Биополимер

Биополимер

Шифр эксперимента: Биополимер
Информационная справка: is_biopolimer.docx
Направление НПИ: 5. Технологии освоения космического пространства
Секция КНТС: Технические исследования и эксперименты
Наименование эксперимента: Разработка методов получения полимерных материалов, стойких к биокоррозии
Цель эксперимента:

Создание биологически активных полимерных материалов, стойких к биокоррозии

Описание эксперимента:

Длительные космические полеты, осуществляющиеся в условиях замкнутого пространства орбитальных станций, сопровождаются колонизацией широкого спектра микроорганизмов-деструкторов на ее конструкционных поверхностях, с последующей их активной репродукцией, которая является причиной усиления как степени биокоррозии материалов, так и возрастания уровня токсической нагрузки на организм человека продуктов жизнедеятельности микроорганизмов.

При уже достигнутой продолжительности полетов пилотируемых комплексов (МИР, МКС) воздействие микроорганизмов-деструкторов может оказывать значительное влияние на характеристики конструкционных материалов, с более быстрым снижением их эксплуатационных свойств, по сравнению с расчетным сроком, а также провоцировать заболевания экипажа.

Указанные причины являются факторами угрозы безопасности космических полетов и обуславливают необходимость исследования механизмов микробиологических разрушений материалов и разработки способов создания полимерных материалов, стойких к биологической коррозии.

Эксперимент заключается в доставке герметично закрытой НА (контейнера, укомплектованного стерильными полимерными образцами) на борт РС МКС. Далее из контейнера изымаются образцы полимеров (в полиэтиленовых индивидуальных пакетах типа “зип-лок”), освобождаются защитной упаковки и закрепляются в местах экспонирования.

Размещение образцов полимерных материалов планируется в наименее проветриваемых зонах модулей РС МКС:

- за панелями интерьера отсеков с помощью «крючковой» частью ткани «велькро» на установочной поверхности образцов при наличии ее «петельной» части на указанных местах экспонирования;

- на элементах конструкций в запанельном пространстве отсеков с помощью «тесемочного» крепления.

После окончания времени экспозиции образцы полимерных материалов доставляются на Землю и передаются Постановщику для проведения исследований.

Новизна эксперимента:

По имеющейся информации в России и за рубежом подобных работ до настоящего времени не проводилось.

Научная аппаратура:

Научная аппаратура в составе:

• транспортный контейнер (требуется доставка и возврат);

• укладка «Биополимер-1» (требуется доставка и возврат);

• укладка «Биополимер-2» (требуется доставка и возврат).

Транспортный контейнер представляет собой цилиндр из анодированного алюминия с отвинчивающейся крышкой, сохраняющий стерильность укладок «Биополимер-1» и «Биополимер-2» во время доставки и хранения на борту МКС, а также во время возврата образцов на Землю.

Укладки «Биополимер-1» и «Биополимер-2» представляют собой образцы полимерных материалов в индивидуальных пакетах типа “зип-лок”.

Ожидаемые результаты:

В результате проведения эксперимента планируется:

• отобрать штаммы микроорганизмов, выделенных с летных ПМО (Биополимер-1), подвергшихся длительному воздействию факторов космического полета для изучения их биодеструктирующей активности относительно новых полимерных материалов

• синтезировать экспериментальные образцы полимерных материалов (Биополимер-2);

• исследовать синтезированные полимеры, предназначенные для эксплуатации в экстремальных условиях, на стойкость к биодеструкции с использованием регламентируемых (стандартных) тест-объектов и реальной микрофлоры ОС;

• исследовать физико-химические свойства синтезированных полимеров после воздействия микроорганизмов-деструкторов;

• исследовать физико-химические свойства тестируемых полимеров, после воздействия реальной микрофлоры, по выбранным параметрам с целью прогнозирования надежности их эксплуатации на борту;

• оценить степени устойчивости к биокоррозии новых материалов (биополимеров) при длительной их эксплуатации на РС МКС.

• выдать рекомендации по применению новых полимерных материалов устойчивых к биокоррозии в новых модулях РС МКС и в перспективных пилотируемых комплексах.

