MARS-500 - MARS-500

Oficjalne logo misji
Załoga 520-dniowej symulacji przed rozpoczęciem misji
Trójwymiarowy plan rosyjskiego kompleksu MARS-500 , wykorzystywanego do eksperymentów naziemnych, które stanowią uzupełnienie przygotowań ISS do misji załogowej na Marsa

Misja MARS-500 była eksperymentem izolacji psychospołecznej przeprowadzonym w latach 2007-2011 przez Rosję, Europejską Agencję Kosmiczną i Chiny, w ramach przygotowań do bliżej nieokreślonego przyszłego załogowego lotu kosmicznego na Marsa . Placówka Eksperyment został zlokalizowany przy Rosyjskiej Akademii Nauk " Instytutu Problemów Biomedycznych (IBMP) w Moskwie , Rosja.

W latach 2007-2011 trzy różne załogi wolontariuszy mieszkały i pracowały w makieta statku kosmicznego w IBMP. Ostatni etap eksperymentu, który miał symulować 520-dniową misję załogową, został przeprowadzony przez wyłącznie męską załogę składającą się z trzech Rosjan (Alexey Sitev, Sukhrob Kamolov, Alexander Smoleevskij), Francuza (Romain Charles), Włoch (Diego Urbina) i obywatel Chin (Yue Wang). Obiekt makiety symulował wahadłowiec kosmiczny Ziemia-Mars, statek wznoszący się i powierzchnię Marsa. Wśród wolontariuszy, którzy wzięli udział w trzech etapach, znaleźli się profesjonaliści z doświadczeniem w inżynierii, medycynie, biologii i lotach kosmicznych. Eksperyment dostarczył ważnych danych na temat fizjologicznych, społecznych i psychologicznych skutków długotrwałej, bliskiej izolacji.

Przegląd projektu

Cel, powód

MARS-500 miał na celu zbadanie psychologicznych, fizjologicznych i technologicznych wyzwań związanych z długotrwałymi lotami w kosmos. Wśród innych przeszkód do pokonania w eksperymencie zbadano fizjologiczne skutki długotrwałej nieważkości, efektywność zarządzania zasobami oraz skutki izolacji w hermetycznie zamkniętym środowisku. Systemy komunikacyjne MARS-500 zostały zaprojektowane ze średnim opóźnieniem 13 minut, aby symulować rzeczywisty czas transmisji do iz statku kosmicznego lecącego na Marsie.

Cele naukowe

Naukowe cele MARS-500 obejmowały badanie potencjalnych projektów siedlisk, ze szczególnym uwzględnieniem wsparcia medycznego i psychologicznego dla załogi (która z konieczności byłaby zamknięta w stosunkowo małym statku kosmicznym, ze stosunkowo ograniczonym zapleczem medycznym, dla 7-do). 9-miesięczna podróż na Marsa).

Etapy eksperymentu

W sumie w latach 2007-2011 zaplanowano 640 dni eksperymentalnych, podzielonych na trzy etapy o różnej długości. Na każdym etapie załoga ochotników mieszkała i pracowała w makiecie statku kosmicznego. Komunikacja ze światem zewnętrznym była ograniczona i była prowadzona z realistycznym opóźnieniem do 25 minut, aby symulować rzeczywiste opóźnienie w komunikacji między Marsem a Ziemią. Podobnie, wolontariuszom zapewniono realistycznie ograniczoną podaż materiałów eksploatacyjnych na pokładzie. Niektórych warunków, takich jak nieważkość i promieniowanie kosmiczne, nie dało się zasymulować.

Pierwszy 15-dniowy etap eksperymentu MARS-500 trwał od 15.11.2007 do 27.11.2007. Celem tego etapu było przetestowanie wyposażenia technicznego, urządzeń i procedur operacyjnych dla podróży.

Drugi, 105-dniowy etap eksperymentu rozpoczął się 31 marca 2009 roku, kiedy sześciu ochotników zamieszkało w odizolowanym kompleksie mieszkalnym eksperymentu. 14 lipca 2009 r. zakończono ten etap eksperymentu.

Ostatni, 520-dniowy etap eksperymentu, który miał symulować pełnowymiarową misję załogową, rozpoczął się 3 czerwca 2010 r. i zakończył 4 listopada 2011 r. Etap ten przeprowadziła sześcioosobowa międzynarodowa załoga, składająca się z trzech Rosjan. , Francuz, Włoch/Kolumbijczyk i obywatel Chin. Etap obejmował symulację załogowego lądowania na Marsie , z trzema symulowanymi spacerami na Marsie przeprowadzonymi w dniach 14, 18 i 22 lutego 2011 r. Eksperyment zakończył się 4 listopada 2011 r., a wszyscy uczestnicy byli podobno w optymalnej kondycji fizycznej i psychicznej.

