Zdjęcie w tle: NASA

W serii 3 artykułów opiszę kroki, jakie NASA podejmuje, aby jak najlepiej przygotować ludzi do podróży kosmicznych. Część pierwsza zawiera opis symulacji życia kosmicznego na Ziemi. W części drugiej poruszone są badania na ISS, mające na celu zbadanie i poradzenie sobie ze skutkami dłuższych misji kosmicznych. Opisane w części trzeciej badania z misji księżycowych pomogą zrozumieć, jakie wyzwania czekają na astronautów.

Wysłanie astronautów na Marsa będzie kolejnym wielkim krokiem dla załogowych podróży kosmicznych. Aby przygotować się do takiej wyprawy na Czerwoną Planetę, NASA bada wpływ na organizm człowieka, używając ziemskich misji analogowych, badań przeprowadzanych na ISS, a także przyszłej misji na Księżyc – Artemis. To właśnie te trzy źródła stanowią najważniejsze zaplecze do przygotowania ludzi do podróży międzyplanetarnych. Dzięki Programowi Badań Ludzkich – HRP (z ang. Human Research Program), NASA przeprowadza badania i opracowuje rozwiązania dla pięciu zagrożeń dla lotów załogowych: promieniowania, izolacji, zamknięcia, odległości od Ziemi, mikrograwitacji, a także nieprzyjaznych i zamkniętych przestrzeni. Czynniki te stanowią zagrożenie dla zdrowia oraz wydajności pracy astronautów, dlatego NASA dąży do tego, aby zrozumieć i poradzić sobie z nimi poprzez badanie każdego z nich, stopniowo oddalając się od Ziemi, używając misji analogowych, ISS i, w końcu, misji księżycowych.

Część pierwsza

Astronauci są coraz bliżej tego, aby wykonać kolejny wielki krok dla ludzkości, i tym razem polecieć na Czerwoną Planetę. Pierwszym krokiem do zrozumienia, jak podróże kosmiczne wpływają na zdrowie i wydajność organizmu, są badania na Ziemi. NASA, wykorzystując całą wiedzę zdobytą na naszej planecie, a także tą z 20 lat badań na ISS, wyśle ludzi na Księżyc podczas misji Artemis. Natomiast doświadczenie zdobyte podczas tych badań i misji księżycowej, z pewnością przyda się przy planowaniu misji na Marsa. Do zbadania wpływu różnych czynników na zdrowie astronauty, wykorzystywane są symulowane misje na Ziemi, nazywane analogami.

Misje analogowe

Analogi to środowiska na Ziemi, które naśladują warunki panujące w kosmosie. HRP wykorzystuje kilka analogów, takich jak: envihab w Niemczech, stacji antarktycznych, NEK w Rosji, HERA w centrum kosmicznym Johnson NASA w Houston, oraz laboratorium promieniowania kosmicznego NASA w Brookhaven w Nowym Jorku. Wszystkie te analogi oferują różnorodne środowiska do badania tego, jak ludzie lub próbki biologiczne zmieniają się, lub adaptują do zagrożeń związanych z wyprawami w kosmos. Naukowcy przyglądają się temu, jak izolacja i zamknięcie wpływa na zdrowie psychiczne, jak nieważkość i sztuczna grawitacja wpływa na fizjologię, a także jak promieniowanie może niszczyć systemy biologiczne.

Habitat HERA w NASA Johnson Space Center.

Misje analogowe, badania na pokładzie Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, oraz misje księżycowe, pozwolą na zmniejszenie ryzyka dla astronautów, którzy mają polecieć na Marsa w wielu aspektach. Głównym celem badań jest to, aby opracować podejście, które pozwoli na zachowanie efektywności i, jednocześnie, bezpieczeństwa pracy na innej planecie, zachowanie wydajność załogi jeśli chodzi o pracę zespołową, a także pozwoli na diagnozowanie i zwalczanie wszelkich problemów zdrowotnych oraz radzenie sobie z ekspozycją na promieniowanie.

