Badanie wpływu symulowanych siedlisk kosmicznych na załogi w kontrolowanych i odizolowanych warunkach

Obecne międzynarodowe plany eksploracji kosmosu przez ludzi przewidują, że miesięczna załoga pozostanie na Księżycu przez kolejne dziesięciolecia, a załogowe misje na Marsa mają być długoterminowym celem. Psychologiczne skutki ludzkich lotów kosmicznych, zwłaszcza w sensie izolacji i zamknięcia, muszą zostać zbadane przed załogowymi misjami w głęboki kosmos.

Aby umożliwić astronautom nie tylko przetrwanie, ale także rozwój w obcych środowiskach, potrzeba praktyki. Praktyka obejmuje operacje na ISS, ale ISS nie może symulować wszystkich aspektów misji księżycowej lub marsjańskiej, takich jak operacje na powierzchni lub długie okresy bez światła słonecznego. Dlatego badania prowadzone są w kontrolowanych i izolowanych warunkach w symulowanych habitatach kosmicznych, aby uzyskać informacje o wpływie tych warunków na badanych i ich wpływie na samopoczucie i sukces załóg.

Podobnie, środowisko analogowe nie może w pełni odtworzyć środowiska Księżyca lub Marsa, ale różne środowiska analogowe, które symulują różne aspekty środowiska pozaziemskiego, mogą być używane razem do przygotowania przyszłych misji. W artykule przeglądowym opublikowanym niedawno w Przestrzeń: nauka i technika, Matej Poliaček, profesjonalny i niezależny badacz z branży lotniczej, dokonał przeglądu eksperymentów przeprowadzonych podczas dwóch oddzielnych 15-dniowych misji w Bazie Badawczej LunAres w Pile w Polsce i przedstawił tło, metodologię, wyniki i wnioski.

Najpierw autor przedstawił materiały i metody, przedstawiając siedlisko LunAres, lokalizację i dwie różne misje. Siedlisko było całkowicie odizolowane od środowiska zewnętrznego – całkowita izolacja od świata zewnętrznego, w tym brak okien, a co za tym idzie całkowity brak dostępu do światła dziennego, pozwoliła na zbadanie skutków całkowitej izolacji na załogę, a także eksperymenty związane z rytmem dobowym u ludzi.

Habitat składał się ze sklepionej części mieszkalnej, do której przymocowano kilka modułów. Latem 2018 r. w Habitat LunAres przeprowadzono dwie misje analogowe, ARES-III i LEARN, trwające po 2 tygodnie. Misje były prowadzone w czasie księżycowym/marsjańskim, co oznacza, że ​​załoga straciła synchronizację z zewnętrznym zespołem kontroli misji, który znajdował się poza habitatem i nadal działał w czasie ziemskim.

Ekipa kontroli misji (MCC) była odpowiedzialna za koordynację misji z zewnątrz i komunikowanie się z załogą na co dzień, tak jak na prawdziwych misjach załogowych. ARES-III był misją symulacyjną Marsa, z załogą składającą się z sześciu członków załogi. Jako odpowiednik Marsa załoga miała 20 minut opóźnienia w komunikacji z kontrolą misji.

Główną metodą komunikacji była komunikacja tekstowa oraz komunikacja głosowa wykorzystywana w niektórych przypadkach do aktualizacji. Załoga ARES-III była zobowiązana do spożywania tylko liofilizatów na obiad i kolację. Misję LEARN przeprowadziło pięciu członków załogi.

Ze względu na opóźnienie komunikacji między Ziemią a Księżycem wynoszące zaledwie 1,3 sekundy, komunikacja między załogą a MCC odbywała się metodami wideo, głosowymi oraz tekstowymi. Załoga analogowego astronauty LEARN była również ograniczona do jedzenia wyłącznie liofilizowanej (liofilizowanej) żywności przez cały czas trwania misji.

