Пальцем в космос

Група американских ученых во главе с Джоном Андерсоном установила, что гравитационные маневры космических аппаратов вблизи планет на практике проходят не совсем так, как это должно быть согласно расчетам.

При пролете планеты аппараты получают небольшую дополнительную энергию в сравнении с расчетной. Интересно, что эффект обнаружен даже для маневров, совершавшихся в гравитационном поле Земли, а не только планет-гигантов (возле Земли совершали свои маневры аппараты Galileo, NEAR и Rosetta).

Гравитационные маневры впервые просчитывали в NASA в 1960-х, когда началась подготовка «Большого тура» по Солнечной системе (миссия Voyager). Такие маневры призваны сэкономить топливо зонда и увеличить (в случае полетов к внешним планетами т.п.) или уменьшить (в случае полета к внутренним планетам и другим телам, для достижения которых надо «притормозить») кинетическую энергию аппарата. Космический зонд разгоняется или тормозится гравитационным полем планеты (как правило - планеты-гиганта). Дополнительная энергия передается аппарату в результате гравитационного взаимодействия трех тел - аппарата, планеты и Солнца. Теоретическое обоснование таких маневров опирается еще на работы Лагранжа и Якоби.

Однако наблюдения авторов (а ведущий автор руководил расчетами полетов некоторых миссий NASA) показали, что получаемое зондами ускорение очень ненамного, но отличается от того, которое он должен получить согласно вычислениям.

Впервые действие этого необъяснимого эффекта обнаружили в движении зондов Pyoneer-10 и Pyoneer -11. После пролета Сатурна они получили дополнительное ускорение 8,74±1,33х10-8см/с2, направленное к Солнцу. Кстати, первооткрывателем «аномалии Пионеров» стал также Джон Андерсон.

Некоторые СМИ уже поспешили заявить, что работа подрывает основы гравитации. Однако и сами авторы, и некоторые ученые так не считают.

Так, сотрудник Государственного астрономического института имени П.К. Штернберга Сергей Попов пишет, что ключевые слова в сообщении американцев - «в сравнении с расчетной». Что бы ни писали журналисты, скорее всего, дело не в основах гравитации, а в том, что модель, которой пользовались ученые при расчетах гравитационных маневров, не учитывает каких-то тонких эффектов. Что отнюдь не делает открытое явление менее интересным и важным как для физиков-теоретиков, так и для практического освоения Солнечной системы.

Светлый сон

Постоянный свет во время интенсивной терапии новорожденных (NICU) необходимо заменить на поступающий в соответствии с суточным циклом: темно ночью, светло днем. К такому выводу относительно здоровья человеческих детей пришел профессор биологических наук в Университете Вандербильта Дуглас Макмахон после опытов над животными. Проведенные им эксперименты показали, что круглосуточное пребывание новорожденных мышей на свету сбивает закладываемые в их мозгу биологические часы и может негативно отразиться на дальнейшем поведении животных. Исследование опубликовано в вышедшем в понедельник номере журнала Pediatric Research.

Биологические часы человека и любого животного влияют на физиологическую активность организма. Их суть проявляется в отрегулированном по часам процессе выработки различных гормонов и ферментов. В мозге этим процессом управляют особые центры – супрахиазматические ядра (SCN), располагающиеся над перекрестком зрительных нервов. В свою очередь, работу SCN определяет наличие или отсутствии света – информация о нем поступает в супрахиазматическое ядро из сетчатки глаза. Насколько сильным может быть влияние света на работу этих центров, показало данное и предыдущие исследования Дугласа Макмахона.

Супрахиазматические ядра посылают сигналы в центры мозга, ответственные за циклическую выработку гормонов-регуляторов циркадной активности организма. Они, по сути, работают как стабилизаторы всего организма. В то же время такие органы, как сердце, печень, почки, поджелудочная железа, имеют свои «часовые» гены и могут выбиваться из ритма, устанавливаемого SCN. Но при первой же возможности местные регуляторы возвращаются в свой прежний ритм. Этот феномен стал очевиден в работах американской и швейцарской исследовательских групп, возглавляемых Юли Шиблером и Майклом Менакером. Когда грызунов кормили в не естественное для них дневное время суток, циркадная активность часовых генов в их внутренних органах перестраивалась и переставала совпадать с ритмикой супрахиазматического ядра.

Возвращение к синхронным биоритмам, устанавливаемым SCN, происходило сразу после начала их кормления в обычное для них время бодрствования, то есть ночное время суток.

Синхронные биологические часы закладываются в супрахиазматических ядрах еще в раннем детстве. И в это время циклическое поступление света играет особенно важную роль. Учитывая это, профессор Макмахон проводил исследование именно на новорожденных мышах. Новорожденные мыши представляют хорошую модель преждевременно родившихся детей. Стадия развития, в которой рождаются мыши, соответствует стадии развития недоношенного ребенка.

В своем эксперименте Макмахон держал одну группу новорожденных мышей при постоянном свете, другую – в соответствии с суточным циклом. Наблюдение показало, что

у двух третей новорожденных мышей, находящихся в постоянном свете более четырех недель, впоследствии наблюдались нарушения в поведении.

Мыши долго не могли войти в обычный циркадный цикл активности, что было зафиксировано по их работе на тренировочном колесе. «Мы обнаружили, что новорожденные мыши уязвимы к влиянию постоянного света намного сильнее, чем взрослые», – говорит профессор Макмахон.
В своих предыдущих экспериментах Макмахон убедился, что только после того, как взрослая мышь находилась под постоянным светом в течение 5 месяцев, нейроны SCN сбивались со своей фазы и мышь была не способна войти в свой обычный ритм ночной активности. Так что профессор твердо уверен в более сильном влиянии постоянного света на малышей, чем на взрослых.