W lutym 2013 r. Proceedings of the National Academy of Sciences doniosły, że czterech z sześciu członków załogi miało poważne problemy ze snem oraz wydłużeniem czasu snu i odpoczynku w zachowaniu w porównaniu do hibernacji zwierząt. Uczestnicy doświadczyli również zakłócenia rytmu dobowego podczas porodu.

Obiekt

Oznakowany schemat eksperymentalnej placówki izolacyjnej
5-naukowcy.jpg

Obiekt eksperymentalny znajdował się na terenie Instytutu Problemów Biomedycznych w Moskwie. Kompleks składał się z izolatki, sali operacyjnej misji, zaplecza technicznego i biur.

Izolacja składała się z pięciu różnych modułów. Trzy – moduły habitatowe, użytkowe i medyczne – symulowały główny statek kosmiczny. Czwarty moduł symulował lądownik marsjański i był połączony z głównym statkiem kosmicznym. Piąty moduł był symulatorem powierzchni Marsa i jest połączony z lądownikiem marsjańskim. Połączone ilość modułów wynosiła 550 m 3 (19.000 stóp sześciennych).

Placówka zawierała cały niezbędny sprzęt do przeprowadzenia eksperymentu. Obejmowały one systemy łączności i sterowania, systemy wentylacji, zaopatrzenia w powietrze i wodę, instalacje elektryczne, kanalizację, systemy monitoringu jakości powietrza i wody oraz systemy częściowego recyklingu, sprzęt medyczny, systemy monitoringu przeciwpożarowego i innego bezpieczeństwa oraz sprzęt ratunkowy. Moduły utrzymywano przy normalnym ziemskim ciśnieniu barometrycznym.

Moduł mieszkalny

Moduł mieszkalny stanowił główne pomieszczenia mieszkalne dla załogi. Cylindryczny moduł o wymiarach 3,6 m × 20 m (12 stóp × 66 stóp) składał się z sześciu oddzielnych przedziałów załogi, kuchni/jadalni, salonu, głównej sterowni i toalety. Poszczególne przedziały sypialni, który miał powierzchnię około 3 m 2 (32 stóp kwadratowych) każda zawierała łóżko, biurko, krzesła i półki do osobistych.

Moduł medyczny

Plan ogólny kompleksu doświadczalnego

Cylindryczny moduł medyczny mierzył 3,2 m × 11,9 m (10 stóp × 39 stóp) i mieścił dwie koje medyczne, toaletę i sprzęt do rutynowych badań lekarskich. Zawierał również sprzęt do badań telemedycznych , laboratoryjnych i diagnostycznych. Gdyby członkowie załogi zachorowali, zostaliby odizolowani i leczeni w module.

Symulator modułu lądowania na Marsie

Symulator modułu lądowania na Marsie był używany tylko podczas 30-dniowej fazy eksperymentu „Okrążanie Marsa”. Moduł cylindryczny o wymiarach 6,3 m x 6,17 m (20,7 ft x 20,2 ft) pomieścił do trzech członków załogi i miał trzy łóżka piętrowe, dwa stanowiska pracy i toaletę. Jego systemy pomocnicze obejmowały system sterowania i gromadzenia danych, system sterowania wideo i łączności, system analizy gazów, system klimatyzacji i wentylacji, system kanalizacyjny i wodociągowy oraz system przeciwpożarowy.

Moduł pamięci

Cylindryczny moduł magazynowy o wymiarach 3,9 m × 24 m (13 ft × 79 ft) został podzielony na cztery przedziały:

  1. Chłodzona komora do przechowywania żywności
  2. Komora do przechowywania niepsującej się żywności
  3. Eksperymentalna szklarnia
  4. Pomieszczenie zawierające łazienkę, saunę i siłownię

Załoga

Reklamowane wymagania wolontariuszy

Projekt MARS-500 postawił szereg podstawowych wymagań dla potencjalnych kandydatów. One były:

  1. Wiek: 25-50 lat
  2. Wyższa edukacja
  3. Wymagania zawodowe:
    • lekarz ogólny posiadający umiejętności udzielania pierwszej pomocy medycznej
    • lekarz-badacz posiadający umiejętności klinicznej diagnostyki laboratoryjnej
    • biolog
    • inżynier – specjalista od systemów podtrzymywania życia
    • inżynier – specjalista informatyk
    • inżynier – specjalista ds. elektroniki
    • inżynier – mechanik
  4. Umiejętności językowe: znajomość języka rosyjskiego i angielskiego na poziomie zawodowym

Załoga pierwszego etapu

Załoga pierwszego 15-dniowego etapu eksperymentu izolacyjnego składała się z sześciu Rosjan: pięciu mężczyzn i kobiety. Ten etap eksperymentu został przeprowadzony w listopadzie 2007 roku.

