравітації. Проводяться дослідження:

Програма досліджень з космічної біології. Основні напрями та результатиResearch Program on Space Life Sciences

Program on space biology and medicine is aimed at obtaining fundamentally new knowledge on the mechanisms of biological effects of microgravity on the population, organism, cell and molecular levels, and de‑velopment of theoretical fundamentals of gravisensitivity of the cells and growth, de‑velopment, reproduction and resistance of organisms at microgravity, which is the ba‑sis for development of space cell biotechnol‑ogies and techniques of space plant growing (in particular, green conveyer and waste utilization for controlled environmentally‑safe life support systems of the cosmonauts during long‑term flight in Moon and Mars missions).

The program is focused on the following priority areas:

1. Cell biology at alterated gravity. The following studies are performed:

• role of calcium ions and cytoskeleton in gravisensitivity of plants;

• structure, physico‑chemical properties of biological and artificial membranes;

• proliferate activity and control of the cell cycle;

• regulation of differential gene expres‑sion in the case of programmed cell death or apoatosis;

• process of transmission of nerve im‑pulse of humoral immune response (Agro‑bacteria tumefeciens) of a plant cell trans‑formation under the influence of the mechanisms of functioning of plant gra‑viperceptive apparatus through alterated gravity and gravistimulation;

Біологічні тканини в земних та космічних умовахBiological tissues under the ground and space conditions

Кристали інсуліну, вирощені в умовах космічного польоту (а), та у земних умовах (b)

Insulin crystals grown in a space flight (a)and on the ground (b)

Програм

а досліджень з косм

ічної біології. Основні напрям

и та результатиResearch Program

on Space Life Sciences

��

• phenomenon of loss of bone mass at microgravity in a space flight ‑ situation of maximum deficit of mechanical loads at exposure to small radiation doses, which is an adequate model for clarifying the regu‑larities in development of osteoporosis. Methods of continuous and nondestructive monitoring of the physiological condition of microorganism cells at microgravity are introduced.

2. Development biology and life span at altered gravity.

The following studies are conducted:

• ролі іонів кальцію та унтоскелету у гравічутливості організімів;

• структури, фізико‑хімічних власти‑востей, біологічних та штучних мембран;

• проміферативності активності та регуляції клітинного циклу;

• регуляції диференціальної експресії генів на прикладі запрограмованої смерті клітин чи апоатозу;

• процесу передачі нервового сигналу гуморальної імунної відповіді (Agrobacte‑ria tumefeciens) трансформації рослинної клітини під впливом механізмів функціонування гравірецепторного апарату рослин за допомогою зміненої гравітації та гравістимуляції;

• феномену втрати кісткової маси в умовах мікрогравітації в космічному польоті – ситуації максимального дефіциту механічного навантаження при дії малих доз радіації, що є адекватною моделлю для з’ясування закономірностей розвитку остеопорозу. Запроваджуються методи неперервного та неруйнівного моніторингу фізіологічного стану клітин мікроорганізмів в умовах мікрогравітації.

2. Біологія розвитку та тривалість життя в умовах зміненої гравітації.

Проводяться дослідження:• детермінації процесів індивідуаль‑

ного розвитку рослин;• ростових рухів та морфогенезу

мохів;• впливу герметичності та зміненої

гравітації на ріст та розвиток орхідних;

b

a

Зрілі зародки Brassica rapa, сформовані в умовах кліностатування (а) та в умовах стаціонарного контролю (b)

Mature germs of Brassica rapa formed in a clinostat (a)and under stationary control (b)

Ростки пшениці вирощеної в умовах мікрогравітаціїWheat plants grown in microgravity

Про

грам

а до

слід

жен

ь з

косм

ічно

ї біо

логії

. Осн

овні

нап

рям

и та

рез

ульт

ати

Rese

arch

Pro

gram

on

Spac

e Lif

e Sc

ienc

es

��

Орхідеї, вирощені в умовах мікрогравітації

Програм





��

Orchids grown in microgravity

Про

грам

а до

слід

жен

ь з

косм

ічно

ї біо

логії

. Осн

овні

нап

рям

и та

рез

ульт

ати

Rese

arch

Pro

gram

on

Spac

e Lif

e Sc

ienc

es

20

• систем насіннєвого та вегетативного розмноження рослин;

• структури органів та фізіолого‑хімічних процесів у тварин в умовах гіпергравітації з метою з’ясування механізмів гіпергравітаційного стресу, можливого в космічних польотах.

3. Функціональний стан та динаміка популяції грибів та бактерій (патогенних, симбіотичних та асоціативних) та вірусів, їх взаємовідносини з рослинами, тваринами та людиною в умовах мікрогравітації.

Ведуться дослідження:• взаємовідносин рослини‑хазяїна

з патогенними грибами, бактеріями та вірусами;

• репродукції аденовірусів в епітелі‑альних та лімфобластоїдних клітинах різної чутливості;

• впливу факторів космічного польоту на біологічні властивості резидентної мікрофлори людини in vitro та in vivo, та оцінка їхньої здатності до реалізації потенційних патогенних властивостей в екстремальних умовах;

• determination of the processes of indi‑vidual development of plants;

• growth and morphogenesis of mosses;• influence of air‑tightness and altered

gravity on the growth and development of orchids;

• systems of seedage and vegetative re‑production of plants;

• structures of organs and physiological‑chemical processes in animals under hyper‑gravity in order to clarify the mechanisms of hypergravitational stress, which may de‑velop in a space flight;

3. Functional state and dynamics of fungi and bacteria ( pathogenic, symbi-otic and associated) and viruses, their in-teraction with plant, animals and humans at microgravity.

The following is being studied:• interaction of the host‑plant with

pathogenic fungi, bacteria and viruses;• reproduction of adenoviruses in epi‑

thelial and lymphoblastoid cells of various sensitivity;

• influence of space flight factors on biological properties of resident microflora of man in vitro and in vivo and evaluation of its ability to manifest its potential patho‑genic properties under extreme conditions;

• molecular‑genetic processes in model endophyte bacteria useful for the plants at microgravity in order to develop models for forecasting the formation and spreading of modified bacteria in plant rhizosphere.

4. Use of high-gradient and weak com-bined different-frequency magnetic fields to study plant gravitropism.

5. Pre-biotic synthesis and exobiology • studying chemical transformations of

aminoacids in open space environment;• studying the reactions of various types

of protective structures of lichens in open space.

6. Biotechnology• producing perfect micro‑ and nano‑

crystals of gold and platinum from water Клітини протею звичайногоProteus vulgarus cells

Програм





2�

solutions at 1 g and microgravity, using exapolysaccharides of microalgae as bio‑polymer reducers;

• use of oligochetae (hybrid of the red Californian worm) for utilization of biosub‑strate with different proportions of organic and mineral components;

• development of green conveyor tech‑nologies ‑ continuous growing of food plants in space green‑houses for manned space vehicles, which may form a necessary link in the cosmonaut life support system as a source of food with flavour and vitamin additives, as well as a green area to elimi‑nate the psychological strain in cosmonauts during long‑term stay in a closed space away from the Earth;

• development of fast methods to eval‑uate the condition of the space vehicle cab‑in environment;

• молекулярно‑генетичних проце‑сів у модельних корисних для рослин ендофітних бактерій в умовах мікрогравітації з метою розробки моделі для прогнозування утворення та поширення модифікованих бактерій в ризосфері рослин.

4. Використання високоградієнтних та слабких комбінованих з різними частотами магнітних полів для дослідження гравітропізму рослин.

5. Пребіотичний синтез та екзобіологія:

• вивчення хімічних перетворень амінокислот в умовах відкритого космосу;

• дослідження реакції різних типів захисних структур лишайників до умов відкритого космосу.

6. Біотехнологія:• отримання довершених мікро‑

та нано‑ кристалів золота та платини з водних розчинів в умовах 1 g та мікрогравітації з використанням як відновлювачів біополімерів – екзаполі‑сахаридів мікроводоростей;

• використання олігохет (гібрид червоного каліфорнійського черв’яка) для утилізації ними біосубстракту з різним співвідношенням органічних та мінеральних компонентів;

• розробка технологій зеленого конвеєра – безперервне вирощування харчових рослин в космічних оранжереях, для пілотованих космічних апаратів, що може забезпечити космонавтів джерелом їжі зі смаковими та вітамінними додатками, а також зелений куточок для психологічного розвантаження космонавтів під час довгострокового перебування поза Землею у замкненому просторі;

• розробка експрес‑методів оцінки стану оточуючого середовища в кабіні космічних апаратів.

Клітини протею звичайного, вирощені в космосіCells of Proteus vulgarus grown in space

Про

грам

а до

слід

жен

ь з

косм

ічно

ї біо

логії

. Осн

овні

нап

рям

и та

рез

ульт

ати

Rese

arch

Pro

gram

on

Spac

e Lif

e Sc

ienc

es

22

Про

грам

а до

слід

жен

ь з

косм

ічно

ї біо

логії

. Осн

овні

нап

рям

и та

рез

ульт

ати

Rese

arch

Pro

gram

on

Spac

e Lif

e Sc

ienc

es

22

7. Космічна медицина:• дослідження ролі ендотеліальної

дисфункції в порушенні стану мікроциркуляції крові в умовах космічного польоту;

• з’ясування впливу факторів космічного польоту на процеси утворення та руйнування тромбів у крові людини;

• оптимізація функціонування імун‑ної та антиоксидантної систем людини в умовах космічного польоту;

• обґрунтування та математична розробка алгоритму побудови психо‑фізіологічної моделі оцінки поточної працездатності людини та структури моніторингової системи, що реалізує цей алгоритм.

