Спойлер: шампунь.
Не спрашивайте, что исследуют на Международной космической станции, потому что там исследуют всё. МКС — огромная летающая лаборатория. Сейчас она обходится США в $3–4 млрд в год (и ещё в $1,5 млрд России).
Но NASA предпочитает вложить $150 млн в развитие государственно-частного партнерства на низкой околоземной орбите, чтобы к 2025 году снять станцию с довольствия, а в перспективе передать частным инвесторам и заказывать исследования у них. Бизнес уже сейчас использует для научно-исследовательских проектов МКС. Российский сегмент станции в том числе.
Возможности и лаборатории
Страны-участники МКС позиционируют станцию как уникальную площадку для экспериментов благодаря микрогравитации: внутри невесомость, снаружи открытый космос.
Земное притяжение действует на станцию, но за счет очень высокой начальной скорости она будто бы постоянно падает на Землю и, грубо говоря, постоянно промахивается.
В этом свободном падении гравитационное поле на станции практически выключено. То есть гравитационное поле Земли никуда не исчезает, но в свободном падении оно практически не чувствуется из-за высокой степени однородности. Чтобы оценить погрешность, можно разделить размер станции на радиус Земли.
Сейчас в российском сегменте числится более тридцати различных комплексов научной аппаратуры и два малых исследовательских модуля, где проходят эксперименты — «Поиск» и «Рассвет». В американском сегменте, кроме Национальной лаборатории, работает японский лабораторный комплекс KIBO и лаборатория Европейского космического агентства Columbus.
Учёные испытывают на МКС материалы и аппаратное обеспечение в экстремальных условиях космического пространства. Проводят исследования по влиянию микрогравитации на физические, химические и биологические процессы.
В том числе исследования коммерческие — их заказывает бизнес в поисках инсайтов, чтобы совершенствовать продукт. Например, в 2019 году на 33 академических и три правительственных исследования в Национальной лаборатории США на МКС пришлось 23 коммерческих.
В 2018 году Роскосмос открыл заказы для частных компаний на исследования в Российском сегменте. Заявки, если что, принимает «Объединенная ракетно-космическая корпорация».
Российские компании заинтересовались возможностью заказать опыты на станции. Например, частная лаборатория «3D-Бипринтинг Солюшенс» провела на МКС эксперимент по 3D-печати живых биологических конструктов из сфероидов щитовидной железы и хрящевой ткани.
Роскосмос разработал дорожную карту по развитию коммерческих исследований в лабораториях российского сегмента МКС и финансовым показателям направления. Хотя монетизировать результаты опытов — задача заказчиков, Роскосмос готов помочь и в этом.
Кто проводит исследования
Более десяти лет сотрудничает с NASA компания Procter&Gamble. Она изучает на орбите физику сложных жидкостей — движение частиц в коллоидных системах.
В условном шампуне капли ингредиентов рассеяны в жидкости. Если они осядут или слипнутся, шампунь испортится. Для стабилизации в жидкость вводят крохотные частицы. Они образуют сетку и удерживают в смеси остальные ингредиенты. Получается так называемая полидисперсная смесь — смесь с частицами разных размеров.
Изначально Procter&Gamble пыталась вычислить поведение частиц в полидисперсной системе на компьютере, но возможностей физики сложных жидкостей не хватило. Чтобы создать математическую модель процесса, а затем разработать шампунь с удлинённым сроком годности, компания обратилась к МКС.
Теперь она палит поведение частиц в полидисперсной смеси, в Национальной лаборатории. В микрогравитации они оседают во много раз медленнее, плюс разница плотности частиц и окружающей жидкости не мешает наблюдениям.
Пока компания не публикует результаты исследований и вообще ничего интересного не рассказывает. Но главный исследователь Procter&Gamble Мэтью Линч признает, что эксперименты на МКС действительно помогли лучше понять физику полидисперсных жидкостей.
Еще один клиент NASA на МКС — фармацевтическая корпорация Merck. В 2017 году компания запустила на станции исследование, чтобы понять, как получить однородную суспензию пембролизумаба — препарата, который используют для лечения онкологии.