  • Anton Artamonov (ur. 1982), inżynier, fizyk i programista
  • Oleg Artemyev (ur. 1970), inżynier i kosmonauta
  • Alexander Kovalev (ur. 1982), inżynier zatrudniony w laboratorium telemedycznym IBMP
  • Dmitrij Perfiłow (ur 1975), anestezjolog zatrudniony w laboratorium telemedycznym IBMP
  • Sergey Riazansky (ur. 1974), dowódca załogi, fizjolog i kosmonauta
  • Marina Tugusheva (ur. 1983), biolog, badacz IBMP

Marina Tuguszewa, jedyna kobieta z załogi, została wykluczona z dłuższych misji.

Załoga II etapu

Drugi 105-dniowy etap obejmował sześcioosobową załogę i zakończył się 14 lipca 2009 r.

  • Oleg Artemyev , rosyjski kosmonauta
  • Aleksiej Baranow, rosyjski lekarz
  • Cyrille Fournier, francuski pilot linii lotniczych
  • Oliver Knickel, inżynier mechanik w armii niemieckiej
  • Sergey Riazansky (dowódca), rosyjski kosmonauta
  • Aleksiej Szpakow, rosyjski fizjolog sportu

Załoga III etapu

Do 520-dniowego trzeciego etapu eksperymentu zgłosiło się ponad 6000 osób z 40 krajów. Wybranymi ochotnikami było trzech Rosjan, dwóch Europejczyków i jeden Chińczyk. Mieli różną znajomość angielskiego, ale nie wszyscy mówili po rosyjsku.

  • Romain Charles, 31-letni francuski inżynier
  • Suchrob Rustamovich Kamolov (Сухроб Рустамович Камолов), rosyjski chirurg
  • Aleksiej Siergiejewicz Sitew (Алексей Сергеевич Ситёв), rosyjski inżynier i dowódca misji
  • Aleksandr Egorovich Smoleevskiy (Александр Егорович Смолеевский), rosyjski fizjolog
  • Diego Urbina, 27-letni inżynier Włoch- Kolumbijczyk
  • Wang Yue (王跃), 27-letni chiński instruktor w China Astronaut Research and Training Center

Drugim członkiem załogi, zastępcą, był Michaił Sinelnikow (Михаил Олегович Синельников), 37-letni rosyjski inżynier. Misja rozpoczęła się 3 czerwca 2010 r. i zakończyła 4 listopada 2011 r., po czym uczestnicy przeszli czterodniową kwarantannę przed opuszczeniem obiektu.

Eksperymenty satelitarne

Podczas eksperymentu MARS-500 przeprowadzono powiązane dodatkowe eksperymenty mające na celu zbadanie skutków promieniowania , problemów zdrowotnych związanych z nieważkością, wpływu ognia na pokład statku kosmicznego i innych.

Eksperymenty kardiologiczne

Eksperymenty załogi obejmowały comiesięczne badania operacyjne, składające się z rejestrowania elektrokardiogramu , próbek oddechowych i ciśnienia krwi oraz kwestionariusza dotyczącego stylu życia, stresu i możliwych dolegliwości w ciągu ostatniego miesiąca.

Kwartalne dynamiczne złożone badania obejmowały pomiar i rejestrację ciśnienia krwi oraz złożonych parametrów sercowo-oddechowych podczas wykonywania testów czynnościowych z obciążeniem fizycznym, psychicznym i ortostatycznym. Szczegółowe ankiety przeprowadzające testy psychologiczne oraz standardowe badania ambulatoryjne ambulatoryjne przeprowadzono przed i po serii badań.

Eksperymenty zanurzeniowe

Z powodu długiego przebywania w stanie nieważkości osoba ma zaburzenia hipokinetyczne . Aby zbadać to zjawisko, IBMP od wielu lat prowadzi badania w tym zakresie, co pozwoliło na zbudowanie szczegółowego obrazu przyczyny zaburzeń hipokinetycznych. Wyniki eksperymentalne wskazują, że główną przyczyną naruszeń jest zmiana mechanizmów grawitacyjnych, które odpowiadają za aktywność ruchową pod wpływem grawitacji na organizm. Zmiany zaczynają się pojawiać z powodu zakłócenia skoordynowanej pracy przez układy sensoryczne, w szczególności wsparcia kostnego i proprioceptywnego . Dane uzyskane w trakcie eksperymentów sugerują, że aferentacja podporowa u ludzi działa jako mechanizm aktywacji i regulacji aktywności układu posturalno-tonicznego, a brak podparcia szkieletowego jest przyczyną wyładowania często występujących zmian fizjologicznych i morfologicznych. w warunkach nieważkości i mikrograwitacji.

Głównym celem eksperymentów immersyjnych było zbadanie potencjalnego wpływu lotu (w tym odciążenia) na mechanizmy podporowe organizmu (rdzeniowe, nadrdzeniowe), na stan ośrodkowego układu nerwowego oraz na funkcje motoryczne i kooperację ręka-oko. wyświęcenie.