Створюється нове покоління обладнання для проведення космічних біологічних експериментів: «Модульна оранжерея» змінної геометрії для вирощування нижчих та вищих рослин в умовах космічного польоту, комплекс «Біолабораторія» для проведення експериментів з культурами органів, тканин та клітин, мікроорганізмами та проростками вищих рослин в умовах мікрогравітації та 1 g, що створюватиметься за допомогою бортової центрифуги, прилад «Біосорбент» для гемосорбції в умовах космічного польоту.

7. Space medicine • Investigation of the role of endothelial

disfunction in disturbance of blood micro‑circulation in a space flight;

• Investigation of the influence of space flight factors on the processes of thrombus formation and destruction in human blood;

• optimization of functioning of man’s immune and anti‑oxidant system in a space flight;

• substantiation and mathematical de‑velopment of an algorithm for construction of a psycho‑physiological model of evalua‑tion of man’s every day capacity for work and structure of monitoring system which implements this algorithm.

A new generation of hardware is being developed for conducting the space biology experiments, namely Modular green house of a variable geometry to grow the lower and higher plants in a space flight and Bi‑olaboratoria complex to conduct experi‑ments with organ, tissue and cell cultures, microorganisms and higher plant germs at 1 g and microgravity, which will be gener‑ated by an onboard centrifuge, Biosorbent instrument for hemisorption during a space flight.

Ростки пшениці (сорт Апогей), вирощеніу кліностаті «Цикл-2»

Wheat plants (Apogei variety) grown in a clinostat Tsikl-2

Експеримент з проростками сої в умовах мікрогравітаціїMicrogravity experiment on soybeans

Основні напрям

и досліджень в галузях косм

ічного матеріалознавства та технологій

Main research areas in the fields of space m

aterial science and technology

23

Основні напрями досліджень в галузях космічного матеріалознавства та технологійMain research areas in the fields of space material science and technologyОтримання матеріалів і проведення

технологічних експериментів в космосі є необхідною умовою розвитку вітчизняного ракетно‑космічного потенціалу, надає унікальні можливості для вирішення фундаментальних та прикладних фізико‑хімічних процесів в невагомості, проблем матеріалознавства та космічних технологій. Крім того, матеріалознавство традиційно є одним з пріоритетних напрямів НАН України,

включаючи проведення відповідних космічних досліджень.

Створення нових матеріалів з унікальними характеристиками представлені експериментами, які об’єднує загальна мета отримання в умовах мікрогравітації матеріалів з новими корисними якостями, неможливими при наявності земного тяжіння. Загальними чинниками для цих експериментів є процеси нагріву, плавлення, розпиленості, охолоджування і кристалізації одержуваних зразків. При цьому проводиться вивчення динаміки тепломасопереносу та структуроутворення.

Зазначені дослідження спрямовані на здійснення технологічних процесів отримання нових матеріалів в умовах мікрогравітації і вивчення впливу чинників космічного простору на оптико‑фізичні, тріботехнічні, механічні та інші характеристики матеріалів. Велику увагу

Producing materials and conducting technological experiments in space is a mandatory condition of the development of Ukrainian space industry potential; it offers unique capabilities for addressing the fun‑damental and applied physico‑chemical pro‑cess at zero gravity, problems of materials science and space technologies. In addition, materials science has traditionally been one of the priority areas of the NAS of Ukraine, including performance of space research.

Development of advanced materials with unique properties is represented by experiments, united by the general purpose of producing at microgravity the materials with new useful properties, unachievable under ground conditions. Common fac‑tors in such experiments are the processes of heating, melting, atomizing, cooling and solidification of the produced samples. Dy‑namics of heat‑mass transfer and structure formation are studied in these experiments.

Дугове зварювання у невагомостіArc welding at zero gravity

Мікроструктури зварних елементівMicrostructures of welded elements

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жен

ь в

галу

зях

косм

ічно

го м

атер

іало

знав

ства

та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

2�

в запланованих дослідженнях приділено створенню наукового устаткування й імітації дії космічного простору на Землі, а також розробці систем енергозабезпечення і термостабілізації устаткування.

Передбачається одержати результати вивчення характеристик теплових труб в космічних умовах, які будуть корисні при конструюванні систем охолоджування і термостабілізації не тільки космічних об’єктів, супутникової апаратури, висотної авіації, ракетної техніки, але і при створенні високоефективних теплообмінних пристроїв майбутнього.

Проведення польотних експериментів дозволить виявити вплив чинників відкритого космосу на процеси зношування матеріалів.

Для конструкційних матеріалів космічного призначення як металевих, так і неметалевих, вирішальне значення

The above investigations are aimed at performing the technological processes of producing advanced materials under micro‑gravity and studying the influence of space factors on the optico‑physical, tribotechni‑cal, mechanical and other characteristics of materials. In the scheduled research a lot of attention is also given to development of scientific hardware and modeling of the space action on the Earth, as well as de‑velopment of systems of power supply and thermal stabilization of the equipment.

It is intended to obtain results of inves‑tigations of thermal pipes in space, which will be useful for designing the systems of cooling and thermal stabilization of not only the space vehicles, satellite instrumen‑tation, high‑altitude aviation, rockets, but also in development of highly‑efficient heat exchanger devices of the future.

Структури фронту кристалізації в прозорій речовині при різних умовах вирощування:а, b) плоский препарат; c, d) об’ємний зразок

Solidification structures front in a transparent material at different growth conditions: a, b) flat preparation; c, d) bulk sample






2�

з точки зору можливості їх ефективного використання має з’ясування впливу чинників космічного простору на їх квазістатистичні механічні властивості і опір втомному руйнуванню.

Вплив змінних навантажень в процесі роботи виробів на їхні вузли і деталі має важливе значення для космічної техніки, оскільки космічні апарати довготривалої дії (орбітальні станції, космічні кораблі багаторазового використання) потерпають від багатократних вібраційних навантажень як при запусках і посадках, так і на орбіті в процесі стиковок і розстиковок з іншими космічними апаратами, при зміні орбіти, при виконанні технологічних експериментів на борту. Кардинальним шляхом рішення цієї проблеми є постановка на борт спеціального модуля, який дозволить проводити випробування на утомленість конструкційних і модельних матеріалів в умовах реального космосу за розробленою програмою в малоцикловій і багатоцикловій областях

Conducting flight experiments will al‑low revealing the influence of open space factors on the processes of material wear.

For structural materials for space ap‑plications, both metal and non‑metal clari‑fying, the influence of space factors on their quasi‑static mechanical properties and fa‑tigue fracture resistance is of critical impor‑tant in terms of the possibility of their ef‑fective use.

Influence of variable loads applied dur‑ing hardware operation to their components and parts, is important for space systems, as the long‑term space vehicles (orbital sta‑tions, reusable space vehicles) are exposed to multiple vibration loads both at launches and landings, and in orbit during docking and undocking with other space vehicles, at changes in orbit, performance of tech‑nological experiments on board. A cardinal method to solve this problem is mounting a special module on board, which will permit conducting fatigue testing of structural and model materials in real space environment by a developed program in the low‑ and

Зовнішній вигляд малогабаритної вібраційної установкиGeneral view of a small-sized vibration unit

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жен

ь в

галу

зях

косм

ічно

го м

атер

іало

знав

ства

та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

2�

high‑cycle fatigue areas of the S‑N curve. Obtained results will be used at selection of structural materials for space applications from the currently available ones, and at se‑lection of the methods to develop advanced materials.

Another important problem is related to establishing the influence of space con-tamination on the optical properties of material and, therefore, obtaining data on the actual degradation of the optical prop‑erties of materials in long‑term flights re‑mains to be an urgent task.

Subjects related to behaviour of liquids and gases, as well as their solidification at microgravity take up one of the lead‑ing places in the space program. This is due both to practical requirements made of the service systems and the prospects of pro‑ducing unique material under the orbital flight conditions. Another motive for the interest in research in this area is the need to improve the «ground» technologies and to generate new knowledge base on a cor‑

кривої утомленості. Отримані результати будуть використані при виборі конструкційних матеріалів космічного призначення з числа тих, що вже є і при виборі шляхів створення нових матеріалів.

Інша важлива проблема пов’язана із з’ясуванням впливу космічних забруднень на оптичні властивості матеріалів і тому отримання інформації про реальні зміни оптичних властивостей матеріалів при тривалих польотах залишається актуальним завданням.

Проблематика, пов’язана з поведінкою рідин і газів, а також з їх твердінням в умовах мікрогравітації, займає одне з провідних місць в космічній програмі. Це обумовлено як практичними вимогами до службових систем, так і перспективою отримання унікальних матеріалів в умовах орбітального польоту. Інтерес до досліджень в даній галузі стимулюється і вдосконаленням «земних» технологій і необхідністю нових знань на підставі

Процес перемішування незмішуваних рідин і утворення шаруватих структур в невагомості:а) відсутність зовнішнього збудження; b) вібраційний вплив, c) резонансна вібраційна дія

Process of mixing of immiscible liquids and formation of layered structures at zero gravity: a) absence of external excitation; b) vibration impact; c) resonance vibration impact






2�

коректного вивчення чинників, пов’язаних з гравітаційною конвекцією.

Орбітальні дослідження динаміки рідин і процесів твердіння покликані послужити поштовхом до розвитку наземних технологій в електроніці, металургії, машинобудуванні, енергетиці і забезпечити наукові основи отримання унікальних механізмів гравічутливих процесів.

