Состояние исследований в Казахстане по приоритетам научно-технологического развития. Космические исследования (стр. 22 )

Разработаны методологические принципы наземно-космического мониторинга и прогнозирования катастрофических наводнений на реках Казахстана с применением ГИС-технологий. Составлены каталоги наводнений по рекам Сырдарья, Урал, Иртыш за период 1990-2005 гг. Выявлены факторы, причины и условия катастрофических наводнений. Обоснованы вероятные сценарии катастрофических наводнений [154].

Проводится космический мониторинг промышленных агломераций и урбанизированных территорий, радиационно опасных объектов и контроля добычи твердых полезных ископаемых .Отработаны методика и алгоритмы дешифровки спутниковых снимков для анализа литологического состава горных пород, определения разноса пылевых частиц, оценки качества растительного покрова. Созданы черновые варианты баз данных по урбанизационным процессам (на примере Караганды) и контролю добычи твердых полезных ископаемых (на примере фосфоритовых карьеров Жанатаса [155].

Создается система экологической безопасности Республики Казахстан на основе космического мониторинга и информационных технологий для урбанизированных и промышленных территорий. Разработана математическая модель пространственного турбулентного течения в стратифицированной атмосфере. Оценено возмущение приземного слоя атмосферы. Создан программный комплекс для моделирования динамических процессов в средней атмосфере [156].

2. 1. 9. Медико-биологические проблемы космических полетов

Изучены процессы деления, дифференцировки и метаболизма растительных и животных клеток, генетически измененных в условиях космоса. Проводятся исследования изменений физиологических и биохимических показателей человека и животных. Установлены повышение адаптационных возможностей организма в условиях космического полета и интенсификация обменных процессов у космонавтов после приземления.

С целью разработки химических, биохимических и психофизиологических методов защиты человека в условиях микрогравитации и повышенных перегрузок созданы образцы устройств для регистрации интегративных (электрическое поле, колебания температуры) показателей психофизического состояния людей в различных экстремальных условиях, а также для термовоздействия на зоны кожи. При отборе людей для работы в условиях повышенных физических и психологических нагрузок необходимо выявлять зоны максимальной и сниженной работоспособности. Наиболее информативными являются сложные тесты со ступенчатыми повышенными нагрузками на сердечно-сосудистую систему и дыхание с максимальным потреблением кислорода. Изучено состояние лимфатической системы при моделировании перераспределения крови в организме в условиях микрогравитации [157]. Установлено, что применение специализированных плодоовощных пюре с направленными антиоксидантными и детоксицирующими свойствами повышает витаминный и иммунный статус космонавтов. Изготовление специализированных продуктов открывает широкие перспективы их специального использования и массового потребления в качестве средств алиментарной природы, повышающих физиолого-биохимический статус организма к действию неблагоприятных факторов внешней среды [1], [158, 159].

Обоснованы рецептуры и технологии специализированных продуктов и биологически активных добавок с полифункциональными свойствами. Измерена активность радионуклидов в молочных и желеобразных продуктах, сухофруктах (порошках) [160].

С учетом метаболических нарушений и влияния на организм комплекса неблагоприятных факторов космического полета обоснованы и разработаны рецептуры спецпродуктов и БАД с направленными полифункциональными свойствами. Выработаны опытные партии спецпродуктов. Проведены специальные испытания. Дана экспериментальная оценка эффективности спецпродуктов в условиях, моделирующих некоторые неблагоприятные факторы космического полета (гипокинезия, рентгеновское излучение) [161].

С целью конструирования биопрепаратов с антимутагенными свойствами на основе иммобилизованных ассоциаций пробиотических бактерий отобраны штаммы бифидобактерий и лактобацилл, изучена их антимутагенная активность. природы штамма и мутагена. Лактобациллы являются более эффективными источниками антимутагенов [162].

Проведены работы по исследованию молекулярно-биологических механизмов воздействия факторов космического полета на некоторые гены высших организмов, созданию исходных устойчивых линий сельскохозяйственных культур и получению стрессоустойчивых линий пшеницы и картофеля. Отобраны культурные и дикие образцы пшеницы. Из проростков и диких злаков выделены препараты ДНК. Изучен полиморфизм ДНК отобранных генотипов пшеницы. Выявлены 8 полиморфных локусов, позволяющих идентифицировать полиморфизм генотипов. Оптимизированы условия культивирования незрелых зародышей генотипов, несущих маркеры устойчивости к стеблевой и листовой ржавчине и септориозу. Получены первичные каллусные культуры пшеницы и картофеля. Морфогенные каллусы пшеницы и картофеля переведены в суспензионную культуру. Из жизнеспособной суспензионной культуры получены протопласты [163].

Изучено влияние факторов, имитирующих условия космического полета, на экспрессию генов индивидуального развития [164].

