Самая большая вакуумная камера в мире

В 1960-х годах, в разгар космической гонки в штате Огайо соорудили крупный испытательный комплекс «Плам-Брук», каждая из станций которого обошлась США в миллионы долларов и предназначалась для определенного ряда задач. Спустя полвека затея кажется амбициозным расточительством: две лаборатории хотят снести, третья непригодна для проведения экспериментов, а четвертая и вовсе не служила науке ни одного дня в своей бессмысленной жизни.

Кажется, максимум, который станции могут предложить миру в своем текущем состоянии, — это трансформация в модное лофтовое пространство или столицу прогрессивного микрогосударства. Однако один из пяти проектов комплекса все еще на коне и популярен у таких больших игроков индустрии, как SpaceX, — речь идет о термальной вакуумной камере Space Power Facility.

Конечно, это не единственный объект для подобных испытаний в мире, но до сих пор самый крупный: 37 метров в ширину, 30 в высоту и 30 тонн воздуха внутри, на откачку которого уходит 8 часов. Добавьте к этому кварцевые тепловые лампы для имитации солнечного излучения, дуговые лампы для восстановления правильного спектра, а также специальный холодный кожух, снижающий температуру до −160 градусов по Цельсию, — пожалуй, в таких условиях было бы тяжело даже уроженцам Оймякона.

Когда в 1969 году Space Power Facility только готовили к запуску, предполагалось, что внутри будут изучать ядерные реакции в условиях вакуума. Поэтому стены камер выполнили из не самого прочного алюминия, усиленного бетонной конструкцией — для защиты от радиации. Впрочем, это особенно не понадобилось: станцию быстро перепрофилировали под испытания космических двигателей.

Сейчас достаточно хрупкие стены камеры не могут гарантировать, что они справятся с мощнейшими современными движками, однако меньше клиентов у Space Power Facility из-за этого не стало. Здесь тестировали марсоходы Spirit и Opportunity и отлаживали систему посадки для операции Mars Pathfinder, а подопечные Илона Маска из SpaceX подвергали нагрузкам головные обтекатели своих кораблей, принимающие на себя основной удар во время движения сквозь слои атмосферы. И хотя камера не способна предложить снижение давления внутри себя до сверхвакуумных условий, в отличие от конкурентов, ее впечатляющий размер дает эксклюзивную возможность для тестов разного рода объектов и ситуаций.

В конце концов, главная жемчужина комплекса «Плам-Брук» подходит и для зрелищных научно-популярных экспериментов. Например, именно в стенах Space Power Facility британский физик Брайан Кокс устроил для BBC незабываемую гонку между шаром для боулинга и пером в свободном падении — кажется, ничто не способно привить любовь к науке лучше подобных озорных испытаний.

Клаустрофобная лаборатория в сердце ледника

Глобальное потепление неизбежно плавит ледяные щиты по всей планете. И пока бо́льшая часть населения Земли этого даже не ощущает, норвежские ученые из лаборатории Свартисен вряд ли могут избавиться от апокалиптических мыслей: они работают прямо под 200-метровой глыбой, которая также подвержена климатическим изменениям.

Вообще, испытательная база появилась достаточно случайно, во время раскопок туннелей для локальной гидроэлектростанции за полярным кругом. Главные светила науки Норвегии мгновенно смекнули, что это просто идеальное место для изучения ледников: образцы, полученные прямо из сердца массива, не подвержены никаким атмосферным влияниям. Кроме того, до них можно добраться без больших финансовых затрат и технических усилий — в отличие от работы в Гренландии, где ученые не обходятся без бура, привязаны к его размеру, а также целостности поверхности льда.

Действующий с 1992 года объект недоступен для широкой публики: туда не водят экскурсии, почти не пускают прессу, да и сама работа далека от зрелищности научно-популярных шоу на Discovery или National Geographic. Плюс ко всему, находиться там как минимум некомфортно — не зря в 2011 году лаборатория удостоилась звания «самой клаустрофобной» в мире по версии журнала Science Illustrated.

Начнем с того, что даже добраться до туннелей непросто. Сперва ученые преодолевают часть пути на пароме или катере, затем поднимаются в гору ко входу (это занимает от часа в хорошую погоду до четырех-пяти при неблагоприятных условиях), изредка прибегая к помощи вертолета. В конце, непосредственно под ледником Свартисен им приходится пожарными шлангами с горячей водой плавить туннель диаметром около 2 метров и длиной от 9 до 12 метров, который под весом ледника будет неумолимо сужаться, пока члены команды занимаются своими делами внутри и стараются не думать о том, что они могут навсегда остаться внутри. На такое удовольствие уходит день-два. Впрочем, некоторые сотрудники находят процесс «вытапливания» туннеля медитативным и завораживающим.