Аналіз результатів більш ніж 30‑річних досліджень показує, що незважаючи на ряд цікавих і важливих наукових досягнень (отримання деяких напівпровідникових кристалів, композиційних матеріалів з поліпшеною структурою і властивостями, виявлення нових закономірностей тепломасопереносу), дані результати експериментів не завжди допускають однозначність трактування, а у ряді випадків суперечать один одному, тому проблема в цілому далека від остаточного рішення.

В галузі досліджень фізико-хімічних процесів в умовах мікрогравітації однією з актуальних задач є вирощування

rect study of the factors related to the grav‑itational convection.

Orbital studies of liquid dynamics and solidification processes are expected to cre‑ate an impetus for development of ground technologies in electronics, metallurgy, me‑chanical engineering, power generation and provide scientific fundamentals to establish unique mechanisms of the gravisensitive processes.

Analysis of the results of more than 30 years of research indicates that despite a number of interesting and important scien‑tific achievements (producing some semi‑conductor crystals, composite materials with an improved structure and properties, and establishing new regularities of heat‑mass transfer), obtained experimental re‑sults do not always have an unambiguous interpretation, and in a number of cases

Пузирковий «рій», що виникає в умовах невагомості при високочастотних вібраційних впливах

Bubble “cluster” which forms at zero gravity at high-frequency vibration impact

Накідна камера для зварювання трубопроводуLocal chamber for pipeline welding

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жен

ь в

галу

зях

косм

ічно

го м

атер

іало

знав

ства

та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

2�

кристалів високої якості з рівномірним розподілом компонентів. Рішення цієї задачі припускає постановку різнопланових експериментів як в галузі власне вирощування кристалів різних матеріалів, так і в галузі гідромеханіки і тепломасопереносу. В науковому плані дана проблема припускає опис трьох взаємозв’язаних процесів: об’ємних процесів тепломасопереносу в рідкій фазі перед фронтом кристалізації, поверхневих процесів на фазовій межі кристал‑розплав, умов морфологічної стійкості фазової межі, іншими словами – це дослідження впливу руху розплаву на формування кристалічної структури. Таким чином, експерименти на орбіті направлені на з’ясування специфічного впливу тепломасопереносу та мікрогравітації на структуру і властивості одержуваного кристалічного матеріалу.

Заплановані експерименти дозволять одержати принципово нові результати в галузі фізики твердіння і, зокрема, відповісти на наступні питання:

• яка роль особливостей тепломасопереносу в умовах мікрогравітації у формуванні початкових стадій втрати стійкості плоского фронту кристалізації;

• як впливають умови мікрогравітації на закономірності захоплення і відштовхування чужорідних включень фронтом кристалізації;

are contradictory, so that the problem as a whole is far from solved.

In the field of investigation of physico-chemical processes at microgravity, one of the urgent problems is growing high‑qual‑ity crystals with a uniform distribution of components. Solving this problem involves staging diverse experiments, both in the field of actual growing of crystals of differ‑ent materials, and in the field of hydrome‑chanics and heat‑mass transfer. In scientific terms the problem involves description of three interrelated processes, namely bulk processes of heat‑mass transfer in the liq‑uid phase ahead of the solidification front, surface processes on the crystal‑melt inter‑phase, conditions of morphological stabil‑ity of the interface, in other words these are studies of the influence of melt move‑ment on the crystalline structure forma‑tion. Thus, experiments in orbit are aimed at clarifying the specific influence of heat‑mass transfer and zero gravity (micrograv‑ity) on the structure and properties of the produced crystalline material.

Scheduled experiments will yield funda‑mentally new results in the field of solidifi‑cation, and, in particular will provide a re‑ply to the following questions:

• what is the role of the features of heat‑mass transfer at zero gravity (microgravity) in formation of the initial stages of the loss of stability of a planar solidification front;

• what is the influence of micrograv‑ity conditions on the regularities of entrap‑ment and repulsion of foreign inclusions by the solidification front;

Зразки електронно-променевого різання у невагомостіSamples of electron beam welding at zero gravity

Інструмент для зварювання електродами, які плавлятьсяTool for consumable electrode welding






2�

• які зміни тепломасопереносу в польотних умовах роблять вплив на структуру і розподіл компонентів і фаз в металевих шарах, у тому числі евтектичного типу;

• який вплив низькочастотних і ультразвукових коливань на структуру кристалічного матеріалу, одержаного методом направленої кристалізації;

• яка перспектива отримання однорідного кристалічного матеріалу шляхом використовування методу швидкої кристалізації перемішуваного розплаву.

Важливим напрямом досліджень є вивчення кріогенних рідин в умовах мікрогравітації. Майже невивченим залишається вплив мікрогравітації на такі актуальні процеси, як стійкість режиму кипіння до локальних температурних збурень і розповсюдження по поверхні нового режиму кипіння, що змінює старий при кризовому переході після втрати стійкості. В програмі також передбачається проведення науково‑дослідних робіт із вивчення впливу мікрогравітації й інших «космічних» чинників (вакууму в околиці орбітальної станції, корпускулярного опромінювання та ін.) на процеси, що відбуваються при паянні неметалевих матеріалів.

В Україні виконано великий обсяг фундаментальних і прикладних досліджень, направлених на створення технологій і апаратури для монтажу і ремонту в космосі крупногабаритних літальних апаратів тривалої дії. Сотні експериментів, проведених на Землі в умовах, що імітують космічні, і безпосередньо в космосі, дозволили накопичити великий досвід виконання в космосі зварювальних і інших робіт для більшості конструкційних матеріалів, що використовуються в космічних апаратах. Розроблено і випробувано в космосі спеціалізовану зварювальну апаратуру.

Цей напрям досліджень українських вчених є вже давно визнаним у всьому світі і провідним для України, у тому числі і для космічних технологій.

• what changes in the heat‑mass trans‑fer during the flight affect the structure and distribution of components and phases in metal alloys;

• what is the influence of low‑frequency and ultrasonic vibrations on the structure of crystalline material, produced by the method of directional solidification;

• what is the prospect for producing a homogeneous crystalline material by apply‑ing the method of rapid solidification of a stirred melt.

An important area of investigations is studying cryogenic liquids at micrograv‑ity. Still little studied is the influence of microgravity on such critical processes as stability of the boiling mode to local tem‑perature disturbances and propagation of a new boiling mode over the surface, which replaces the previous mode at a crisis transi‑tion after loss of stability. The program fur‑ther envisages conducting research work on studying the influence of microgravity and other «space» factors (vacuum in the vicin‑ity of the orbital station, radiation, etc.) on the processes proceeding at brazing of non‑metallic materials.

A large scope of fundamental and ap‑plied research has been performed in Ukraine, which are aimed at developing the technologies and hardware for mounting and repair in space of long‑term large‑sized vehicles. Hundreds of experiments conducted on the ground, under conditions simulating those of space, and directly in the space environment, allowed gaining ex‑tensive experience of performance of weld‑ing and other operations in space for the

Макет блоку циклічного навантаження установки «Цикл-1»A mock-up of cyclic loading assembly of Tsikl-1 unit

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жен

ь в

галу

зях

косм

ічно

го м

атер

іало

знав

ства

та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

30

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жень

в га

лузя

х ко

сміч

ного

мат

еріа

лозн

авст

ва та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

30

majority of structural materials, which are used in the space vehicles. Specialized weld‑ing hardware has been developed and tried out in space.

This direction of research conducted by Ukrainian scientists has been recognized worldwide a long time ago and is the princi‑pal area for Ukraine, in particular for space technologies.

Ukraine has significant achievements as regards development of the principles of de‑sign and technology of fabrication of large‑sized structures deployed in space, as well as defect diagnostics and determination of the stressed state.

These investigations and the developed instrumentation adapted to the structures, have no analogs in the world practice, when applied for diagnostics in the space envi‑ronment. Developed procedures and instru‑ments have commercial value, competitive‑ness and priority on the international scale.

New methods of indirect non-destruc-tive diagnostics will ensure the safe and longer operation of structures. The above factors reduce mission cost, enhance its in‑ternational recognition and attract inves‑tors and customers.

Further development of the work pre‑sented under the new space program will allow Ukraine preserving its leading role in the field of advanced space materials sci‑ence.

В Україні є значні напрацювання в розробці принципів побудови і технології виготовлення крупногабаритних конструкцій, розгорнутих у космосі, а також діагностики дефектів і визначення напруженого стану.

Дослідження і створені, адаптовані до конструкцій, прилади не мають аналогів в світовій практиці при їх використанні для діагностики в умовах космосу. Створені методики і прилади мають міжнародну комерційну цінність, конкурентоспроможність і пріоритет.

Нова безконтактна неруйнуюча діагностика забезпечить безаварійність і підвищений термін служби конструкцій. Вказані обставини знижують вартість місії, підвищують її міжнародний авторитет, привертають інвесторів і замовників.

Подальший розвиток представлених в рамках нової космічної програми робіт дозволить зберегти лідируючі позиції України в галузі перспективного космічного матеріалознавства.

Антенний агрегат багаторазового використанняз гостроспрямованим параболічним дзеркалом

Reusable deployable antenna structure with a sharply-focused parabolic mirror

Підготовка російсько-українських експерим

ентів на борту МКС

Preparation of Russian-Ukrainian experiments on board the ISS

3�

Осн

овні

нап

рям

и до

слід

жень

в га

лузя

х ко

сміч

ного

мат

еріа

лозн

авст

ва та

техн

олог

ійM

ain

rese

arch

are

as in

the

field

s of

spa

ce m

ater

ial s

cien

ce a

nd te

chno

logy

30

Підготовка російсько-українських експериментів на борту МКСPreparation of Russian-Ukrainian experiments on board the ISS

Підготовку програми наукових і технологічних експериментів на орбітальних космічних станціях розпочато в 1998 році згідно задач З(Н)КПУ на 1998‑2002 роки (розділ 3.3.4. Технологічні і наукові експерименти на борту орбітального дослідницького модуля). В 1999 році було розроблено і затверджено Президентом НАНУ і Генеральним директором НКАУ «Програму наукових досліджень і технологічних експериментів на орбітальних космічних комплексах».

