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 trzecia
To już pewne – lecimy z powrotem na Księżyc. Wiedzę, którą pozyska NASA podczas programu Artemis, będzie niezwykle ważna, aby przygotować ludzkość do kolejnego ogromnego kroku, czyli podróży na Marsa. Właśnie misja Artemis, po misjach analogowych i badaniach na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej, będzie ostatnim krokiem w analizie skutków przebywania w kosmosie przed wyprawą na inną planetę. Dzięki tym danym astronauci będą mogli pozostać bezpieczni, zdrowi i zachowają efektywność pracy w kosmosie.
Brama do kosmosu – program Gateway
Lot na Marsa i z powrotem ma trwać około trzech lat. Dlatego specjaliści i naukowcy pracujący nad HRP chcą lepiej zrozumieć, co dzieje się z organizmem człowieka podczas długiego pobytu w przestrzeni kosmicznej. Skutki takie, jak atrofia mięśni, zmniejszenie gęstości kości czy pogorszenie wzroku nie są nam obce, jeśli chodzi o krótkotrwałe podróże w kosmos. Wykorzystując misje analogowe, ISS, a także już niedługo, program Artemis, będziemy mogli dokładniej przewidzieć, jakie zmiany mogą zajść w ciele człowieka, a także będziemy mogli znaleźć sposoby na zapobieganie im.
Wizualizacja stacji Gateway na orbicie księżycowej.
Częścią programu Artemis jest budowa stacji Gateway, która ma znajdować się na orbicie księżycowej i pozwalać ludziom na długi pobyt na powierzchni Księżyca. Będzie to także przystanek dla misji marsjańskich. Dodatkowo będzie to doskonała okazja na badanie reakcji organizmu na promieniowanie, jako że ISS jest chroniona przez atmosferę i pole magnetyczne Ziemi, co stanowi osłonę dla astronautów znajdujących się na niskiej orbicie przed promieniowaniem kosmicznym. Wraz z budową stacji Gateway, możliwości wypraw kosmicznych będą się poszerzać. Więcej przestrzeni dla życia i badań oznacza, że misje będą mogły trwać dłużej, a załoga będzie mogła udawać się na powierzchnię Księżyca nawet kilka razy w ciągu jednej misji. Będzie to doskonała okazja do przetestowania zdolności organizmu ludzkiego przed podróżami na Czerwoną Planetę, a dodatkowo sama misja będzie bardziej niezależna.
Dlaczego ISS nam nie wystarcza?
Odległość do pokonania podczas podróży na Księżyc jest około 1000 razy większa, a sama misja bardziej wymagająca niż ta na ISS. Misja Artemis zapewni nam niezwykłą możliwość zbadania niebezpieczeństw związanych z podróżami kosmicznymi w prawdziwych warunkach głębokiego kosmosu przed wyprawą na Marsa. Pozwoli to na zbadanie wszelkich niebezpieczeństw, przetestowanie nowych technologii i procedur. Astronauci wraz z zespołami naukowców na Ziemi będą musieli sprostać wyzwaniom związanym z życiem dalej od Ziemi niż kiedykolwiek wcześniej.
ISS jest położona o tyle komfortowo, że podróż jest stosunkowo krótka i bezpieczna. W razie sytuacji awaryjnej astronauci mogą dość szybko powrócić na Ziemię, czy otrzymać misję zaopatrzeniową. Jednak nie jest to już wystarczające środowisko do badań. Powstają nowe technologie, tworzymy coraz śmielsze scenariusze eksploracji kosmicznej, dlatego też potrzebne jest środowisko wierniej oddające warunki panujące w kosmosie niż Międzynarodowa Stacja Kosmiczna.
Promieniowanie kosmiczne – jak dotąd wielka niewiadoma
Kluczową sprawą, wspomnianą wcześniej jest oczywiście kwestia promieniowania. Promieniowanie kosmiczne pochodzi ze Słońca, a także z całego kosmosu, który nas otacza. Stwarza ono niesamowite niebezpieczeństwo podczas wypraw kosmicznych. Podwyższa ryzyko wystąpienia raka, a także chorób degeneracyjnych serca czy układu nerwowego. Dodatkowo może wpływać na pogorszenie wzroku czy rozwój katarakty. Skutki ekspozycji na ten typ promieniowania są praktycznie niemożliwe do zbadania na powierzchni naszej planety, czy na pokładzie ISS. Naukowcy w Laboratorium Promieniowania Kosmicznego NASA w Nowym Jorku (Space Radiation Laboratory) próbują odwzorować skutki takiego promieniowania na organizm człowieka za pomocą symulowanych promieni kosmicznych, jednak jest to tylko symulacja, która nie może dokładnie pokazać nam, jakie implikacje na zdrowiu astronauty będzie nieść za sobą podróż na Marsa.
Pomimo tego, że załoga znajdująca się na pokładzie ISS jest narażona na większą dawkę promieniowania niż na Ziemi, pole magnetyczne naszej planety stanowi znakomitą osłonę przed tymże promieniowaniem. Księżyc znajduje się poza magnetosferą Ziemi i nie posiada własnego pola magnetycznego, co czyni go idealnym miejscem do badania skutków promieniowania kosmicznego. Częścią programu Artemis jest lepsze scharakteryzowanie środowiska kosmicznego uwzględniające promieniowanie i jego skutki, a także opracowanie metod, dzięki którym można byłoby chronić załogę przed ekspozycją na promieniowanie wywołane cząstkami słonecznymi oraz procedury mające na celu zapobieganie lub łagodzenie szkód spowodowanych promieniowaniem kosmicznym.
Wizualizacja: astronauci na powierzchni Księżyca.
