Ученые сделали «своими руками» микроскоп для опытов в невесомости

Новый недорогой микроскоп FlightScope поможет изучать реакции живых клеток в условиях микрогравитации, ускоряя подготовку к полетам на Луну и Марс.
Автор Hi-Tech Mail
Том Вэринг вниз головой
Руководитель команды изобретателей Том Вэринг в невесомости вниз головой во время полета по параболической траектории в специальном самолете.Источник: https://phys.org/

Ученые разработали надежный, прочный и недорогой микроскоп под названием FlightScope, который может в реальном времени фиксировать поведение живых клеток в условиях невесомости. Это особенно важно для подготовки людей и биологических систем к длительным космическим миссиям на Луну и Марс, где влияние микрогравитации на процессы в живых организмах — terra incognita в силу отсутствия опыта межпланетных пилотируемых полетов с декабря 1972 года.

Результаты исследования опубликованы в журнале npj Microgravity. Кроме того, команда представила свои наработки на 70-й ежегодной встрече Биофизического общества в Сан-Франциско в февраля 2026 года.

Микроскоп FlightScope
A. Схема микроскопа, показывающая моторизованную ступень (II), центральный вибрационный штатив, который поглощает вибрации, ощущаемые оптической цепью. Оптический блок микроскопа показан красным контуром и состоит из флуоресцентного светодиода (III), матрицы светодиодов яркого поля (VI), отсека для образца (V) и камеры (IV). Синими и зелеными линиями показаны оптические пути возбуждения и излучения соответственно. Желтая линия показывает оптическую траекторию яркого поля. С. Изображение дрожжей в ярком поле, полученное с помощью оптического прицела. D-F. Изображение дрожжей, окрашенных флуоресцентной глюкозой. Выдержка 100 мс, мощность освещения 20%.Источник: https://www.nature.com/

Традиционные микроскопы, используемые на Международной космической станции (МКС) и других платформах, часто дорогие, специализированные и недоступные широкому кругу ученых. Разработчики FlightScope стремились сделать устройство более простым и демократичным, чтобы расширить круг исследователей, способных проводить эксперименты в условиях микрогравитации.

Первые эксперименты и перспективы

В качестве модели ученые использовали дрожжевые клетки, помеченные флуоресцентными молекулами глюкозы. Съемка показала, что в условиях невесомости клетки поглощают глюкозу медленнее, чем при нормальной земной силе тяжести. Это наглядно демонстрирует, как отсутствие гравитации может влиять на базовые биохимические процессы в клетке.

Тест на вибрацию
Лабораторное тестирование микроскопа FlightScope в разных режимах вибрации Источник: https://www.nature.com/

FlightScope уже был испытан на параболических полетах Европейского космического агентства, в так называемой «комете» — самолете, создающем короткие периоды невесомости в ходе резкого снижения по специальной безопасной траектории. Чтобы аппарат выдержал экстремальные вибрации и перепады ускорения, его усилили жесткими креплениями и демпферами вибраций, установив также систему быстрой смены жидкостей для различных экспериментов.

Кроме того, ученые уже испытали микроскоп в старой соляной шахте в Великобритании — месте, имитирующем условия поверхности Луны или Марса. Здесь они изучали археи — микроорганизмы, устойчивые к высокой концентрации соли, что может пригодиться при поиске жизни вне Земли.

Команда работает над адаптацией FlightScope для запуска на ракете для зондирования верхних слоев атмосферы. Такая платформа даст около двух минут невесомости и откроет путь к более длительным наблюдениям.

Гидравлическая система микроскопа
A Шприцевой насос FlightScope со стойкой для шприцев на застежке (I) и пользовательским интерфейсом (II). B Схема привода шприца. C Схема системы отбора проб, монтируемой на панели, со стойкой для шприцев, входными отверстиями (справа) и выходными отверстиями зеленого цвета (слева). Зависимость времени поглощения флуоресцентного состава дрожжевыми клетками. Концентрация NBDG в 20 ячейках, черные пунктирные линии представляют собой контуры отдельных ячеек со средним значением (обведено красной линией) и стандартной погрешностью (заштриховано красным). E. Изображение дрожжей в ярком поле, полученное с помощью прицела Flight-Scope. F. Изображения флуоресценции, полученные в течение 15, 23, 38, 50 секунд после инъекции 2-NBDG, показывающие увеличение интенсивности клеток с течением времени. (экспозиция 100 мс, мощность освещения 20%).Источник: https://www.nature.com/

Почему это важно

В условиях микрогравитации у космонавтов может наблюдаться потеря костной массы — до 1–2% в месяц даже при регулярных тренировках, что делает изучение влияния невесомости на клетки особенно актуальным для здоровья экипажей.

В прошлом исследователи выяснили, что некоторые патогенные бактерии, побывав в невесомости, могут стать более агрессивными и вирулентными при заражении клеток хозяина. Это подчеркивает актуальность изучения поведения как человеческих, так и микробных клеток в космосе.

Система замены жидкостей
Система замены жидкостей в космическом микроскопе FlightScope Источник: https://www.nature.com/

Между тем NASA уже несколько раз откладывало запуск космического корабля SLS в рамках проекта «Артемида-2». Hi-Tech Mail разбирался в причинах переносов исторического старта.