На базі цієї програми і в результаті переговорів з російськими партнерами розроблено проект «Довгострокової програми спільних російсько‑українських наукових досліджень і технологічних експериментів на російському сегменті МКС» (РС МКС), в основу якої покладено пропозиції української

Preparation of a program of scientific and technological experiments in orbital space stations was started in 1998 in keep‑ing with the Tasks of the National Space Program of Ukraine for 1998‑2002 (Section 3.3.4. Technological and space experiments on broad the orbital research module). Pro‑gram of research and technological experi‑ments in orbital space complexes was put together and approved by the President of NASU and Director General of NSAU in 1999.

The Long‑term Program of Joint Rus‑sian‑Ukrainian Research and Technological Experiments in the ISS Russian Segment was developed as a result of negotiations with Russian partners. This joint program is based on the proposals of the Ukrainian side on performance of about 100 experi‑ments, involving about 40 Ukrainian or‑

Під

гото

вка

росі

йськ

о-ук

раїн

ськи

х ек

спер

имен

тів

на б

орту

МКС

Prep

arat

ion

of R

ussia

n-Uk

rain

ian

expe

rimen

ts o

n bo

ard

the

ISS

32

ganizations. Experiments were selected from those, which won the competition an‑nounced by the Co‑ordination Committee of NASU and NSAU on research and tech‑nological experiments in orbital space sta‑tions, headed by B. E. Paton, President of NASU.

The program was approved and accept‑ed as a Basic Program by the Resolution of the Joint Meeting of Rosaviakosmos and NSAU of 14.02.2002.

The Program includes 48 experiments in the following research areas:

• space biology and medicine;• space materials science and technol‑

ogy;• physico‑chemical processes at micro‑

gravity;• Earth and near‑Earth environment

studies;• astrophysics and exoatmospheric ob‑

servations.Ukrainian party is responsible, primar‑

ily, for development of scientific hardware and its ground‑based retrofitting, and the Russian party ensures integration of the sci‑entific hardware into the ISS RS, provides the required onboard resources and techni‑cal support of experiment performance.

Structure of Program management has now been formed, including units of NSAU, ISR of NASU‑NSAU, PSC SPC Kurs of NSAU, scientific and design organizations of Ukraine. Procedure of interaction of the Ukrainian and Russian organizations, also on NSAU‑FSA level, has been established.

сторони щодо проведення близько 100 експериментів за участю понад 40 українських організацій. Експерименти були відібрані з числа тих, які пройшли конкурс Координаційного комітету НАНУ і НКАУ із наукових досліджень і технологічних експериментів на орбітальних космічних станціях під головуванням Президента НАНУ Б. Є. Патона.

Програму схвалено і прийнято як базову Рішенням спільної наради Росавіакосмосу і НКАУ від 14.02.2002 р.

Програма включає 48 експериментів з наступних напрямів досліджень:

• космічна біологія і медицина;• космічні матеріалознавство і техно‑

логія;• фізико‑хімічні процеси в умовах

мікрогравітації;• дослідження Землі і ближнього

космосу;• астрофізика і позаатмосферна

астрономія.Українська сторона відповідальна,

в основному, за створення наукової апаратури та її наземне відпрацювання, а російська забезпечує інтеграцію наукової апаратури в PC МКС, доставляє наукову апаратуру на борт PC МКС, надає необхідні бортові ресурси і здійснює технічне забезпечення проведення експериментів.

На сьогоднішній день сформовано структуру управління програмою, яка включає підрозділи НКАУ, ІКД НАНУ‑НКАУ, ВАТ «НПК «Курс» НКАУ, наукові і конструкторські організації України. Налагоджено порядок взаємодії між українськими і російськими організаціями, а також на рівні НКАУ‑ФКА.

Виходячи зі стану підготовленості, наявності узгоджених документів, результатів проведених експертиз, визначено першу чергу спільних російсько‑українських космічних експериментів (КЕ), які можуть бути прийняті до реалізації на стадії




33

розгортання PC МКС (в його існуючій конфігурації) на період 2005‑2007 роки.

Зокрема до них віднесені:1. КЕ «Обстановка». В цьому

експерименті планується проведення досліджень плазмово‑хвильових процесів взаємодії МКС з іоносферою, вивчення природного коливання електромагнітного поля, а також коливання, викликаного антропогенною діяльністю і великими природними катастрофами на поверхні Землі. Широкий частотний і динамічний діапазон вимірювань польових характеристик, запропонований в даному експерименті дає можливість об’єднати в єдиний комплекс задачі локальної діагностики плазмового оточення МКС з дистанційним зондуванням іоносфери. Постановником космічного експерименту від Російської Федерації є Інститут космічних досліджень РАН, від України – Львівський центр Інституту космічних досліджень НАНУ і НКАУ. В експерименті беруть участь наукові організації Австрії, Болгарії, Великобританії, Угорщини, Німеччини, Польщі і Франції.

2. КЕ «Біополімер» (Головні постановники від України – Інститут високомолекулярної хімії НАНУ і Інститут урології НАНУ) передбачає створення біологічно активних полімерних матеріалів, стійких до біокорозії за рахунок структурно‑хімічної модифікації полімерів. Планується, що створені біологічно активні з’єднання підвищать надійність і довговічність функціонування станції і захистять космонавтів від токсичної дії біодеструкцій і їх метаболітів. Експеримент буде здійснено в кооперації з МДУ ім. М. В. Ломоносова. Передбачається широке вживання створюваних полімерів в інших галузях.

3. КЕ «Біосорбент» передбачає ство‑рення специфічних вуглецевих сорбентів і їх вживання в умовах космосу. Вони дадуть можливість лікувати методом екстракорпоральної детоксикації критич‑ні стани, які можуть виникати на фоні

Proceeding from the level of prepara‑tion, availability of co‑ordinated docu‑ments, results of expert examination, the first series of Russian‑Ukrainian space ex‑periments (SE) was determined, which can be accepted for implementation at the stage of deployment of ISS RS (in its current configuration) for the period of 2005‑2007.

This series includes, in particular: 1. SE Obstanovka. In this experiment it

is planned to investigate the plasma‑wave processes of ISS interaction with the iono‑sphere, study the natural vibrations of the electromagnetic field, as well as vibrations induced by anthropogenic activity and great natural disasters on the surface of the earth. A wide frequency and dynamic range of measurement of field characteristics pro‑posed in this experiment enables combining in one package the problems of local diag‑nostics of ISS plasma environment and re‑mote sensing of the ionosphere. Principal Investigator of the space experiment from the Russian Federation is the Institute of Space Research of the Russian Academy of Science and from Ukraine ‑ Lviv Center of the Institute for Space Research of the National Academy of Ukraine and the Na‑tional Space Agency of Ukraine. Scientific organizations from Austria, Bulgaria, Great Britain, Hungary, Germany, Poland and France are involved in the experiment.

2. SE Biopolymer (PI from Ukraine are the Institute for High‑Molecular Chemis‑try of NASU and Institute for Urology of NASU) envisages development of bioactive polymer materials resistant to biocorrosion

Під

гото

вка

росі

йськ

о-ук

раїн

ськи

х ек

спер

имен

тів

на б

орту

МКС

Prep

arat

ion

of R

ussia

n-Uk

rain

ian

expe

rimen

ts o

n bo

ard

the

ISS

3�

due to structural‑chemical modification of the polymers. It is planned that the devel‑oped bioactive compounds will increase the reliability and operational life of the sta‑tion, and will protect the cosmonauts from the toxic action of biodegradation and its metabolites. The experiment will be per‑formed in cooperation with M. V. Lomono‑sov Moscaw State University. A wide appli‑cation of the developed polymers in other fields is envisaged.

3. SA Biosorbent envisages develop‑ment of specific carbonic sorbents and their application in space. The latter will enable treatment by extracorporeal detoxication of critical conditions, which may be triggered by stress during long‑term stay of man in space. Developed sorbents can be also used for biotechnological production of super‑pure materials at microgravity. Principal Investigator of the space experiment from Ukraine in the Institute for Problems of Sorption and Problems of Endoecology, and from Russia ‑ Russian Public Stock Com‑pany Biopreparat, State Scientific Center of the Russian Federation and the Institute for Medico‑Biological Problems of the Rus‑sian Academy of Sciences.

4. The objective of SE Material-Tertya is establishing the influence of space factors on the coefficients of friction and mecha‑

стресу при тривалому перебуванні людини в космосі. Створені сорбенти можуть також застосовуватись для біотехнологічного отримання особливо чистих речовин в умовах мікрогравітації. Головним постановником космічного експерименту від України є Інститут проблем сорбції і проблем ендоекології, а від Російської Федерації – Російське акціонерне товариство «Біопрепарат», Державний науковий центр Російської Федерації і Інститут медико‑біологічних проблем РАН.

4. Метою експерименту КЕ «Мате-ріал-Тертя» є встановлення впливу чинників космічного простору на коефіцієнти тертя і механізми зношування нових антифрикційних сплавів, керамік і матеріалів, що використовують само‑організуючі неорганічні системи; визначення адекватності характеристик тертя і зношування ідентичних матеріалів в умовах космічного польоту і в наземних спеціалізованих лабораторіях; визначення тріботехнічних характеристик цих матеріалів і покриттів. Даний експеримент викликав великий інтерес, про що свідчить участь в ньому близько 20 організацій і інститутів Росії, України, Білорусі.

