сенсор CO

SWIR/MWIR спектрометр, длина волны 2.3 и 4.6 μm для CO. Опционально для CH4 на 2.3 μm и CO2 на 2.1 μm также возможно

лидар CO2

Длина волны 1.572 нм для CO2. Опционально для O2 возможна работа при длине волны 1260 или 765 nm

Широко захватная камера DMC MSI

DMC мультиспектральная камера (MSI) имеющая эффективный сенсор с 27,500 точками на каждый из трех каналов. На высоте 686 км. она способна захватить 600 км. Каждые 600х700 км. генерируют около 3.5 гигабайт данных. Изображение состоит из 6 каналов, 2 банка по 3. Каждый банк смонтирован под углом, что позволяет снимать различные части сцены. Каждый из противоположных каналов имеет 14,400 точек матрицы CCD и идентичные фильтры. Канал может снимать по 28,300 точек, однако 500 точек являются для них общими, что позволяет проконтролировать работы прибора.

Фурье-спектрометр CrIS

ФЛЮОР-П

Научная аппаратура ФЛЮОР-П предназначена для проведения исследований кинетики внутриклеточных параметров клеток человека и животных в условиях микрогравитации. Целевые задачи экспериментальной программы «Флуотрек» на основе этой аппаратуры: исследование динамики изменения состояния внутриклеточных систем при действии факторов космического полета; многопараметрический флуоресцентный анализ состояния иммунокомпетентных клеток in vitro в условиях микрогравитации. Постановщик шести планируемых экспериментов в рамках программы «Флуотрек» – ГНЦ РФ ИМБП РАН, эксперимент проводится с участием специалистов ЗАО «СКБ ЭО при  ИМБП РАН». Актуальность этой космической экспериментальной программы обусловлена тем, что ранее проведённые космические эксперименты позволяли выполнить только послеполетный анализ возвращаемого биологического материала, не проводилась динамическая регистрация каких-либо клеточных параметров в течение длительного периода времени,  при этом многие механизмы гравитационной чувствительности клеток остаются неясными. Исследование влияния микрогравитации на внутриклеточные параметры, отражающие интегральные характеристики функционального состояния клетки, такие как состояние митохондрий и система внутриклеточной рН-регуляции, а также анализ влияния температурного режима на динамику функционального состояния клеток при различных гравитационных нагрузках (этапы полета), позволяет приблизиться к более глубокому пониманию процессов, происходящих в клетках, экспонированных в условиях микрогравитации. В качестве объекта исследований в данном эксперименте используется суспензионная культура лимфоцитов человека, выделенных из периферической крови человека непосредственно перед проведением эксперимента.

Оценка влияния микрогравитации и других факторов космического полёта на состояние исследуемого биоматериала осуществляется с помощью метода флуоресцентных зондов. В эксперименте регистрируются интенсивность флуоресценции объектов и температура в измерительной камере. Научная аппаратура «ФЛЮОР-П» - это прецизионный малогабаритный, автономный, многоканальный флуориметр с программируемым алгоритмом работы, предназначенный для регистрации динамики дифференциального флуоресцентного сигнала нано- и микрообъектов органической и неорганической природы (суспензированные клеточные органелы, клетки человека и животных, одноклеточные водоросли, бактерии, флуоресцирующие коллоидные растворы различной природы) в малых объемах. Кроме этого, прибор позволяет регистрировать синхронно с основными измерениями температуру, а также данные о пространственном положении и об уровне остаточного ускорения как основные физические факторы, влияющие на анализируемый объект.

Прибор конструктивно выполнен в виде моноблока, имеющего в своем составе:

• 8 блоков регистрации (в дальнейшем БР), в том числе, 6 основных и 2 резервных;
• плата микропроцессора прибора, с разъемом для подключения контрольно-испытательной аппаратуры;
• блок питания платы микропроцессора;
• блоки питания БР;
• корпус прибора.