Сроки проведения: 2014 – 2024 гг.
Состояние эксперимента: Реализуется
Организация постановщик: Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова
Организации участники: Институт химии высокомолекулярных соединений (ИХВС) Национальной академии наук Украины (НАНУ), ПАО «РКК «Энергия» им. С.П. Королева, Государственный научно-исследовательский институт биологического приборостроения ФМБА России
Научный руководитель: Алехова Татьяна Анатольевна, Биологический факультет МГУ, ведущий научный сотрудник, к.б.н.
Публикации по эксперименту:

1. Храмов Е.Н., Поклонский Д.Л., Плотников А.Д., Башаров А.А., Алехова Т.А., Александрова Е.И., Загустина Н.А. «Новые подходы к купированию микробиологического поражения конструкционных материалов в гермозамкнутых объемах». Успехи медицинской микологии - Т.12. –М.: Национальная академия микологии, 2014. – С. 113-114.

2. Пудова О.Б., Жаркова О.А., Никольская В.П., Поклонский Д.Л., Храмов Е.Н., Алехова Т.А. Фунгицидная активность пероксосольватов. Успехи медицинской микологии. - Т.12. –М.: Национальная академия микологии, 2014. – С. 424-427.

3. Пленарный доклад «Разработка средств купирования микробиологических поражений конструкционных материалов в гермозамкнутых объемах космических аппаратов» на международной конференции в г. Сочи в 2017 г.

4. Стендовый доклад «Реализация космического эксперимента «Биополимер» на РС МКС по защите конструкционных элементов от биокоррозионного поражения» на конференции 2017 г., г. Черноголовка, «Перспективные технологии, материалы и приборы для космических исследований и земных приложений».

5. Алехова Т.А., Новожилова Т.Ю., Александрова А.В., Загустина Н.А., Плотников А.Д. «Применение метода рентгеновской 3D микроскопии (микротомографии) для оценки биокоррозионной стойкости конструкционных алюминий-магниевых сплавов» - Сборник «Российская конференция по электронной микроскопии (РКЭМ-2016)», г. Москва, 30 мая-3 июня 2016 г., с. 69-70.

6. Алехова Т.А., Новожилова Т.Ю., Загустина Н.А., Ревина А.А., Бусев С.А., Башаров А.А. «Разработка средств купирования микробного поражения конструкционных материалов в гермозамкнутых объемах космических аппаратов в рамках космического эксперимента «Биополимер» - Сборник «2-я Всероссийская конференция по астробиологии» г. Пущино, 5-9 июня 2016, с. 123-125.

7. Алехова Т.А., Александрова А.В., Загустина Н.А., Ревина А.А., Башаров А.А. «Разработка средств купирования микробиологического поражения конструкционных материалов в гермозамкнутых объемах космических аппаратов» - Сборник «Эффект от использования МКС для России», 2016 г., с. 37-41.

8. Стендовый доклад «Though inhabitants of the international space station» 2017 M. Mora , A. Perras, L. Wink, T. Alekhova, R. Krause, C. Moissl-Eichinger FEMS Microbiology Congress 2017 – Valencia, Spain. Abstract: 68.8.

9. Плотников А.Д., Алехова Т.А., Загустина Н.А., Александрова А.В., Новожилова Т.Ю. «Новые подходы (3D микроскопия) к сравнительной оценке биокоррозионных повреждений авиаконструкторских алюминий-магниевых сплавов» - Сборник «Современная микология в России», том 6, 2017, с. 422-424.

10. Alekhova T.A., Revina A.A.2, Zagustina N.A., Novozhilova, T. Yu.1, Basharov A. A., Plotnikov A. D.«Implementation of the space experiment «Biopolymer» on the RS ISS to protect structural elements from biocorrosion defeat» опубликована в сборнике «SPACE’ 2017 Novel Materials Technologies and Devices for Space Development and Earth Applications», Moscow, Chernogolovka, p. 97-101.

11. Алехова Т.А., Ревина А.А., Загустина Н.А., Новожилова Т.Ю., Башаров А.А., Плотников А.Д. «Реализация космического эксперимента «Биополимер» на РС МКС по защите конструкционных элементов от биокоррозионного поражения» - Пленарный доклад на конференции «Космический вызов ХХI века. Перспективные технологии, материалы и приборы для космических исследований и Земных приложений», г. Сочи, 16-21 октября 2017 г.

12. Плотников А. Д., Корнеева Е.Ю., Алехова Т.А., Загустина Н.А. «Исследования влияния биокоррозионных поражений на механические характеристики образцов из алюминиевых сплавов АМг6 и 1570С применительно к условиям эксплуатации РС МКС» - КТ и Т 2017 - №4 (19), с. 36 – 45.

Последнее обновление: 29.05.2019
Страна: Россия