Następnie autor przedstawił wszystkie eksperymenty przeprowadzone przez oba zespoły, w tym działalność badawczą i pozabadawczą. Ta część została podzielona na trzy podczęści, pierwsza dotyczyła wspólnych działań, wspólnych dla obu załóg. Przy użyciu tej samej metodologii zebrano zarówno dane dotyczące funkcji poznawczych, środowiskowych, fizjologicznych, jak i inwentaryzacyjnych, co dało większy zestaw danych, pozwalający na porównania między dwiema misjami pod względem różnych czynników ludzkich.

Wspólne działania składały się z izolowanych eksperymentów dotyczących stresu i funkcji poznawczych, których celem było zbadanie i monitorowanie reakcji na stres (kortyzol i stres oksydacyjny) oraz sprawności poznawczej w różnych domenach poznawczych (ogólnych, przestrzennych i nieprzestrzennych) przez cały okres izolacji.

Spożycie żywności, ćwiczenia, badania lekarskie, codzienne raporty i różne działania niezwiązane z badaniami również wygenerowały większy zestaw danych do dalszych badań.

Drugi zbiór danych dotyczył działań misji ARES-III. Eksperymenty obejmowały: wpływ spożycia liofilizowanej żywności na zdrowie jamy ustnej i produkcję śliny, wpływ izolacji na zdolność słyszenia, poczucie bezpieczeństwa w izolowanym środowisku oraz badania nad rozwojem dżdżownic w różnych składach gleby.

Głównym celem tej analogowej misji było przeprowadzenie badań neuropsychologicznych nad skutkami życia w izolacji i zamknięciu oraz zbadanie środowiska o niskich zasobach na reakcje na stres, dynamikę grupy, rytm dobowy, funkcje poznawcze i mikrobiotę. Podobnie jak w przypadku większości misji analogowych (takich jak Mars Desert Research Station), głównym eksperymentem jest obserwacja dynamiki załogi.

Ponadto misja na Marsa przeanalizowała fizyczne osiągi załogi i porównała je z wydajnościami wykonywanymi podczas podobnych działań na misjach Mars Research Desert Station oraz wpływu uwięzienia na ich wydajność podczas zdalnej obsługi łazika. Trzeci to działania misji LEARN.

Podobnie jak w przypadku ARES-III, celem było przeprowadzenie badań neuropsychologicznych i zbadanie wpływu środowiska o niskich zasobach. Ponadto misja obejmowała badania nad wpływem liofilizowanej żywności na zdrowie jamy ustnej załogi, poczucie bezpieczeństwa w izolacji oraz różne eksperymenty biologiczne.

Na koniec dokonano krótkiej dyskusji i podsumowano odpowiednie wyzwania misji.

Z powyższych warunków izolacji, eksperymentów i działań jasno wynikało, że wykonano wiele pracy, aby odpowiedzieć na największe pytania dotyczące przyszłych ludzkich eksploracji: takie jak izolacja, okrojona przestrzeń, napięte harmonogramy, unikalni członkowie i osobowości niosące swoich przodków • społeczny, kulturowy i emocjonalny wpływ na misję i zdrowie astronautów?

Pojawiło się kilka pytań dotyczących tego, jaki rodzaj załogi można uznać za idealny: czy była to załoga jednopłciowa? Czy członkowie załogi pochodzili z różnych kultur i środowisk? Czy ich pochodzenie powinno być podobne, czy też powinny obejmować jak najszerszy zakres umiejętności? Czy wszyscy powinni być mniej więcej w tym samym wieku?

Astronauci analogowi byli królikami doświadczalnymi dla tych pytań. Chociaż autor nie udzielił bezpośredniej odpowiedzi na powyższe pytania, był to przykład postępowania, a następnie zaproponowanie dalszych bardziej szczegółowych badań w celu rozwiązania tych pytań.

Dostarczone przez Beijing Institute of Technology Press Co., Ltd