Основным элементом блока регистрации является измерительная ячейка. Измерительная ячейка имеет герметичное кюветное отделение, в котором размещается герметичная кювета с анализируемой суспензией микрообъектов. Измерительная ячейка обладает тремя оптическими каналами:

• оптическим каналом источника возбуждающего излучения, в котором размещена светодиодная матрица (светодиод с электронной платой) и необходимая оптика;
• двумя каналами измерения интенсивности флуоресцентного сигнала с установленными в них интерференционными фильтрами, необходимой оптикой и приёмником излучения (фотодиодом).

Электронная плата управления светодиодной матрицей, входящая в состав блока регистрации, обеспечивает управление источником возбуждающего излучения. Конструктивно плата размещается на корпусе измерительной ячейки. Регистрация сигнала, его усиление и измерение производится электронной платой фотодиода, которая также входит в состав блока измерения и размещается на корпусе измерительной ячейки. На этой же плате размещен датчик температуры, обеспечивающий измерение температуры.

Для экранирования электромагнитного излучения, возникающего при работе электроники блока регистрации, и для обеспечения защиты его электронных элементов от возможного случайного механического воздействия обслуживающего персонала во время подготовки прибора к эксплуатации, блок регистрации имеет жесткий тонкостенный цилиндрический корпус из алюминиевого сплава. Все блоки регистрации, входящие в состав прибора, распределены на две группы - по четыре блока в каждую группу. Каждая группа закреплена на внутренних поверхностях противоположных боковых стенок корпуса прибора, что обеспечивает симметричное расположение его центра массы. Плата микропроцессора прибора с разъемом для подключения контрольно-испытательной аппаратуры (КИА) предназначена для обеспечения:

• работы блоков регистрации, входящих в состав прибора, по алгоритму, заданному постановщиком эксперимента;
• сбора и хранения информации, полученной при измерении интенсивности флуоресценции, температуры и величины и направления воздействия на прибор статического ускорения;
• обеспечения обработки и обмена информации с компьютером, являющимся КИА прибора, используемым во время проведения пред- и послеполетных работ с прибором.

Плата микропроцессора прибора имеет в своем составе датчик измерения величины и направления воздействия на прибор статического ускорения. Плата микропроцессора конструктивно расположена на внутренней поверхности основания корпуса прибора. Блок питания платы микропроцессора состоит из трех ячеек, в каждой из которых размещены два элемента питания LR6(AA) соединенных последовательно.

Научная аппаратура ФЛЮОР-П является автономным прибором, не имеющим электрических связей с системами КА. Прибор  разработан для проведения продолжительных программируемых автономных экспериментов в условиях космического полета на автоматических КА. Программно-математическое обеспечение прибора позволит осуществить комплексные эксперименты с использованием культуры клеток в суспензии, а постоянная регистрация данных на встроенную флэш-карту даст возможность проанализировать динамику выбранных параметров.

Предполагается провести полномасштабный анализ динамики изменений важнейших внутриклеточных параметров (энергетическое состояние митохондрий и уровень внутриклеточного водородного показателя рН) при действии факторов космического полета и оценить возможный вклад температурных влияний на эффекты микрогравитации.

Полученные результаты позволят разработать дальнейшую методологию исследования состояния внутриклеточных систем в условиях микрогравитации, разработать скрининговую систему экспресс-тестов для оценки функционального состояния клеток на различных этапах космического полета, которая в первую очередь будет ориентирована для расширения экспериментальных возможностей космических медицины и биологии. Кроме того, данные эксперимента впервые позволят в условиях всех фаз космического полета проанализировать функциональное состояние клетки в динамике.

Способ возвращения результатов космических экспериментов

Результаты КЭ возвращаются на Землю вместе с научной аппаратурой (прибор является автономным).

 

Универсальная биокристаллизационная кассета (УБК) «Луч-2»

Для решения задач по выращиванию в космосе качественных кристаллов белков на основе отечественного и зарубежного опыта НПП «БиоТехСис» была разработана универсальная биокристаллизационная кассета (УБК) «Луч-2».

