Научный космический аппарат был запущен 20 августа с космодрома Байконур. В космос отправились 75 мышей, около 1,5 тыс. мух-дрозофил, а также грибы, бактерии, клеточные ткани и семена 25 редких растений из самарского Ботанического сада (часть которых — потомки семян, летавших на первом "Бионе-М" в 2013 г. и благополучно давших всходы по возвращении на Землю). Основная цель научной программы — исследование биологического воздействия невесомости и высокого уровня космической радиации на живые организмы на системном, органном, клеточном и молекулярном уровнях.
Аппарат "Бион-М" № 2 был создан в самарском ракетно-космическом центре "Прогресс", а часть его научной аппаратуры и оборудования разработаны и изготовлены в Самарском университете им. Королева. В подготовке научной миссии, наряду с учеными со всей России, участвовали сотрудники биологического факультета и Ботанического сада университета, Института космического приборостроения и Научно-исследовательского института проблем моделирования и управления.
С помощью созданной в Самарском университете им. Королева аппаратуры на борту биолаборатории прошли испытания прототипов отечественной экстремальной космической электроники на основе карбида кремния. Различные комплекты самарской аппаратуры следили за температурой в контейнерах с биологическими объектами, помогали обеспечивать микрокосмонавтов кислородом и теплом, измеряли микроускорения и магнитное поле и вели подробный температурный дневник полета. Теперь ученым предстоит проанализировать результаты экспериментов и провести новые исследования уже на Земле.
Для полета на "Бионе-М" № 2 в Самарском университете им. Королева был заранее сформирован отряд семян-космонавтов — специалисты Ботанического сада отобрали партию семян 25 редких растений, занесенных в Красные Книги РФ и Самарской области.
Отбор проводился по итогам тщательного исследования состояния здоровья семян — их буквально просвечивали насквозь и рассматривали под микроскопом. В числе отобранных к полету оказались, например, семена таких растений, как володушка золотистая, тюльпан Шренка, пион тонколистный, лазурник трехлопастной, мак прицветниковый, качим жигулевский, асфоделина крымская, прострел обыкновенный, катран сердцелистный и некоторые других виды "краснокнижных" редких растений.
В космическую партию также вошли семена двух растений, которые были выращены из семян, летавших на первом "Бионе-М" в 2013 г. и благополучно давших всходы по возвращении на Землю, — это семена гвоздики Андржеевского и льна многолетнего. На орбиту отправились "внуки космонавтов", то есть семена этих растений во втором поколении. По итогам нового полета ученые должны оценить, как пребывание на орбите повлияет на всхожесть семян и послеполетное развитие всходов, а также попробуют проанализировать эффект повторяющегося воздействия космических факторов на поколения растений.
За многолетнюю историю освоения космоса семена различных растений не раз оказывались на орбите. Уникальность эксперимента самарских ученых в том, что объектом исследования выбраны семена не сельскохозяйственных культур, а растений природной флоры, тем более редких видов, к тому же часть из них являются "потомками" семян, уже побывавших в космосе. Редкие растения природной флоры физиологически более чувствительны к изменениям окружающей среды, поэтому они, как та сказочная принцесса на горошине, смогут гораздо ярче, сильнее показать влияние факторов космического полета.
Для измерения температуры в контейнерах с биологическими объектами ученые Самарского университета им. Королева разработали и изготовили космический "градусник" — комплекс научной аппаратуры МРТ-2 (многоканальный регистратор температур). Он не имеет аналогов в России и за рубежом и полностью собран из отечественных электронных комплектующих.
Приборный комплекс вел в ходе полета подробный температурный дневник в контейнерах, размещенных на внешней поверхности орбитальной лаборатории в условиях открытого космического пространства (температуру в отсеках с мышами и мухами измеряла другая аппаратура). Данные фиксировались в широком диапазоне температур — от -150 градусов по Цельсию до +150 градусов.
Предполагается, что этот приборный комплекс в дальнейшем будет определен в качестве штатной аппаратуры для использования на последующих отечественных орбитальных лабораториях серии "Бион-М".
От космического "градусника" к орбитальному "климат-контролю": на борту лаборатории работала созданная в Самарском университете им. Королева научная аппаратура "СИГМА-2". С ее помощью создавался комфортный температурный режим для различных биологических объектов — клеточных культур, микроорганизмов и семян растений. Работу этой аппаратуры можно упрощенно сравнить с действием многозонного климат-контроля в автомобиле, когда в разных местах салона машины удерживается различная заданная температура.
Требуемые для проведения экспериментов температурные условия создавали разработанные в университете специальные нагреватели особой формы с электрическими спиралями. За температурой внутри блоков следили 15 датчиков. Однако "СИГМА-2" не только "климат-контроль": наряду с обеспечением заданных температур она еще и регулировала состав питательной среды для клеточных культур.
С помощью созданной в Самарском университете им. Королева научной аппаратуры "Карбон-2" на борту орбитальной лаборатории прошли испытания прототипов отечественной космической электроники на основе карбида кремния. Этот полупроводниковый материал по твердости уступает лишь алмазу и нитриду бора и считается наиболее перспективным для применения в электронике, работающей в экстремальных условиях — при высоких температурах, гравитационных перегрузках и под воздействием радиации.
В ходе испытаний оценивались характеристики и работоспособность исследуемых приборных структур в условиях открытого космического пространства. Полученные данные позволят спрогнозировать параметры функционирования новых полупроводниковых приборов в условиях космического полета. Как ожидают ученые, приборы на основе карбидокремниевых пленок могут оказаться на порядок надежнее, точнее и долговечнее своих аналогов, выпускаемых в настоящее время мировой космической промышленностью, и могут найти применение в дальних космических миссиях, например, при полетах на Марс.
Три комплекта важной технологической и научной аппаратуры для орбитальной лаборатории создали сотрудники Института космического приборостроения (ИКП) Самарского университета им. Королева.
Ученые и инженеры ИКП участвовали в создании важнейшего оборудования биолаборатории — системы жизнеобеспечения (СОЖ). Они разработали для нее блок управления, контроля и коммутации (БУКК СОЖ). Его задача — управлять подачей кислорода и удалением углекислого газа и аммиака, вентилировать подаваемую газовую смесь и контролировать температуру и давление в газовых баллонах. То есть от работы этого оборудования напрямую зависели дыхание и жизнь обитателей орбитальной лаборатории.
Для контроля воздействующих сил, условий проведения экспериментов и оценки возможных источников стресса живых обитателей орбитальной лаборатории при подготовке к запуску, при старте, орбитальном полете и приземлении в ИКП были разработаны два приборных комплекса — "КСКМ-2" и "Монитор-СА".Комплекс "КСКМ-2" измерял магнитное поле и рассчитывал микроускорения в заданных точках лаборатории. Эти данные помогут точнее оценивать результаты экспериментов, так как в условиях невесомости присутствие даже незначительных микроускорений может оказывать большое влияние на качество исследования.
Приборный комплекс "Монитор-СА" через различные датчики фиксировал данные об ускорении, температуре, давлении и уровне магнитного поля внутри спускаемого аппарата биолаборатории, а также следил за положением аппарата в пространстве с помощью навигационных приемников. Вся информация о воздействиях и условиях проведения космических экспериментов (исследований) записывалась и будет тщательно проанализирована.