Летом в лабораторию лучше не соваться: талые воды совсем не способствуют рабочей атмосфере. Как правило, ученые прибывают на базу в период с ноября по апрель и посменно, группами по три-четыре человека проводят на ней по шесть-семь дней каждый. Внутри есть все условия для таких коротких сессий, комплекс располагает четырьмя спальнями, кухней и ванной комнатой.

Эти усилия окупаются с лихвой. Ученые получают бюджетный доступ к максимально актуальной информации: в первую очередь они изучают движение ледников, что позволяет лучше понять, как глобальное потепление влияет на ледяные щиты Гренландии и Антарктиды. И это еще не все — в лаборатории Свартисен исследуют сейсмологические сигналы и энергетическую эффективность сбора подледниковой воды, моделируют поиск жизни на малых ледяных планетах и спутниках и рассматривают варианты подземного хранения радиоактивных отходов.

Подводная база акванавтов

Пока сотрудники лаборатории Свартисен во имя науки вынуждены прорубать путь сквозь лед, их коллеги из Aquarius Reef Base проверяют на себе действие другого агрегатного состояния воды на дне морском.

В лаборатории, которая расположилась в национальном морском заповеднике Флорида-Кис у Ки-Ларго в 19 метрах под водой, морские биологи изучают животный мир океана, растения, экосистему ближайшего кораллового рифа, а также состояние воды в целом. Ученых, трудящихся в Aquarius Reef Base, в народе называют не иначе как «акванавтами» — из-за того, что их экспедиции на морское дно длятся по несколько суток и сопровождаются похожими физическими эффектами, как при пребывании вне земной орбиты.

Кстати, поэтому лабораторию используют и астронавты NASA для подготовки к выходу в открытый космос и десантированию на Луну. Сама база устроена тоже вполне подходящим образом: акванавты входят в нее через воздушный шлюз, внутри имеют доступ к сухой и влажной лабораториям, компьютерному пространству и койкам. Общение с «сухопутными» происходит благодаря радиопередатчику.

Как правило, ученые проводят в Aquarius Reef Base от нескольких суток до двух недель. Абсолютный рекорд принадлежит внуку Жака-Ива Кусто Фабьену, который со своей командой провел в комплексе 31 день. Для таких длительных сессий акванавтам приходится осваивать технику погружения с насыщением, которая позволяет уравновесить ткани тела с давлением газов дыхательных смесей и таким образом предотвратить декомпрессионную болезнь.

Благодаря этому подходу ученые могут свободно перемещаться между подводной лабораторией и рифом, собирая необходимый материал на месяцы и даже годы вперед. Без регулярных повторных погружений и всплытий экспедиции оказываются куда более дешевыми и снижают объем временных затрат. Плюс ко всему благодаря особой технике акванавты Aquarius Reef Base могут проводить на дне по восемь-девять часов за раз, в отличие от стандартных одного-двух часов, что позволяет выстраивать наблюдения, которые невозможно организовать в других условиях.

Такой беспрецедентный доступ к таинственному подводному миру имеет и свою обратную сторону. Временами пребывание в Aquarius Reef Base опасно — начиная от особенностей подхода погружения с насыщением до непостоянных погодных условий, ураганов и пожаров. А в 2009 году из-за смертельного сочетания нескольких критических факторов здесь погиб дайвер Дьюи Смит.

Лагерь москитов в Буркина-Фасо

В Беларуси, к счастью, комары остаются всего лишь назойливым симптомом наступления летней поры. В странах же тропического и субтропического пояса встреча с представителями этого вида грозит малярией. Ученые уже не одно десятилетие разрабатывают вакцину против заболевания (ее применение одобрили совсем недавно), оно вполне поддается лечению, однако глобальная цель — возможность уничтожить проблему в зародыше.

Буквально несколько лет назад деятелям из Университета Мэриленда, Научно-исследовательского института медицинских наук и центра Muraz в Бобо-Диуласо (Буркина-Фасо) удалось найти оригинальный подход к решению непростой задачи. Они вывели трансгенный грибок с паучьим ядом, способный отправить на тот свет 99% комаров, попавших в ловушку. Ради такого эксперимента, правда, пришлось соорудить одну из самых оригинальных лабораторий в мире.

Комплекс MosquitoSphere со стороны выглядит как три большие теплицы размером с теннисный корт каждая. Внутри они разбиты на несколько отсеков, где воссозданы привычные для комаров условия жизни: человеческие постройки, грязные водоемы, типичные для тропиков растения и удобные для размножения места. А еще там пасутся телята, служащие своего рода шведским столом для вредоносных насекомых. За них, впрочем, можно не переживать, потому что вне теплиц животные обитают ровно в таких же условиях, не опасаясь малярии.