5. КЕ «Трубка» направлено на розробку і дослідження параметрів малогабаритних і мініатюрних теплових труб для систем охолоджування і термостабілізації космічних приладів і апаратури. Результати експерименту повинні зробити істотний внесок в теорію тепломасообміну. Вони будуть корисні при конструюванні систем охолоджування і термостабілізації космічних об’єктів супутникової апаратури, висотної авіації, ракетної техніки, а також при створенні високоефективних теплообмінних пристроїв.

6. КЕ «Пента-втомленість» направ‑лено на дослідження впливу чинників космічного простору на характеристики опору втомному руйнуванню матеріалів безпосередньо у відкритому космосі і зіставленні цих даних з даними,

Макет модульного вузла тертя багатопозиційного бортового трибометру та пара тертя «Диск-кулька»

Mock-up of a modular friction component of a multi-posi-tion on-board tribometer and “Disk-ball” friction pair




3�

nism of wear of advanced antifriction alloys, ceramics and material, using self‑organizing inorganic systems, determination of the ad‑equacy of the characteristics of friction and wear of identical material in a space flight and in ground‑based specialized laborato‑ries, establishing the tribotechnical char‑acteristics of these materials and coatings. This experiment attracted a lot of interest, which is indicated by participation of about 20 organizations and institutes from Russia, Ukraine and Byelorussia.

5. SE Trubka is aimed at development and investigation of the parameters of small‑sized and miniature heat pipes for the system of cooling and thermal stabilization of space instruments and hardware. Experi‑mental results should make a significant contribution into the theory of heat‑mass transfer. These results will be useful in de‑signing systems of cooling and thermal sta‑bilization of space vehicles, satellite instru‑mentation, high‑altitude aircraft, rockets, as well as in development of highly‑efficient heat‑exchangers.

6. SE Penta-Vtomlennist is aimed at studying the influence of space factors on the characteristics of fatigue fracture resis‑tance of materials directly in outer space and comparison of these data with those obtained at modeling of space factors in the laboratory, in order to establish the degree of their adequacy. It is intended to conduct long‑term exposure of material samples in outer space for post‑flight ground‑based testing, in order to establish the influence of the actual space factors on the charac‑teristics of their cyclic strength and fatigue life.

7. SE Morfos is aimed at studying the process of growing crystals of model mate‑rials by directional solidification with di‑rect videorecording of the morphology of the solid‑liquid interphase at microgravity.

It is intended to obtain experimental and theoretical data on the problem of ma‑terial solidification under the action of vari‑ous factors, dependent on the level of grav‑ity and convection flows of the melt.

одержаними при імітації чинників космічного простору в лабораторних умовах, з метою встановлення ступеня їх адекватності. Передбачається тривале експонування зразків матеріалів у відкритому космосі для післяполітних наземних випробувань, з метою вивчення впливу реальних чинників космічного простору на характеристики їх циклічної міцності і довговічності.

7. КЕ «Морфос» передбачає дослід‑ження процесу вирощування кристалів модельних речовин шляхом направленої кристалізації з безпосередньою відеореєстрацією морфології межі розділу твердої і рідкої фаз в умовах мікрогравітації.

Передбачено отримання експеримен‑тальних і теоретичних даних з проблеми твердіння матеріалів в умовах дії різних чинників, залежних від рівня сил тяжіння і конвекційних потоків розплаву.

Головними постановниками експери‑менту «Морфос» є Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова, Інститут електро‑зварювання ім. Є. О. Патона, НАНУ і Центральний науково‑дослідний інститут машинобудування (ЦНДІМАШ, РФ).

8. За допомогою КЕ «Планетарний моніторинг – Спектрометр-полярі-метр» передбачено здійснення моніторингу атмосфери Землі з борту МКС. Ультрафіолетовий спектро‑

Загальний вигляд робочого блоку установки для кристалізації об’ємних зразків

General view of the working module of a unitfor bulk sample solidification

Під

гото

вка

росі

йськ

о-ук

раїн

ськи

х ек

спер

имен

тів

на б

орту

МКС

Prep

arat

ion

of R

ussia

n-Uk

rain

ian

expe

rimen

ts o

n bo

ard

the

ISS

3�

Principal Investigators of Morphos ex‑periment is G. V. Kurdyumov Institute for Metal Physics, E. O. Paton Electric Weld‑ing Institute of NASU and Central Re‑search Institute for Mechanical Engineer‑ing (TSNiimash, RF).

8. SE Planetarny Monitoring - Spec-trometr-polyarimetr envisages monitoring the Earth atmosphere from the ISS. Ultra‑violet spectral polarimeter proposed as part of this space experiment, is designed for measurement of the intensity, degree of po‑larization and position of polarization plane of solar radiation reflected by upper layers of planet atmospheres, and intensity of so‑lar radiation in the range of wave lengths of 220 ‑ 300 nm. It will enable obtaining data required for studying the physical and op‑tical properties of aerosol component of the upper atmospheric layers, including terres‑trial atmosphere for altitudes above 30 km. Experimental results will be of essential im‑portance for such disciplines as geophysics and aerophysics, and investigation of cli‑matic changes.

Principal Investigator from Ukraine is the Main Astronomic Observatory of NASU, and from Russia – Institute for Space Research of the Russian Academy of Science.

The first experimental series also in‑cludes SE Penta‑kypinnya, Tekhnologia, Biolaboratoria, Kiltse, but their implemen‑tation will be possible at further stages of deployment of the ISS research modules.

• SE Penta-kypinnya is a group of ex‑periments, which consist of three separate

series. The first stage consists of experi‑ments on studying liquid helium boil‑ing. Later on it is intended to broad‑en the range of SE tasks, complement‑ing it with funda‑mental and applied studies of physics of various liquids, in particular, under

поляріметр, запропонований в рамках цього космічного експерименту, призначений для вимірювання інтенсивності, ступеня поляризації і положення площини поляризації відображеного верхніми шарами планетних атмосфер сонячного випромінювання та інтенсивності випромінювання Сонця в інтервалі довжин хвиль 220‑300 нм. Він дозволить отримати дані, необхідні для вивчення фізичних і оптичних властивостей аерозольної складової верхніх шарів атмосфер, у тому числі і земної атмосфери, для висот понад 30 км. Результати експерименту матимуть істотне значення для таких галузей знань як геофізика і фізика атмосфери Землі, досліджень кліматичних змін.

Головним постановником експе‑рименту від України є Головна астрономічна обсерваторія НАНУ. Від Російської Федерації ‑ Інститут космічних досліджень РАН.

До першочергових належать і КЕ «Пента‑кипіння», «Технологія», «Біолабораторія», «Кільце», але їх реалізація можлива на подальших етапах розгортання дослідницьких модулів МКС.

• КЕ «Пента-кипіння» – є групою експериментів, що складаються з трьох окремих серій. На першому етапі передбачено експерименти з вивчення кипіння рідкого гелію. Надалі планується розширити коло завдань КЕ, доповнивши його фундаментальними і прикладними дослідженнями з фізики різних рідин, зокрема, в умовах заданої по напряму і величині гравітації, з істотною візуалі‑зацією процесів. Ці дослідження зумовлені основни‑ми областями вживання кріо‑генних рідин




3�

the conditions of gravity of an assigned di‑rection and magnitude, where process visu‑alization is essential. These investigations are necessitated by the main areas of apply‑ing cryogenic liquids in modern and future space flights:

‑ use of cryogenic liquids as a highly‑ef‑ficient rocket fuel (hydrogen‑oxygen);

‑ use of liquid helium as the main cool‑ing agent to reach the necessary low tem‑peratures, thus ensuring better parameters of IR receivers and space telescopes, super‑conductivity of powerful onboard magnetic systems, onboard quantum detectors of the magnetic field (squids), quantum low‑noise amplifiers of telecommunication systems. and in the future also onboard quantum

в сучасних і перспективних космічних польотах:

• застосування кріогенних рідин як високоефективного ракетного палива (водень‑кисень);

• застосування рідкого гелію як основного холодоагенту для досягнення необхідних низьких температур, що забезпечує кращі параметри ІЧ приймачів і космічних телескопів, забезпечується надпровідність могутніх бортових магнітних систем, бортових квантових детекторів магнітного поля (сквидів), квантових малошумлячих підсилювачів телекомунікаційних систем, а в майбутньому і бортових квантових комп’ютерів. Головними постановниками

Під

гото

вка

росі

йськ

о-ук

раїн

ськи

х ек

спер

имен

тів

на б

орту

МКС

Prep

arat

ion

of R

ussia

n-Uk

rain

ian

expe

rimen

ts o

n bo

ard

the

ISS

3�

computers. Principal Investigators for this experimental series are Physical‑Technical Institute for Low Temperatures (Ukraine) and TSNiimash (RF).

• SE Biolaboratoria is a group of ex‑periments (14), which are to be performed in a specialized onboard unit, that is devel‑oped through co‑operation of Ukrainian organizations. The main purpose of con‑ducting the experiments is investigation of biological effects of microgravity on the cell and molecular levels in bacteria of plants, animals and humans, in order to establish the mechanisms of the action of this space flight factor and developments of concepts of cell gravisensitivty proceeding from the obtained data. Performance of this experi‑ment will yield data on gravisensitive basic processes in cells, and help clarifying the mechanisms of cell gravisensitivity and un‑derstanding the role of gravity continuous‑ly present on the Earth during functioning of living systems. Fundamental data will be derived, which are required for develop‑ment of efficient space cell biotechnologies in the interests of biological science, medi‑cine and agriculture. Principal Investigator of SE from Ukraine is M. G. Kholodny In‑stitute for Botany of NASU and from Rus‑sian Federation ‑ Institute for Medical Bio‑logical Problems.