Сейчас его вводят только через капельницы. С однородной суспензией можно будет обойтись подкожной инъекцией, а значит, сэкономить время врачей и улучшить жизнь пациентов.
В конце 2019 года Merck опубликовала свои результаты. Ученые одновременно вырастили кристаллические суспензии на Земле и на МКС, а затем сравнили их. «Земная» суспензия получилась неоднородной, с частицами двух разных размеров. «Микрогравитационная» — однородной. Исследователи заявляют, что они всё поняли. То есть хакнули производство пембролизумаба и уже произвели однородную суспензию на Земле.
В конце сентября 2019 года «3D-Бипринтинг Солюшенс» и израильский фудтех стартап Aleph Farms напечатали на станции кусок искусственной говядины с помощью российского биопринтера. А потом рыбу.
Что почём
Свой опыт можно заказать собственно у поставщика услуг, но их ценник неизвестен. Кажется, ни один сегмент МКС на коммерческих экспериментах ещё не озолотился. New York Times пишет, что NASA не слишком зарабатывает на коммерческих исследованиях — развивая направление, оно в значительной степени субсидирует опыты. Например, оплачивает доставку груза туда и обратно. «Роскосмос» тоже пока не получает прибыли со станции.
Роскосмос субсидирует коммерческие исследования, чтобы продвинуть направление — так, большую часть расходов эксперимента «3D-Бипринтинг Солюшенс» ведомство взяло на себя.
На станции действуют частные исследовательские платформы, у которых можно заказать опыт и, к счастью, есть прайс-листы. Так, компания NanoRacks позиционирует себя как крупнейший коммерческий пользователь МКС. Она владеет двумя платформами в лаборатории сегмента США и одной снаружи станции.
Исследовательские платформы NanoRacks — это небольшие стандартные модули с открытым кодом, стоят они недорого: ценник на исследования начинается с $15 тысяч. В базовую стоимость опыта входит оформление документов, доставка груза до станции и обратно, собственно использование модуля для экспериментов и обеспечение его энергией.
Астронавт и, собственно, один из модулей NanoRacks
NASA / images.nasa.gov
Другой владелец частной платформы на МКС, компания Space Tango, предлагает для исследований полностью автоматизированные модули. Специализация компании — биология, физика, химия и биомедицинские технологии. Исследование обойдется компании в $20–40 тысяч.
Как уже упоминалось, NASA надеется полностью передать свой сегмент станции и все её лаборатории частным поставщикам, а потом вместе с бизнесом заказывать опыты у них.
Дмитрий Рогозин пока о судьбе МКС ничего не говорит. «Ещё десять лет поработает», — говорит. Содержание большого белого слона на низкой земной орбите обходится недёшево, но всё-таки это наш, то есть объединённого человечества, белый слон. За него хочется болеть.
Лично мне неизвестно ни одно фундаментальное научное исследование, проведённое на станции, но такую цель перед ней и не ставят. Скорее прикладные технологические задачи. Мне кажется, по возможности стоит проверить в лабораториях МКС всё, что мы можем проверить: как почти полное отсутствие гравитационного поля влияет на человека и растения, на отдельные клетки, на физические процессы в различных материалах, на свойства и производство материалов.
С моей точки зрения, человечество должно стремиться освоить Вселенную, а значит, заранее исследовать все аспекты жизни в космосе.
Интересно. Head&Shoulders не так прост, как кажется)
Моё любимое коммерческое исследование, наверное, всё-таки о патентованных насадках для душа (H2OKinetic от Delta Faucet, если что) и размерах капель, но улучшенные в микрогравитации шампуни тоже прекрасны!
Дисклеймер: текст был написан в конце 2019 года и повторно не фактчекался, кроме одного факта: за это время «3D-Бипринтинг Солюшенс» напечатал на МКС рыбу.
Интересно как эти спутники будут вести себя при возникновении например сильных волн или излучений,?Будет ли происходить мутация животного при длительном пребывании ?
Необходимо проводить скрещивания и смотреть будет ли происходить мутация