В импровизированной лаборатории комаров и сталкивают со смертоносным грибком. Кажется, это единственный вариант провести эксперимент: благодаря ограждению из сетки насекомые не могут покинуть испытательный полигон, при этом условия опытов остаются более чем естественными. Если бы все проходило в более привычных стенах научно-исследовательских институтов, результаты подхода нельзя было бы перенести на сложный внешний мир.

Вот только строительство трех теплиц и воссоздание естественной среды обитания комаров было, пожалуй, самой простой частью работы ученых. Куда сложнее собрать в лужах города Самуссо личинок насекомых, чтобы затем вырастить их в специальном вольере. Ничуть не легче выдоить воронковых пауков с австралийских Голубых гор, яд которых безвреден для человека и смертоносен для переносчиков малярии. В конце концов, необходимо было внедрить грибку ген, позволяющий вырабатывать необходимый токсин.

Интересно, что подобные эксперименты проходят аж с 2005 года — еще тогда в Танзании проверяли эффективность естественных спор, смертельных для комаров. Она оказалась посредственной: яд действовал либо недостаточно быстро, либо вовсе не был способен убить свои цели. В рамках MosquitoSphere, кстати говоря, специализированный супергрибок сравнили с тем самым натуральным видом: чудо генной инженерии оставило в живых всего 13 особей из 1500, в то время как естественные споры пощадили 450 насекомых.

Однако до тотальной победы науки над малярией еще далеко. Понадобится как минимум 5—10 лет, чтобы адаптировать генетически модифицированный грибок, пусть и весьма контролируемый и безопасный для человека, к условиям окружающей среды, а еще прорваться через сотни рубежей бюрократической волокиты и муторных утверждений. Впрочем, победа как минимум видна на горизонте.

Ферма трупов в лесах США

Как-то мы уже рассказывали о Ноксвиллском центре антропологических исследований, поэтому сегодня упомянем о нем вскользь. Он полностью соответствует своему жуткому прозвищу: на гектаре леса, которым заведует Университет Теннесси, разбросана сотня трупов — зрелище не для слабонервных, которое явно оценил бы Ганнибал Лектер. Какие-то тела просто стремительно разлагаются среди деревьев, другие закопаны в землю, а третьи ждут своего часа в воде или автомобильных багажниках.

Уникальный эксперимент стартовал еще в 1971 году, когда в Университет Теннесси перебрался известный остеолог и судебный антрополог Уильям М. Басс. Ученый продолжил свою незавидную работу и в новых условиях, но столкнулся с проблемой: в более влажном климате тела жертв разрушались стремительнее, что требовало нового подхода к делу.

Сначала Басс получил от университета разрешение экспериментировать с трупами в бывшем свинарнике, где складировал полученные от государственных судмедэкспертов тела и наблюдал за их разложением. Позже импровизированная лаборатория перебралась чуть ближе к учебным корпусам, под нее выделили крупный участок леса.

Зачем же вообще была нужна такая натуралистичная площадка? Микробы максимально красноречиво рассказывают ученым о времени смерти жертвы, ее медицинском состоянии и даже о том, перемещали труп или нет. Такими же надежными свидетелями становятся и личинки мясных мух — прямо как в сериалах «Закон и порядок» и «Место преступления». Правда, в реальности насекомые ведут себя по-разному в вариативных условиях, поэтому сотрудникам университета и приходится воссоздавать уникальные ситуации, изучая, как быстро насекомые появляются в трупах, замороженных в холодильнике или завернутых в пластиковые пакеты.

Благодаря комплексному анализу судмедэксперты могут сопоставить полученные данные со сведениями о пропавших без вести в различных регионах и правильно опознать жертву. А это более чем насущный вопрос: всего в Штатах ежегодно пропадает почти 600 тыс. человек, а 4400 найденных тел остаются неопознанными. Также «Ферма трупов» помогает полиции и ФБ сузить круг подозреваемых, проверяя на прочность алиби потенциальных убийц. Кстати, сами полицейские регулярно заглядывают на «Ферму трупов» — так они на реальных примерах получают ценные знания о том, как обращаться с телами, не уничтожая важные улики.

Все тела в Ноксвиллском центре донорские. С 1981 года число желающих помочь науке таким образом перевалило за 2 тыс. Сейчас Ноксвилл не уникален: его примеру последовали университеты в Техасе и Западной Каролине, в Сиднее и Амстердаме. Впрочем, Университет Теннесси продолжает считаться почетным первопроходцем и щеголяет впечатляющей коллекцией современных скелетов, которые до сих пор поставляют пищу для размышлений действующим антропологам.

Читайте также:

Наш канал в Telegram. Присоединяйтесь!

Есть о чем рассказать? Пишите в наш телеграм-бот. Это анонимно и быстро

Перепечатка текста и фотографий Onlíner без разрешения редакции запрещена. ng@onliner.by