Eksperymenty hiperbaryczne

Podczas lotu istniało ryzyko pożaru w statku kosmicznym, a argon jest planowany jako inhibitor w atmosferze statku kosmicznego, aby zmniejszyć to ryzyko. Zastosowanie argonu może znacząco obniżyć stężenie tlenu w atmosferze statku kosmicznego bez szkody dla załogi i stworzyć tzw. środowisko hipoksji . Eksperymenty hiperbaryczne uzupełniają wiedzę na temat wpływu ognioodpornej mieszanki tlenowo-azotowo-argonowej na organizm człowieka za pomocą zintegrowanej oceny organizmu badanego podczas długiego przebywania w ognioodpornej mieszance. Badania miały na celu określenie poziomu sprawności umysłowej i fizycznej, ocenę stanu układu sercowo-oddechowego, parametrów hematologicznych, metabolicznych i immunologicznych we krwi oraz przeprowadzenie badań i badań mikrobiologicznych, które usprawnią istniejące systemy wsparcia.

Eksperymenty radiologiczne

Aby uniknąć problemów zdrowotnych spowodowanych napromieniowaniem podczas lotu na Marsa, potrzebne jest stworzenie modelu predykcyjnego ryzyka radiacyjnego. Model powinien opisywać ryzyko choroby popromiennej w zależności od całkowitej otrzymanej dawki, zmniejszonej wydajności, która powoduje ostrą reakcję oraz możliwego zmniejszenia ogólnej odporności układu odpornościowego na inne zagrożenia zdrowotne związane z lotami międzyplanetarnymi.

Model predykcyjny tworzony jest poprzez wystawienie grupy małp na działanie źródła promieniowania ( cezu-137 ). Następnie przeprowadzane są eksperymenty radiologiczne w celu zbadania reakcji radiobiologicznych głównych układów regulatorowych (nerwowego, hormonalnego, immunologicznego, sercowo-naczyniowego, krwiotwórczego) oraz odpowiedzi plemników i cytogenetycznej na napromieniowanie oraz analizy długoterminowych skutków narażenia (oczekiwana długość życia i karcynogeneza). . W eksperymencie wykorzystano samca makaka rezus w wieku 3–5 lat. Są one podzielone na grupy po 10–15 małp w każdej grupie. Eksperymenty zostały zaprojektowane tak, aby naśladować rzeczywiste narażenie załogi podczas lotu na Marsa, w tym ostre i przewlekłe fazy choroby.

Badanie przewodu pokarmowego

Wśród badań biologicznych i medycznych MARS-500 załoga przeszła 24-godzinną elektrogastroenterografię , przy użyciu pokładowego sprzętu medycznego, w celu zbadania aktywności elektrycznej w przewodzie pokarmowym człowieka.

Efekty psychologiczne

Według oficjalnych wyników załoga 520-dniowej izolacji przeszła próbę jako jedna jednostka. Nie odnotowano konfliktów międzyludzkich ani sytuacji, które wymagałyby przerwania lub opóźnienia jakiegokolwiek aspektu projektu. Trudności napotkane podczas wykonywania niektórych skomplikowanych czynności zostały wspólnie pokonane przez załogę. Różnice kulturowe i trudności językowe nie miały większego wpływu. Mówi się, że w całym eksperymencie dominowała przyjazna i konstruktywna komunikacja. Ekipa spędzała razem czas, oglądając filmy w różnych językach i wykorzystując takie zajęcia rekreacyjne jako okazję do dyskusji na temat filmów i interakcji towarzyskich.

Załoga przygotowała niespodzianki na urodziny, ważne święta państwowe i nieformalne święta (31 października obchodzili Halloween). Niektórzy członkowie załogi wydłużyli czas spędzany na poszczególnych czynnościach, co nie utrudniało komunikacji ani interakcji. Nie zaobserwowano barier językowych, społecznych czy kulturowych, a dowódca misji sprawował władzę zarówno jako formalny, jak i nieformalny przywódca.

Później w eksperymencie załoga spędzała więcej czasu w łóżku lub zajmowała się osobistą aktywnością. Ogólny poziom aktywności załogi gwałtownie spadł w ciągu pierwszych trzech miesięcy i nadal spadał przez następny rok. W drodze powrotnej spędzili w łóżku o 700 godzin więcej niż w podróży. Czterech członków cierpiało na problemy ze snem i zaburzeniami psychicznymi. Jeden z członków załogi spał tak źle, że cierpiał na chroniczną deprywację snu i samodzielnie odpowiadał za większość błędów popełnionych w teście komputerowym używanym do pomiaru koncentracji i czujności.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki

Artykuły aktualności dotyczące projektu