• SE Tekhnologia (PI are E. O. Paton EWI and RSC Energia) is aimed at pro‑ducing under microgravity by the method of containerless electron beam zone melting super pure semi‑conductor and composite materials more perfect than those made in ampoules.

• SE Kiltse is conducted with the aim of probing the space electric and magnet‑

цих серій експериментів є СКТБ ФТІНТ (Україна) і ЦНДІМАШ (РФ).

• КЕ «Біолабораторія» ‑ це група експериментів, які повинні виконуватися на спеціалізованій бортовій установці, що розробляється кооперацією українських організацій. Основною метою прове‑дення експериментів є дослідження біологічних ефектів мікрогравітації на клітинному і молекулярному рівнях у бактерій, рослин, тварин і людини з метою з’ясування механізмів дії цього чинника космічного польоту і розробки на основі результатів концепцій гравічутливості клітини. Виконання цього експерименту дозволить отримати дані про гравізалежні базові клітинні процеси, наблизитися до з’ясування механізмів гравічутливості клітини і до розуміння ролі постійно діючої на Землі сили тяжіння у функціонуванні живих систем. Будуть одержані фундаментальні дані, необхідні для розробки ефективних космічних клітинних біотехнологій в інтересах біологічної науки, медицини і сільського господарства. Головним постановником КЕ від України є Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАНУ, а від Російської Федерації – ДНУ РФ ІМБП РАН.

• КЕ «Технологія» (постановники: ІЕЗ ім. Є. О. Патона. і РКК «Енергія») направлений на отримання в умовах мікрогравітації методом безконтейнерної електронопроменевої зонної плавки досконаліших і надчистих напів‑провідникових і композиційних матеріалів.

• КЕ «Кільце» проводиться з метою зондування космічних електричних і магнітних полів в іоносфері Землі за допомогою імпульсного кільцевого пучка штучних заряджених частинок і, в ширшому значенні, дослідження фізичних властивостей іоносфери Землі. Головні організації: від України – Інститут космічних досліджень НАНУ‑НКАУ, від РФ – Інститут космічних досліджень РАН.




3�

Відбір перерахованих вище космічних експериментів здійснювався, в першу чергу, з урахуванням їх науково‑практичного значення, зацікавленості в їх здійсненні відповідних російських організацій‑партнерів, а також обмежень ресурсами PC МКС.

Наразі розгорнута підготовка цих експериментів: розроблено конструк‑торську документацію, виготовлено наземні макети, узгоджуються технічні деталі з російськими колегами.

В різних стадіях опрацювання знаходиться друга черга експериментів (16 проектів), в яку відібрані:

в області космічної біології – проект «Біомедконтроль» (Тромб) – дослідження впливу чинників космічного польоту на процеси утворення тромбів в крові людини;

в області космічного матеріалознавства і технології проекти:

• «Дифузія‑Моно» ‑ мікроскопічні механізми дифузії в розплавах в умовах мікрогравітації;

• «Матеріал‑Паяння» ‑ дослідження капілярних властивостей металевих розплавів і процесів змочування і

ic fields in the Earth ionosphere, using a pulsed circular beam of artificially charged particles and, in a broader sense, studying the physical properties of the Earth iono‑sphere. PI: from Ukraine ‑ Institute for Space Research of NASU‑NSAU, from RF ‑ Institute for Space Research of RAS.

Selection of the above space experi‑ments was conducted, primarily, from the view point of their scientific and practical value, interest of the respective Russian or‑ganization‑partners to performance of these experiments, their limitations, as well as ISS resources.

Preparation for these experiments has already begun, namely design documenta‑tion has been developed, ground mock‑ups have been made and technical details are being co‑ordinated with the Russian col‑leagues.

The second experimental series (16 projects) is being elaborated, for which the following experiments were selected:

In the field of space biology – project Biomedkontrol (Tromb) – investigation of the influence of space flight factors on the processes of thrombus formation in human blood;

Під

гото

вка

росі

йськ

о-ук

раїн

ськи

х ек

спер

имен

тів

на б

орту

МКС

Prep

arat

ion

of R

ussia

n-Uk

rain

ian

expe

rimen

ts o

n bo

ard

the

ISS

�0

паяння неметалевих матеріалів в умовах мікрогравітації;

• «Матеріал‑Пріоритет» – розробка космічних технологій отримання матеріалів нових класів для інфрачервоної і радіаційностійкої електроніки;

• «Ресурс» – дослідження динаміки деградації матеріалів і конструкцій під впливом чинників космічного простору;

• «Барокамера» – організація на борту PC МКС багатофункціональної камери для проведення експериментів в контрольованій атмосфері, вакуумі і надглибокому вакуумі без виходу операторів у відкритий космос;

• «Покриття» – використання елект‑ронно‑променевих технологій для отри‑мання покриттів і нероз’ємних з’єднань в космосі;

• «Ремонт» – матеріали і технологічні процеси для монтажних і ремонтних робіт в умовах космосу з використанням металевих розплавів;

в області дослідження Землі і ближнього космосу проекти:

• «Інфрамон» – інфрачервоний моні‑торинг атмосфери Землі і навколоземного простору дистанційними методами;

In the fields of space material science and technology the projects are as follows:

• Diffusia‑Mono – microscopic mecha‑nisms of diffusion in melts at microgravity;

• Material‑Payannya – studying capil‑lary properties of metal melts and processes of wetting and brazing of nonmetallic mate‑rials at microgravity;

• Material‑Prioritet – development of space technologies of producing materials of new classes for infrared and radiation‑re‑sistant electronics;

• Resurs – studying the dynamics of degradation of materials and structures un‑der the influence of space factors;

• Barocamera – mounting on board the RS ISS a multifunctional chamber for conducting experiments in a controlled at‑mosphere, vacuum and super‑high vacuum without operator EVA;

• Pokryttya – use of electron beam technologies to produce coatings and per‑manent joints in space;

• Remont – materials and technologies for mounting and repair work in space, us‑ing metal melts.

In the field of studying the Earth and nearEarth environment the projects are the following:




��

• Inframon – infrared monitoring of the atmosphere of the Earth and near‑Earth en‑vironment by remote methods;

• Poverkhnya – remote sensing of the surface and subsurface regions of the Earth and its water areas;

• Zblyzhenia – studying the approach of orbital debris to space vehicles,

In the fields of astrophysics and exoatmospheric astronomy the projects are as follows:

• Soya‑M – measurement of solar brightness oscillation;

• Diametr – space experiment on mea‑surement of Sun’s disc diameter and shape;

In the field of space solar power the projects are as follows:

• Tros – a group of experiments on studying the dynamics of SV‑cable‑tether‑SV system (studying the properties of ca‑ble‑tether;

• Fotoelement – studying the charac‑teristics of solar batteries with promising structures of photo‑cells and solar radiation concentrators.

Realization of the Ukrainian‑Russian program will enable pursuing investigation of microgravity environment for develop‑ment of fundamental science and applica‑tions. Progress of investigations and prepa‑ration for space experiments are discussed in Russian‑Ukrainian seminars and annual‑ly reported in All‑Ukraine Conferences on space research. Realization of first experi‑ments is scheduled for the end of 2006.

• «Поверхня» – дистанційне зонду‑вання поверхні і приповерхневих областей Землі і її акваторій;

• «Зближення» – дослідження збли‑жень орбітальних уламків з космічними апаратами;

в області астрофізики і позаатмосферної астрономії проекти:

• «Соя‑М» – вимірювання сонячних осциляцій яскравості;

• «Діаметр» – космічний експеримент із вимірювання діаметру і форми диска Сонця;

в області космічної геліоенергетики проекти:

• «Трос» – група експериментів із вивчення динаміки системи КА‑кабель‑трос‑КА (вивчення властивостей кабелю‑тросу);

• «Фотоелемент» – дослідження характеристик сонячних батарей з перспективними структурами фото‑елементів і з концентраторами сонячного випромінювання.

Реалізація українсько‑російської програми дасть змогу продовжити вивчення умов мікрогравітації для розвитку фундаментальної науки та прикладних застосувань. Хід досліджень та підготовка космічних експериментів обговорюють на російсько‑українських семінарах та щорічно доповідаються на всеукраїнських конференціях з космічних досліджень. Реалізацію перших експериментів заплановано на кінець 2006 року.

Наз

емні

екс

пери

мен

ти в

гал

узях

кос

міч

ної б

іоло

гії, ф

ізик

и та

мат

еріа

лозн

авст

ва (2

002-

2004

рок

и)Gr

ound

-bas

ed e

xper

imen

ts in

the

field

s of

spa

ce b

iolo

gy, p

hysic

s an

d m

ater

ials

scie

nce

(200

2-20

04)

�2

Наземні експерименти в галузях космічної біології, фізики та матеріалознавства (2002-2004 роки)

Протягом 2002‑2004 років українськими дослідницькими організаціями виконувався 41 проект в галузі космічних досліджень за грантами, наданими Урядом США. Згідно з умовами Листа‑договору між НАСА та НКАУ космічні агентства здійснили відбір наданих проектів, які фінансуються за сприяння Науково‑технічного центру України (НТЦУ). Після закінчення робіт передбачено спільне обговорення результатів досліджень та вирішення питання щодо подальшої співпраці.

