A halrepülések az űrben halakon a Föld körüli pályán végzett biológiai kísérletek sorozata . Ez az űrben végzett állatokkal végzett kísérletek része, amelyek fő feladata az űrrepülési tényezők hatásának meghatározása az élő szervezetek növekedésére, fejlődésére, alkalmazkodására és viselkedésére.
A halak olyan állatok, amelyek életüket vízben töltik, az űr súlytalanságához hasonló állapotban . Ez az állapot annak eredményeként jön létre, hogy az Arkhimédész-erő kompenzálja a gravitációs erőt. A halak tanulmányozása lehetővé teszi, hogy megállapítsuk, milyen hatással vannak más repülési tényezők, valamint hogyan különbözik a bemerülés állapota a súlytalanságtól, és milyen hatással van ez a különbség. Ezenkívül a halak gyakran jó modellszervezetek különféle kutatásokhoz.
A fundulaceae családba tartozó közönséges szemfenék két ivadéka és 50 tojása az első halak között volt az űrben . A szemfenék Amerikában gyakori, és főleg amerikai kísérletekben használták őket. Ez a faj szívósságáról ismert, és képes tolerálni a 6 és 35 °C közötti hőmérséklet-ingadozásokat és a sótartalom változásait , ami nagyon alkalmas az űrrepülés nehéz körülményeire. Ráadásul a genomjuk plasztikus, a megjelenésük pedig a környezet függvényében változik, ami jó a megfigyelések elvégzésére.
A családba tartozó halakkal végzett kísérletek fő célja az embriók fejlődésének tanulmányozása volt . Egy rövid havi repülés keretében minden szakaszt meg lehetett nézni. Az első és az azt követő repülések során sem észleltek eltérést a szemfenék fejlődésében. A Bion 3 -on végzett kísérletben azonban eltéréseket észleltek, de a földi halak kontrollcsoportjának tanulmányozásakor kiderült, hogy az ok egy új mérgező jelölőszalag volt [19] .
A hal viselkedésében azonnal feltárult egy sajátosság. Az első három napban a halak hurkokban mozogtak, nyolcas figurákat írtak ki, nem tudva, merre kell úszni, kaotikusan orientálták testüket a térben. A harmadik napon a halak a szokásos módon úsztak, háttal a fényforrásnak. A nulla gravitációban kikelt ivadék eleinte ugyanúgy úszott, mint idősebb képviselőik, de amikor az akváriumot megrázták, mozgásuk hurokszerűvé vált. A halak belső füle nem kapcsolódik a felhajtóerőhöz, és a súlytalanság a térben nem ad információt a test helyzetéről [20] [21] .
A Danio rerio a második halfaj, amely az űrben járt. Ezt a fajt, amely a Szovjetunióban, valamint az egész világon elterjedt, nagyon gyakran használják a fejlődésbiológia tanulmányozására. Az embrió gyorsan fejlődik, és mindössze három nap alatt átmegy a tojástól a lárváig, ami rövid távú repülésre alkalmas. Az embriók nagyok, átlátszóak, és az anyán kívül fejlődnek, így könnyen megfigyelhetők. Az ivadékok a fejlődés korai szakaszában is átlátszóak, ami lehetővé teszi a csontváz csontjainak szerkezetének és a csontokból a kalcium térben megfigyelhető kimosódásának tanulmányozását. A vizsgálatok nem tártak fel semmilyen rendellenességet az embriók fejlődésében. Ezenkívül a zebrahalat gyakran használják genetikai kutatásokban. A testen belül fluoreszcens fehérjéket expresszáló transzgénikus zebrahalakat a különböző szövetek, csontváz, izmok és inak háromdimenziós képalkotására használják fel [22] [23] . Az ilyen kísérletek segítenek az izomdisztrófia tanulmányozásában .
A Szojuz-Apollo küldetésen végzett kísérletek egyike azonban kudarccal végződött. Egy halivadékot tartalmazó akváriumba 10 napig oxigénes vizet pumpáltak. A levegős Szojuzról az oxigénes Apollora való átmenethez a dokkolóegységet nyomásmentesítették , hogy előkészítsék a testet. 760-ról 550 Hgmm -re csökkent . A nyomásesés miatt az akváriumok szétrobbannak. A víz a tartályban maradt, de az összes oxigén kijött, a hal elpusztult. A. A. Leonov bejegyzést tett a hajónaplóba [24] :
Hogy vannak a halak?A guppy a legnépszerűbb és szerény akváriumi hal , de érzékeny a környezet különböző változásaira. Elterjedtsége miatt jól tanulmányozott. A guppi jellegzetes vonása az ovovivipariság . A legtöbb haltól eltérően a peték megtermékenyítése és az embrió fejlődése nem a külső környezetben, hanem a nőstény testében történik. Ennek eredményeként egy már kialakult ivadék születik. Ez növeli az ivadék túlélési esélyeit. Az ovoviviparitás variánsában az embrionális térbeli fejlődés tanulmányozása érdekében ezeket a halakat küldték.