Autonomiczne procedury medyczne
Gdyby w drodze na Marsa przytrafiły się jakieś problemy zdrowotne, załoga będzie musiała reagować szybko i sprawnie. Na pokładzie ISS astronauci mogą liczyć na natychmiastową pomoc specjalistów z Centrum Kontroli Misji, a wskazówki podczas korzystania z technologii medycznych do wykonywania procedur otrzymują oni w czasie rzeczywistym. Niestety, podczas wyprawy na Marsa będziemy mieć do czynienia z opóźnieniem sygnału nawet o kilka minut, co w sytuacji zagrożenia życia jest niedopuszczalne. Dlatego też astronauci będą musieli radzić sobie sami z różnymi sytuacjami. Będą musieli mieć oni odpowiednią wiedzę i doświadczenie, aby pomóc innym członkom załogi, w momencie, kiedy będą oni mieć problem ze zdrowiem. Dodatkowo niewielki rozmiar statku kosmicznego, który poleci na Marsa ograniczy ilość sprzętu, który można zabrać ze sobą. To właśnie na pokładzie Gateway będzie można przetestować zdolności załogi w zakresie pomocy medycznej, aby mogli oni sobie radzić bardziej niezależnie.
Podczas wyposażania stacji Gateway, załoga będzie musiała polegać na urządzeniach nie tylko małych i lekkich, ale także takich, które umożliwią im wykonanie zabiegów czy procedur bez większego wkładu specjalistów z Centrum Kontroli Misji. Obecnie na ISS testowane jest nowe urządzenie – miniaturowe urządzenie służące do badań USG, które pozwala na zbadanie organizmu bez wskazówek medyków na Ziemi. Pomimo tego, że astronauci będą mieli okazję testować i trenować z takimi urządzeniami, a także procedurami na Ziemi, to właśnie doświadczenie ze stacji Gateway pozwoli ocenić, czy urządzenia te sprostają wymaganiom postawionym przez specjalistów, naukowców, ale także w warunkach dyktowanych przez środowisko mikrograwitacji i odległego kosmosu.
Zdrowie psychiczne i wydajność zespołu
Astronauci będą musieli przebywać przez długi czas w małej przestrzeni, a ich zasoby będą znacząco ograniczone. Może to prowadzić do problemów ze snem, a także do kłopotów z komunikacją i prawidłowym funkcjonowaniem w zespole. Badania przeprowadzane podczas misji analogowych na Ziemi i na ISS pokazują, że cechy charakteru i osobowość astronautów są niezwykle ważne przy wyborze załogi, która ma pracować efektywnie. Mimo tego ziemskie analogi nie oddają w pełni warunków życia w kosmosie, a Międzynarodowa Stacja Kosmiczna jest znacznie większa niż statek, którym astronauci wybiorą się na Marsa.
Warunki na stacji Gateway będą znacznie lepiej oddawać środowisko, w jakim znajdą się astronauci podczas podróży na Czerwoną Planetę. Aby dowiedzieć się więcej o tym, jak astronauci reagują na tę zmianę warunków, załoga przebywająca na stacji Gateway będzie mogła prowadzić dzienniki, które pozwolą monitorować ich samopoczucie. Kolejnym elementem przydatnym do badania skutków przebywania w kosmosie będą urządzenia, które będą zbierać dane o cyklach snu i dnia astronautów. To wszystko pozwoli na opracowanie środków zaradczych, tak aby poprawić jakość snu, zmniejszyć zmniejszenie i poprawić wydajność załogi.
Astronauta NASA Ron Garan przy kopule na ISS.
Lądowanie
Ćwiczenia pomagają zwalczać skutki mikrograwitacji, takie jak atrofia mięśni, czy zmniejszenie gęstości kości. Jednak astronauci nadal wymagają pomocy przy wstawaniu i chodzeniu, gdy powrócą do normalnej grawitacji na Ziemi. Wynika to ze zmniejszonej objętości krwi związanej z tym, że w kosmosie niepotrzebne jest takie ciśnienie w naczyniach krwionośnych oraz nadmiernej kompensacji z ucha wewnętrznego wywołanej ruchem i przebywaniem w pozycji pionowej. Grawitacja na Marsie – około jednej trzeciej grawitacji ziemskiej – może stwarzać podobne problemy po tym, jak załogi spędzą miesiące, podróżując w warunkach mikrograwitacji.
Podobnie astronauci lądujący na Księżycu będą musieli dostosować się do grawitacji powierzchni Księżyca, która stanowi około jednej szóstej grawitacji Ziemi. Podczas misji Artemis naukowcy będą mogli sprawdzić, czy członkowie załogi mogą wykonywać czynności wewnątrz i na zewnątrz statku kosmicznego bez wsparcia naziemnego. Te spostrzeżenia pozwolą naukowcom ocenić, czy astronauci mogą natychmiast wykonywać zadania niezależnie, dostosowując się do grawitacji innego ciała niebieskiego. Badania te pomogą również w tworzeniu protokołów pomagających astronautom w przystosowaniu się do Marsa.
Małymi krokami do celu
Kiedy nieżyjący już Neil Armstrong po raz pierwszy postawił stopę na Księżycu, powiedział: „Mały krok dla człowieka, wielki krok dla ludzkości”. Gdy NASA dotrze na Marsa, Księżyc będzie kluczowym krokiem na drodze do życia i pracy na innej planecie. Dzięki badaniom z wykorzystaniem analogów naziemnych, stacji kosmicznej i programu Artemis, HRP pomaga NASA osiągnąć kolejny gigantyczny krok dla podboju kosmosu, robiąc mały krok po kroku.