1. Біологія клітини в умовах мікрогравітації

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Дослідження метаболізму кальцію та стану

цитоскелету клітин рослинІнститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України

NN-01(К)

2 Фізико-хімічні властивості біологічних мембран в умовах мікрогравітації

Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України

NN-03(К)

3 Вплив мікрогравітації на ріст, структуру та функцію нервових та ендокринних трансформованих клітин

Інститут фізіології ім. О.О. Богомольця, НАН України

NN-02(К)

4 Вплив імітованої мікрогравітації на клітини, що продукують антитіла

Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України

NN-05(К)

5 Дослідження впливу мікрогравітації та гіпергравітації на передачу нервового сигналу і властивостей біологічних мембран

Інститут біохімії ім. О.В. Палладіна НАН України

NN-06(К)

6 Роль вторинних посередників у трансдукції сигналів при адаптації метаболізму рослин до умов невагомості

Національний університет «Києво-Могилянська академія», Інститут фізіології рослин та генетики НАН України

NN-07(К)

7 Вплив мікрогравітації на кінетику та трофіку рослинних меристем

Інститут клітинної біології та генної інженерії НАН України

NN-10(К)

8 Структурно-метаболічні аспекти вуглеводного метаболізму в умовах мікрогравітації

Інститут ботаніки ім. М.Г. Холодного НАН України

NN-12(К)

9 Цитологічні механізми гравітаційно-залежних змін у кістковому скелеті

Інститут зоології ім. І.І. Шмальгаузена НАН України

NN-22(К)

2. Використання магнітних полів для досліджень гравітропізму рослин

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Вивчення гравітропізму рослин під впливом

високоградієнтних магнітних полівІнститут фізики НАН України NN-13(К)

3. Біологія розвитку та тривалість життя в умовах космічного польоту

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Дослідження впливу мікрогравітації на

фотосинтезІнститут фізіології рослин та генетики НАН України; Інститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України

NN-04(К)

Назем

ні експерименти в галузях косм

ічної біології, фізики та м

атеріалознавства (2002-2004 роки)Ground-based experim

ents in the fields of space biology, physics and materials science (2002-2004)

�3

Ground-based experiments in the fields of space biology,physics and materials science (2002-2004)

Ground-based experiments in the fields of space biology,physics and materials science (2002-2004)

During 2002 ‑ 2004 Ukrainian research organizations fulfilled 41 projects in the field of space research using the grants, provided by US Government. In keeping with the conditions of the Memorandum of Understanding between NASA and NSAU, the space agencies made a selection from the submitted projects for funding with the assistance of Scientific and Technical Center of Ukraine (STCU). After completion of the work, it is intended to have a joint discussion of the investigation results and addressing the issues of further co‑operation.

1. Cell biology at microgravity

# Project title Performer Grant #1 Investigation of calcium metabolism and condition of

cytoskeleton of plant cellsM. G. Kholodny Institute for Botany NASU

NN-01(К)

2 Influence of microgravity on growth, structure, and functions of nervous, endocrine and transformed cells

O. O. Bogomolets Institute for Physiology NASU

NN-02(К)

3 Physical-chemical properties of biological membranes at microgravity

M. G. Kholodny Institute for Botany NASU

NN-03(К)

4 Influence of simulated microgravity on cells producing anti-bodies

O. V. Palladin Institute for Biochemistry NASU

NN-05(К)

5 Investigation of the influence of microgravity and hyper-gravity on nervous signal transmission and properties of biological membranes


NN-06(К)

6 Role of secondary messengers in signal transduction at plant metabolism adaptation to zero gravityі

National University Kyiv-Mogyla Acad-emy, Institute for Plant Physiology and Genetics NASU

NN-07(К)

7 Influence of microgravity on kinetics and trophy of plant meristems

Institute for Cell Biology and Genetic Engineering NASU

NN-10(К)

8 Structural-metabolic aspects of carbohydrate metabo-lism at microgravity


NN-12(К)

9 Cytological mechanisms of gravity-dependent changes at bone skeleton

I. I. Shmalgausen Institute for Zoology NASU

NN-22(К)

2. Use of magnetic fields to investigate the gravitropism of plants

# Project title Performer Grant #1 Study of plant gravitropism under the influence of the

high-gradient magnetic fieldsInstitute for Physics NASU NN-13(K)

3. Developmental biology and life expectancy in a space flight

# Project title Performer Grant #1 Investigation of the influence of microgravity on photo-

synthesisInstitute for Plant Physiology and Genet-ics NASU, M. G. Kholodny Institute for Botany NASU

NN-04(K)

2 Investigation of the influence of microgravity on the generative phase of plant onthogenesis


NN-08(K)

Наз

емні

екс

пери

мен

ти в

гал

узях

кос

міч

ної б

іоло

гії, ф

ізик

и та

мат

еріа

лозн

авст

ва (2

002-

2004

рок

и)Gr

ound

-bas

ed e

xper

imen

ts in

the

field

s of

spa

ce b

iolo

gy, p

hysic

s an

d m

ater

ials

scie

nce

(200

2-20

04)

��


генеративну фазу онтогенезу рослинІнститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України

NN-08(К)

3 Дослідження впливу мікрогравітації на ріст та розвиток орхідних

Національний ботанічний сад ім. М. М. Гришка НАН України

NN-15(К)

4 Вплив факторів космічного польоту на особливості старіння та тривалість життя

Інститут геронтології АМН України NN-20(К)

5 Протонема мохів як модельний об’єкт дослідження ролі гравітації у ростових і морфогенетичних процесах рослин

Інститут екології Карпат НАН України NN-09(К)

6 Вплив мікрогравітації на формування пухлин в рослинах з використанням моделі індукції корончастих галів за допомогою Agrobacterium tumefaciens

Інститут фізіології рослин та генетики НАН України

NN-11(К)

4. Функціональний стан та динаміка популяцій грибів, бактерій (патогенних, симбіотичних та асоціативних) та вірусів, їх взаємовідносини з рослинами, тваринами та людиною в умовах мікрогравітації

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Дослідження стійкості інфікованої вірусом

пшениці в умовах мікрогравітаціїКиївський національний університет ім. Тараса Шевченка

NN-14(К)

2 Молекулярно-генетичні процеси у бактерій мікрокосму в умовах мікрогравітації

Інститут молекулярної біології та генетики НАН України

NN-16(К)

3 Вплив факторів космічного польоту на біологічні властивості мікрофлори людини

Інститут урології та нефрології НАН України

NN-24(К)

5. Пребіотичнй синтез та екзобіологія

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Захисні особливості грибних (лишайникових)

структур в умовах космосуІнститут ботаніки ім. М. Г. Холодного НАН України

NN-18(К)

6. Космічні матеріали та технології

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Розвиток науково-технологічних основ розробки

досконалих напівпровідників та композитних матеріалів в космосі та створення спеціалізованої технологічної апаратури

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України

NN-30(К)

2 Розробка методів та компактної апаратури для контролю дефектності та напруженого стану зварних елементів конструкцій , які експлуатуються в космосі, на основі застосування струмовихорного та голографічного методів

Інститут електрозварювання ім. Є. О. Патона НАН України

NN-33(К)

3 Вивчення капілярних властивостей металічних сплавів та процесів змочування та пайки неметалічних матеріалів в умовах мікро гравітації

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України

NN-35(К)

Назем





��

# Project title Performer Grant #3 Influence of microgravity on growth and development of

orchid plantsM. M. Gryshko National Botanical Gar-den NASU

NN-15(K)

4 Influence of space flight factors on the features of age-ing and life span

Institute for Gerontology of Acad. Med. Sci. of Ukraine

NN-20(K)

5 Moss protonema as a model object of investigation of the role of gravity in growth and morphogenesis processes in plants

Institute for Ecology of the Carpathians NASU

NN-19(K)

6 Influence of microgravity on tumor formation in plants, using a model of crown gall induction by Agrobacterium tumefaciens

Institute for Plant Physiology and Genet-ics NASU

NN-11(K)

4. Functional state and dynamics of populations of fungi and bacteria (pathogenic, symbiotic and associated) and viruses, their interrelations with plants, animals and man at microgravity

# Project title Performer Grant #1 Investigation of the resistance of virus-infected wheat at

microgravityTaras Shevchenko Kiev State University NN-14(K)

2 Molecular-genetic processes in bacteria at microgravity Institute for Molecular Biology and Genetics NASU

NN-16(K)

3 Influence of space flight factors on biological properties of human resident microflora

Institute for Urology and Nephrology of the Acad Med. Sci of Ukraine

NN-24(K)

5. Prebiotic synthesis and exobiology

# Project title Performer Grant #1 Protective properties of fungus (lichen) structures in

spaceM. G. Kholodny Institute for Botany NASU

NN-18(K)

6. Space materials and technologies

# Project title Performer Grant #1 Development of scientific and technological fundamen-

tals of producing perfect semiconductor and composite materials in space and of specialized process equip-ment

E. O. Paton Electric Welding Institute, NASU

NN-30(K)

2 Development of methods and compact equipment, based on using holographic and eddy-current methods, for control of defectness and stressed state of welded elements of structures used in space

E. O. Paton Electric Welding Institute, NASU

NN-33(K)

3 Study of capillary properties of metal melts and pro-cesses of wetting and brazing of non-metal materials in microgravity

I. N. Frantsevich Institute for Problems of Materials Science NASU

NN-35(K)