Nagyobb varangyhalakat küldtek az űrbe ingaküldetések során . Ezek a szerény halak még az akváriumból is képesek egy ideig kívül maradni. A varangyhalak egyensúlyi szervei hasonlóak az emberéhez, míg a hal belső fülének otolitjai képesek növekedni, és ez a növekedés az élőhelytől függ. Az otolitok szerkezete alapján megállapítható volt, hogy súlytalanságban milyen adaptív változások következnek be a belső fülben. Ennél a halnál fontos kiválasztási kritérium volt az orr lapos formája, aminek köszönhetően könnyen csatlakoztak a halakhoz érzékelők, amelyek a vesztibuláris apparátus ingereire reagálva ellenőrizték az idegrendszer receptorainak elektromos jeleinek sebességét [ 25] .
A belső fül szerkezetében jelentős eltérést nem találtunk, de az érzékenység átlagosan 3-szorosára nőtt. A Földön a túlérzékenység egész nap kitartott. A második napon minden visszatért a normális kerékvágásba [26] .
A parabola repülés körülményei között, ahol rövid ideig mesterséges súlytalanságot hoznak létre, azt találták, hogy a japán orizia egyik csoportja normálisan viselkedett, és nem mozgott hurkokban, mint más halak. Ez a viselkedési sajátosság lehetővé tette néhány kísérlet elvégzését. Ezzel a hallal az első repüléseken kísérleteket végeztek a súlytalanságban való ívásra , amelyet sikeresen végrehajtottak. Valójában a japán orysia volt az első gerinces , amely az űrben párosodott [27] . Az első STS-65 kísérlet során összesen 43 tojást raktak le, ebből 8 ivadék kelt ki az űrben, és további 30 ivadék kelt ki a leszállást követő 3 napon belül. Az űrben született két ivadék később megszülte utódait. Az űrhalak szaporodási rátája összhangban volt a szárazföldi halak kontrollkísérletekben nyújtott teljesítményével [28] .
Az orysia tojásai és ivadékai átlátszóak, ami lehetővé teszi az embriók, a csontok és az izmok fejlődési folyamatának megfigyelését [29] . Az orizia hal genomját 2007-ben fejtették meg [30] , és ez lehetővé tette valamennyi gén expressziójának (aktivitásának) tanulmányozását űrben és szárazföldi mintákban. Mi késztette a kutatókat arra, hogy újra elküldjék ezeket a halakat. Egyes kísérletekben a csontfejlődésért felelős gének módosulását végezték el, és megfigyelték a csontszövet növekedésében bekövetkező változásokat, valamint a gravitáció hatását a csontváz szerkezetének és maguknak a szöveteknek a változásaira [31] . Korábban úgy gondolták, hogy súlytalanságban a csontsűrűség csökkenése csak 10 nap után következik be, de a halaknál ez azonnal a repülés első napjaiban kezdődött [32] .
A halak számára különleges élőhelyet kell biztosítani. Az űrben ez speciális berendezések, tartályok és akváriumok segítségével történik [33]
A Szojuz-Apollo és a Skylab küldetéseken a halakat vízzel és oxigénnel teli, közönséges műanyag zacskókban tartották.
A siklók egy lezárt STATEX dobozt és ennek STATEX 2 változatát használták. A túlnyomásos tartály belsejében egy kontrollcentrifuga és egy további helyiség volt a kísérleti berendezések számára.
Az ARF doboz már univerzális konténer volt, amelyet számos expedíción el lehetett helyezni.
A halak vesztibuláris készülékével végzett kísérletekhez egy speciális VFEU akváriumot fejlesztettek ki. Víztisztító rendszert és bioregeneratív rendszereket használ [34] .
Ugyanezeket a rendszereket használták az AAEU komplexumban is, de a halak szaporodásával és fejlődésével kapcsolatos standard kísérletekhez.
A minimális CEBAS modul már egy 8,6 literes tartály volt, és zárt bioszférát valósítottak meg benne.
Jelenleg az ISS a vízi élőhelyet (AQH) használja a halakkal végzett kísérletekhez, teljesen zárt biológiai rendszerrel és automatikus vezérléssel, valamint a halak és azok ivadékainak három generáción keresztüli tanulmányozásának lehetőségével [16] .