Większość z tych badań skupia się na pięciu niebezpieczeństwach związanych z lotami kosmicznymi – promieniowaniem, izolacją i zamknięciem, odległością od Ziemi, mikrograwitacją i zamkniętym środowiskiem. Wszystkie mogą być symulowane w jakimś stopniu na Ziemi. Oczywiście, aby wydajnie przeprowadzać takie badanie, trzeba kontrolować tak wiele czynników, jak to tylko możliwe, dlatego właśnie powstały misje analogowe. Oferują one niezwykłą okazję do zbadania skutków eksploracji kosmicznej, jednocześnie przynosząc korzyści dla badań na Ziemi. Analogi mają tę zaletę, że grupa badawcza nie jest ograniczona, a niezbędny sprzęt nie musi być transportowany do kosmosu, co znacznie zmniejsza koszty, a także jest szybsze.

Przykładowe analogi

HRP obecnie korzysta z pięciu analogów na całym globie, aby dowiedzieć się, jak poradzić sobie z niebezpieczeństwami związanymi z podróżami kosmicznymi. Badania skupiają się na testowaniu projektu samego habitatu, wspomaganiu pracy w międzynarodowych zespołach, zachowywaniu ich zdrowia psychicznego i adaptacji do życia w mikrograwitacji.

Poniżej opisane są habitaty, których używa NASA do misji analogowych, a także zagrożenia, na których skupia się każde z nich:

envihab (grawitacja, środowisko): Znajdujący się w Kolonii, w Niemczech, analog jest używany głównie do badania skutków mikrograwitacji na organizm człowieka. Ochotnicy są tam umieszczaniu na dwa miesiące w łóżku, z głową opuszczoną w dół. W ten sposób bada się skutki nieważkości (Bedrest Study). Habitat używany jest także do badania tego, jak zwiększona ekspozycja na dwutlenek węgla i sztuczna grawitacja pochodząca z obrotu wirówki, wpływa na załogę. Zwiększony poziom dwutlenku węgla może wpływać na zdrowie astronautów znajdujących się na statkach kosmicznych, podkreślając potrzebę projektowania wydajnych i niezawodnych systemów filtracji powietrza.

Ochotniczka podczas badania w envihab w Niemczech.

Stacje Antarktyczne (środowisko, izolacja): Naukowcy przyglądają się temu, jak izolacja i zamknięcie wpływa na zdolności poznawcze, pracę w grupie, a także relacje społeczne ludzi znajdujących się na stacji badawczej w ekstremalnych warunkach na Antarktyce podczas zimy.

NEK (izolacja i zamknięcie): W Moskwie, w Rosji, zespoły ochotników żyją w podobnych do stacji kosmicznych habitatach nawet do 12 miesięcy, podczas gdy naukowcy badają ich zdrowie fizyczne, psychiczne, interakcje społeczne, a także zdolność pracy w grupie.

HERA – Human Exploration Research Analog (izolacja, odległość): Znajdujący się w NASA Johnson Space Center w Houston analog służy do obserwacji zaburzeń behawioralnych, komunikacji pośród załogi, zdolności medycznych, a także jak astronauci używają ekwipunku i technologii. Symulacje w habitacie HERA pozwalają też na zbadanie tego, czy załoga jest w stanie pracować autonomicznie. Podczas prawdziwej misji na Marsa, członkowie załogi będą doświadczać opóźnień jeśli chodzi o komunikację z ludźmi na Ziemi, w związku z odległością od naszej planety, dlatego kluczowa jest zdolność samodzielnej pracy załogi, z niewielkim wsparciem specjalistów z centrum kontroli misji.

Kosmiczne Laboratorium Promieniowania NASA (promieniowanie): NASA wraz z amerykańskim departamentem energetyki stworzyła laboratorium w Nowym Jorku (Brookhaven National Laboratory), aby zbadać ryzyko dla zdrowia związane z promieniowaniem. Laboratorium wykorzystuje wiązki jonów, aby symulować promieniowanie kosmiczne, a następnie przygląda się efektom na próbkach biologicznych i ekwipunku. To badanie pozwoli na ocenę ryzyka dla człowieka i na rozwinięcie technologii, które zminimalizują to ryzyko, co jest konieczne dla astronautów, którzy mają opuścić magnetosferę ziemską.

Wszystkie te badania mają za zadanie zapewnić, że mężczyźni i kobiety podczas przyszłych misji na Marsa czy Księżyc będą bezpieczni, a ich praca efektywna. Pomoże to także tym astronautom na ISS, którzy żyją i pracują na niskiej orbicie ziemskiej przez kilka miesięcy, aby przygotować się do dłuższych i bardziej odległych misji kosmicznych.

Autor

Eliza Płotnikowa