Наз

емні

екс

пери

мен

ти в

гал

узях

кос

міч

ної б

іоло

гії, ф

ізик

и та

мат

еріа

лозн

авст

ва (2

002-

2004

рок

и)Gr

ound

-bas

ed e

xper

imen

ts in

the

field

s of

spa

ce b

iolo

gy, p

hysic

s an

d m

ater

ials

scie

nce

(200

2-20

04)

��

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту4 Розвиток космічних технологій обробки матеріалів

за допомогою методів спрямованої кристалізаціїНТСП «Міжнародний центр електронного матеріалознавства та прикладних проблем авіакосмічної техніки»

NN-36(К)

5 Розробка нового методу виробництва матеріалів в умовах мікрогравітації з використанням ультразвукового поля

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України

NN-32(К)

6 Дослідження In-situ процесу спрямованої кристалізації кристалічних матеріалів та композитів

Інститут металофізики ім. Г. В. Курдюмова НАН України

NN-31(К)

7 Розвиток фізико-хімічних та технічних основ виробництва металічних матеріалів з елементами самоорганізації для використання в екстремальних умовах

Інститут проблем матеріалознавства ім. І. М. Францевича НАН України

NN-34(К)

7. Дослідження Землі та навколоземного космосу

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Фундаментальна фізика та астрофізика на борту

МКС. Теоретичний базис для випробування загальної відносності та астрономічної підтримки Програми

Астрономічна обсерваторія Київського національного університету ім. Т. Г.Шевченка

NN-41(К)

2 Вивчення електромагнітного середовища МКС та сигналів

Львівський центр ІКД НАНУ-НКАУ NN-38(К)

3 Діполярна пилова плазма в умовах мікрогравітації

ІКД НАНУ-НКАУ NN-37(К)

4 Створення інформаційного середовища для розповсюдження нових ультразвукових технологій між українськими спеціалістами в галузі ультразвуку

ДП Науково-дослідний медико-інженерний центр «НОРТ» НАН України

NN-39(К)

8. Космічна біотехнологія


фізіологічний стан і відтворювальну здатність олігохет

Національний аграрний університет NN-17(К)

2 Дослідження процесів біомінералізації мікроводоростей в умовах мікрогравітації

Інститут біоколоїдної хімії ім. Ф. Д. Овчаренка НАН України

NN-19(К)

3 Дафнії як біотест на загальну токсичність та мутагенність об’єктів навколишнього середовища на космічних апаратах

Інститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України

NN-27(К)

9. Космічна медицина

Назем





��

# Project title Performer Grant #4 Development of space technologies of material pro-

cessing using directional crystallization methodsInternational Center for Electronic Ma-terials Science and Applied Problems of Aerospace Technology

NN-36(K)

5 Development of a new method for materials processing using ultrasonic field in microgravity

Kurdyumov Institute for Metal Physics NASU

NN-32(K)

6 In-situ observation of directional solidification of crys-talline substances and composites

Kurdyumov Institute for Metal Physics NASU

NN-31(K)

7 Development of physicochemical and engineering fun-damentals to produce metallic materials with elements of self-organisation for operation in extreme conditions

I. N. Frantsevich Institute for Problems of Materials Science NASU

NN-34(K)

7. Study of the Earth and near-Earth environment

# Project title Performer Grant #1 Fundamental physics and astrophysics on-board the

ISS: Theoretical basis for general relativity tests and astronomical support of the Program

Astronomical Observatory of Kyiv Taras Shevchenko University

NN-41(K)

2 Study of ISS electromagnetic environment and signals Lviv Center of Institute for Space Re-search NASU and NSAU

NN-38(K)

3 Dipolar Dusty Plasma in Microgravity Conditions Institute for Space Research NASU and NSAU

NN-37(K)

4 Creation of information environment for spreading of the new ultrasound technologies among the Ukrainian ultrasound specialists

NORT State Research and Development Medical Engineering Center NASU

NN-39(K)

8. Space biotechnology

# Project title Performer Grant #1 Influence of microgravity on physiological state and

reproductive ability of oligochetaeNational Agricultural University NN-17 (K)

2 Study of the processes of microalga biomineralization in microgravity

F. D. Ovcharenko Institute for Biocolloid Chemistry NASU

NN-19 (K)

3 Daphnia as biotest of general toxicity and mutageneity of the environment in space vehicles


NN-27(K)

9. Space medicine

# Project title Performer Grant #1 Influence of spaceflight factors on processes of throm-

bus formation and destruction in human bloodO. V. Palladin Institute of Biochemistry NASU

NN-23(K)

2 Study the influence of microgravity on bone tissue and protective effects of gas mixtures with low oxygen content on osteopenia development

A. A. Bogomolets Institute of Physiology NASU

NN-26(K)

Наз

емні

екс

пери

мен

ти в

гал

узях

кос

міч

ної б

іоло

гії, ф

ізик

и та

мат

еріа

лозн

авст

ва (2

002-

2004

рок

и)Gr

ound

-bas

ed e

xper

imen

ts in

the

field

s of

spa

ce b

iolo

gy, p

hysic

s an

d m

ater

ials

scie

nce

(200

2-20

04)

��

№ Назва проекту Виконавець Номер гранту1 Вплив факторів космічного польоту на процеси

утворення і руйнування тромбів у крові людиниІнститут біохімії ім. О. В. Палладіна НАН України

NN-23(К)

2 Дослідження впливу мікрогравітації на кісткову тканину та профілактичну дію газових сумішей зі зниженим вмістом кисню на розвиток остеопенії

Інститут фізіології ім. О. О. Богомольця НАН України

NN-26(К)

3 Комп’ютерна оцінка настрою та працездатності людини

Інститут гігієни праці АМН України NN-28(К)

4 Розробка нових підходів до вивчення демінералізації кісток при космічних польотах

Науковий центр радіаційної медицини АМН України; Інститут геохімії, мінералогії та рудоутворення НАН України

NN-21(К)

5 Вплив умов космічного польоту на стан мікроциркуляції та реологічні властивості крові у людини

Інститут геронтології АМН України NN-25(К)

Одержані результати в галузі науки про життя містять нову наукову інформацію для з’ясування клітинних та молекулярних механізмів гравічутливості живих істот на різних рівнях їх організації та меж фізіологічного гомеостазу клітини та організму, яка є важливою для розробки технологій контрольованих екологічних систем життєзабезпечення людини в космічних польотах, зокрема космічного рослинництва та ланки утилізації відходів, а також для потреб космічної медицини.

В галузі космічної фізики та матеріалознавства одержано принципово нові результати щодо перспектив кристалоутворення, поверхневих явищ та методів контролю дефектності матеріалів.

Матеріали систематично викладалися на міжнародних форумах з відповідних напрямів та публікуються в наукових виданнях. Отримання грантів сприяло розширенню міжнародного співробітництва українських вчених та їх визнанню світовою науковою спільнотою, значному покращенню матеріально‑технічної бази для проведення досліджень з космічної біології, біотехнології, медицини, фізики та матеріалознавства.

Протягом 2003 ‑ 2004 років українські вчені брали участь у наукових форумах ‑ 34‑ій, 35‑ій Науковій асамблеї КОСПАР (Хьюстон, США, 2002; Париж, Франція, 2004), 23‑му, 24‑му та 25‑му щорічному симпозіумі з гравітаційної фізіології (Стокгольм, Швеція, 2002; Лос‑Анджелес, США, 2003; Москва, Росія, 2004), Російській конференції з міжнародною участю «Організм та навколишнє середовище» (Москва, Росія, 2003) та 19‑му щорічному з’їзді Американського товариства з гравітаційної та космічної біології (Хантсвіл, США, 2003).

Назем





��

# Project title Performer Grant #3 Computer evaluation of man’s mood and performance Institute for Occupational Health AMS of

UkraineNN-28(K)

4 Development of new approaches for study of bone demineralization during space flight

Research Center for Radiation Medicine AMC of Ukraine, Institute of Geochemis-try and Mineralogy NASU

NN-21(K)

5 Influence of spaceflight factors on blood microcircula-tion and its rheological properties in humans

Institute for Gerontology of AMS of Ukraine

NN-25(K)

Obtained results in the field of life sciences contain new information to clarify the cell and molecular mechanisms of gravisensitivity of living beings at different levels of their organization and limits of physiological homeostasis of the cell, which is important for development of the technologies of controlled ecologically‑safe systems of life support of man in space flights, in particular, space plant growing and stage of waste utilization, as well as for the needs of space medicine.

In the field of space physics and materials science fundamentally new results were ob‑tained as to the prospects for crystal formation, surface phenomena and methods to con‑trol material defect level.

These materials were reported on a regular basis in international forums in the respec‑tive areas and are published in scientific sources. Obtaining the grants promoted wid‑ening of international collaboration of Ukrainian scientists and their recognition by the world scientific community, significant improvement of the material‑technical facilities for conducting research on space biology, biotechnology, medicine, physics and materials science.

In 2003 ‑ 2004 Ukrainian scientists participated in scientific forums of 34th and 35th COSPAR Scientific Assembly (Houston, USA, 2002; Paris, France, 2004), 23rd, 24th and 25th Annual Symposia on Gravitational Physiology (Stockholm, Sweden, 2002; Los‑Angeles, USA, 2003; Moscow, Russia, 2004), Russian Conference with International Par‑ticipation Organism and Environment (Moscow, Russia, 2003), and 19th Annual Confer‑ence of the American Society on Gravity and Space Biology (Huntsville, USA, 2003).

Українські дослідження на орбітальних космічних...

Documents

space physics

active space experiments

promising space experiments

fields of space biology

national space programs

space era ukrainian

research program

nearearth space zarnitsa