УБК «Луч-2» предназначена для выращивания монокристаллов биологических препаратов методом диализа через полупроницаемую мембрану или комбинированным методом диализа и диффузии через газообразное состояние. Оба реализуемых в УБК «Луч-2» метода направлены на постепенное изменение концентрации осаждающего агента в камерах с раствором биологического препарата с целью достижения условий образования его монокристаллов. Аппаратура «Луч-2» представляет собой два вкладыша Укладка № 1 и Укладка № 2. В каждой укладке уложены четыре универсальных биокристаллизационных кассеты (УБК) «Луч-2» – № 1…4. Каждая УБК «Луч-2» состоит из четырех кристаллизационных ячеек и механического привода с помощью которого космонавт на борту осуществляет активацию/дезактивацию процесса кристаллизации. Каждый биокристаллизатор имеет три камеры раствора белка, отделенные перекрывным клапаном от камеры раствора осадителя. Модульное выполнение корпуса каждой кристаллизационной ячейки и средства установки их в гнездах кассет позволяет в случае необходимости достаточно просто осуществить независимую замену любой ячейки или кассеты на любом этапе эксперимента без дополнительной стерилизации. Кроме того, модульное выполнение кристаллизационных ячеек, кассетный принцип их укладки позволяют реализовать процесс кристаллизации для сколь угодно широкой комбинации белковых и осаждающих растворов. На рисунке 1 представлены различные фазы выполнения на борту МКС КЭ по кристаллизации белков с использованием НА «Луч-2».

Аппаратура «Луч-2» позволяет: ­

- осуществлять визуальный контроль за ростом кристаллов; ­

- дублировать параметры среды для выращивания белковых кристаллов в каждой кассете; ­

- изменять массы и габаритов оборудования за счет изменения количества кристаллизационных кассет в укладке в зависимости от требований эксперимента и грузопотока.

Аппаратура «Луч-2» является довозимым и периодически заменяемым оборудованием для каждого нового эксперимента. Укладка «Луч-2» не требует источников электропитания и не имеет источников тепловыделения. Время занятости экипажа 2ч. 20 мин. Габариты НА 160x120x75 мм. Масса НА - 0,85 кг. Общий объём информации, оперативно передаваемый с борта МКС по каналу ОСА, составляет ~ 45 Мбайт (8 фотографий). Продолжительность выполнения эксперимента – до 3-х месяцев.

Вся предполетная подготовка (подготовительные операции, стерилизация кристаллизационных ячеек и заправка биокристаллизаторов необходимыми растворами) проводится за пять дней до старта. Все наземные транспортные операции с укладками аппаратуры «Луч-2» (доставка на Байконур, возвращение в Москву с места посадки) осуществляются с использованием наземного транспортного термостата при температуре +20 C.

В транспортный грузовой корабль УБК укладывается за 9 часов до старта. На борту РС МКС эксперимент проводится в термостатирующем контейнере «AQUA 01» или холодильнике-термостате «Криогем-03М» при температуре +20о С. При проведении эксперимента осуществлялся ежесуточный контроль температуры.

В период с 2003 по 2008 г. УБК «Луч-2» использовалась для проведения целого ряда КЭ по кристаллизации белков – «Вакцина-К», «Гликопротеид», «Интерлейкин-К», «Миметик-К», «КАФ». С 2008 г. модернизированный вариант аппаратуры используется для проведения КЭ «Структура».

Трансмитер XTx-400 X-Band. SSTL

XTx-400 X-Band трансмитер поддерживает высокоскоростную передачу данных на земли от аппаратов ДЗЗ и научных миссий. Прибор базируется на основе процессора Xilinx Virtex-5 FPGA. Максимальная скорость передачи данных составляет 500 Мбит в секунду при условии поддержания 8PSK модуляции и 5/6 TCM кодирования. Предполагается, что типовым будет являться использование двух этих устройств совместно с X-Band APM, что позволит достичь скоростей в 1 Гбит в секунду при условии поляризации сигнала.

Съемочная аппаратура

Спектрометер GEMS

UV/VIS дифракионный спектрометр, рабочий диапазон 300-500 nm (возможно также и 300-650 nm), спектральное разрешение < 0.6 nm, спектральные кадры < 0.2 nm, SNR > 720 @ номинальное сияние 320 nm (TBC), > 1500 @ номинальное сияние 430 nm (TBC)