Определен уровень экспрессии генов под влиянием гипергравитации и теплового шока - факторов, имитирующих условия космического полета. Выявлены последовательности генов iaaM, iaaH и YUC пшеницы, ответственных за синтез фитогормонов, процессы роста, развития, формирования защитных реакций к неблагоприятным условиям. Установлено, что гипергравитация и тепловой шок не оказывают существенного влияния на рост проростков [165].

2.1.10 Исследования загрязнения окружающей среды в результате эксплуатации космической техники и охрана среды

Исследования по данному направлению связаны, в основном, с влиянием запусков космических аппаратов на гигиено-экологические и эпидемиологические характеристики среды обитания и здоровье населения.

К факторам, отрицательно влияющим на экологическую обстановку при эксплуатации РКТ, в первую очередь следует отнести выбросы газов, выбросы в атмосферу озоноразрушающих веществ, загрязнения фрагментами отделяющихся частей ракет-носителей (ОЧ РН) и остатками компонентов ракетных топлив поверхности Земли, загрязнение природных наземных экосистем (почвы, воды, воздуха) токсичными компонентами ракетного топлива (гептилом и продуктами его разложения).

Вред окружающей среде рассматривается как следствие физических процессов, протекающих при функционировании космических средств как в аварийном, так и штатном режимах. При штатном выполнении запусков РН, этот вред выражается в загрязнении окружающей среды в нормированных масштабах в отведенных районах падения ОЧ РН выбросами остатков компонентов ракетного топлива и фрагментами ОЧ РН, а также в загрязнении атмосферы работой двигательных установок РН по трассам их полета. В случае возникновения аварийных ситуаций, этот вред может распространяться на нерасчетные объекты окружающей среды.

Так, длительный период эксплуатации космодрома привел к негативным экологическим последствиям, в числе которых:

- разрушение естественных биологических систем, приводящее к гибели флоры и фауны;

- захламление территорий остатками летательных аппаратов;

- изменение погодных условий и режима атмосферных процессов.

При постоянном воздействии загрязняющие вещества вызывают резкое ухудшение экологической обстановки, что, в конечном счете, приводит к по-явлению целого ряда специфических заболеваний у населения.

Все эти вопросы и явления требуют тщательного изучения и оценки с использованием средств моделирования и прогнозирования процессов воз-действия космодрома на окружающую среду.

Космодром «Байконур» в новом тысячелетии может и должен стать тем звеном, которое позволит Казахстану войти в список государств, обладающих высокими космическими технологиями [95].

В результате исследований казахстанскими учеными разработан проект комплексной системы мониторинга, оценки, прогнозирования и контроля экологической обстановки в зоне деятельности космодрома Байконур. Разработаны методика проведения обследования районов падения ракет-носителей, система мониторинга и оценки их состояния, рекомендации по обеспечению экологически безопасной эксплуатации комплекса; модели мгновенного точечного источника выбросов, переноса и рассеяния примеси. Реализована геоинформационная система по атмосферному загрязнению космодрома "Байконур". Определены уровни загрязнения объектов окружающей среды химическими токсикантами и ионизирующей радиацией в регионах, прилегающих к ракетно-ядерным полигону Капустин Яр [166-168].

Установлено, что растительность является лучшим индикатором для определения площади рассеяния ракетного топлива благодаря способности поглощать несимметричный диметилгидразин ( НДМГ) из почв и атмосферного воздуха. Утверждены методики определения компонентов ракетного топлива в различных средах. Доказано отрицательное воздействие остатков ракетного топлива на здоровье.

Проведены полевые эколого-геохимические исследования в позиционном районе космодрома Байконур. Отобраны пробы почвы, воды, донных отложений, растений. Дана оценка воздействия запусков ракет-носителей с космодрома Байконур на экосистемы. Изучены состояние почвенно-растительного покрова, характер загрязненности экосистем компонентами ракетного топлива и продуктами их разложения, глубина их проникновения и стабильность. Оценен уровень загрязненности поверхности альфа-, бета-радионуклидами [169].

Определены уровни загрязнения объектов окружающей среды населенных пунктов, сопредельных с ракетно-космическим комплексом, несимметричным диметилгидразином и продуктами его трансформации. Проведен анализ состояния здоровья населения в населенных пунктах, прилегающих к космодрому Байконур [170, 171]. Проведена комплексная оценка загрязнения объектов окружающей среды районов падения отделяющихся частей ракетоносителя. Создана база данных для векторных карт. Установлены особенности загрязнения несимметричным диметилгидразином (НДМГ) территории районов. У представителей фоновых видов животных из биотопов, подверженных воздействию ракетного топлива, в отличие от животных из биотопов Алматинской области обнаружены структурные изменения висцеральных органов. Выявлены изменения в морфологической и анатомической структуре растений, связанные с негативным действием НДМГ [172].