Космические миссии, но на Земле. Зачем их проводят и как на них попасть?

Что такое аналоговые миссии?

Аналоговые миссии — это полевые испытания в местах, которые имеют физическое сходство с экстремальными космическими средами. Инженеры и ученые НАСА работают с правительственными учреждениями, академическими кругами и промышленностью, чтобы собрать требования для испытаний в суровых условиях, прежде чем они будут использоваться в космосе.

Зачем нужны аналоговые миссии?

Аналоговые миссии готовят астронавтов, инженеров и ученых к ближайшим и будущим исследованиям астероидов, Марса и Луны. Аналоги играют важную роль в решении задач космических исследований, и вот почему:

• не все эксперименты можно проводить в космосе — не хватает времени, средств, оборудования и рабочей силы;
• контрмеры можно испытать на Земле в налоговых миссиях, прежде чем опробовать их в космосе;
• наземные аналоговые исследования выполняются быстрее и дешевле.

Что тестируется на Земле?

Тесты, которые проводят на Земле, включают в себя:

• новые технологии,
• роботизированное оборудование,
• транспортные средства,
• среду обитания,
• связь,
• производство электроэнергии,
• мобильность,
• инфраструктуру,
• хранилища.

Кроме того, очень важно наблюдать и оценить поведенческие эффекты: изоляцию и заключение, командную динамику, усталость от меню и другие.

Предыдущие поколения использовали аналоговые миссии для подготовки к выходу из атмосферы Земли и высадке на Луну. В соответствии с этой концепцией НАСА использует аналоговые миссии для активной подготовки к дальним космическим направлениям, таким как миссии на астероиды или Марс.

Аналоги предоставляют НАСА данные о сильных сторонах, ограничениях и обоснованности запланированных операций по исследованию человека и роботов. Аналоги также помогают определить способы объединения усилий человека и роботов для улучшения научных исследований.

Где проводятся аналоговые миссии?

Места проведения испытаний включают Антарктику, океаны, пустыни, арктическую и вулканическую среду. Именно она схожа с условиями нахождения вне Земли в том или ином роде.

К чему готовят космонавтов? Какие опасности тестируют аналоговые миссии?

Какие конкретно опасности подстерегают человека в космосе? Они сгруппированы в пять категорий, связанных с нагрузками, которые они оказывают на космического путешественника: космическое излучение, изоляция/ограничение, расстояние от Земли, гравитационные поля и враждебная/замкнутая среда.

• Космическое излучение
  
  Магнитное поле Земли и атмосфера защищает астронавтов от суровой космической радиации, но без этой защиты, они в опасности. Такое количество облучения может увеличить риск рака.
  
  Возможные опасности: поток радиации может повредить центральную нервную систему как с острыми, так и с более поздними последствиями, проявляясь в изменении когнитивной функции, снижении двигательной функции и изменениях поведения. Лучевая болезнь может вызвать тошноту, рвоту, анорексию и усталость.
• Изоляция/заключение
  
  Поведенческие проблемы среди групп людей, занимающих небольшое пространство в течение длительного времени, независимо от того, насколько хорошо они обучены, неизбежны.
  
  Возможные опасности: снижение настроения, познания, морального духа или межличностного взаимодействия, нарушение сна, депрессия, усталость, скука. Чем более замкнуты и изолированы люди, тем выше вероятность развития у них поведенческих или когнитивных состояний.
  
  
• Расстояние от Земли
  
  Способность к четкому планированию, самодостаточность и самостоятельность имеют ключевое значение для космонавтов. В среднем Марс находится в 140 млн миль от Земли. Из-за задержки связи до 20 минут и возможности отказа оборудования астронавты должны иметь возможность выполнить миссию самостоятельно. У них должна быть еда, лекарства и припасы в в нужном количестве, чтобы поддерживать их в течение всего времени. И запасы эти надо оберегать и тратить с умом.
• Гравитационные поля
  
  Есть три гравитационных поля, которые испытает астронавт во время миссии на Марс: невесомость между планетами, 1/3 гравитации Земли на Марсе и нормальная гравитация после возвращения на Землю.
  
  Возможные опасности: такие изменения гравитации влияют на пространственную ориентацию, зрительно-моторную координацию, равновесие, передвижение и может вызвать укачивание. Кости теряют минералы, что приводит к снижению плотности. Мышцы теряют силу и выносливость. Сердечно-сосудистая система выходит из строя. Сдвиг жидкости может оказывать давление на глаза, вызывая проблемы со зрением. Возможна склонность к образованию камней в почках из-за обезвоживания.
  
  
• Окружающая среда: враждебная/замкнутая
  
  Экосистема внутри космического корабля играет большую роль в повседневной жизни космонавтов. Микробы могут изменять характеристики в космосе, а микроорганизмы, которые естественным образом обитают на вашем теле, легче передаются от человека к человеку в закрытых средах обитания, таких как космическая станция. Каждый дюйм жилого помещения должен быть тщательно спроектирован, чтобы обеспечить комфортную температуру, освещение, уровень шума и достаточное пространство.
  
  Возможные опасности: повышенный уровень гормона стресса изменяет иммунную систему, что приводит к аллергии, болезням и болезням.
  

Самые интересные аналоговые миссии, которые проводятся на Земле

Рассказываем о трех самых интересных миссиях. Каждая проверяет одну опасность: изоляцию и локализацию, влияние космической радиации, изменение гравитации.

Миссия NEK & SIRIUS. Проверяемые опасности — изоляция и локализация

Миссия SIRIUS-18/19 — это международный и мультикультурный аналогичный проект космического полета, имеющий первостепенное значение для долгосрочных целей НАСА по отправке людей на Луну и Марс, который проводился в НЭК, наземном экспериментальном комплексе.

«Наземный экспериментальный комплекс», НЭК, представляет собой уникальное многокамерное сооружение, используемое как аналог для изоляции, локализации и удаленных условий в сценариях разведки. Он предлагает уникальные аспекты для исследования такого рода, которые имеют первостепенное значение для достижения долгосрочных целей НАСА по отправке мультикультурных экипажей на Луну и в конечном итоге на Марс.

НЭК может принимать большие международные экипажи и может работать в течение длительных миссий (> 1 года). Члены экипажа физически изолированы от внешнего мира и имеют ограниченное общение с ним. Это позволяет членам экипажа чувствовать себя так, как будто они находятся в реальных условиях космического полета.

Сам экспериментальный комплекс находится в Институте медико-биологических проблем Российской академии наук в Москве.

Миссия SIRIUS-18/19 — это международная, мультикультурная миссия, которая является частью серии исследований, изучающих влияние изоляции и заключения на психологию, физиологию и командную динамику человека, чтобы помочь подготовиться к длительному исследованию космоса. Эта четырехмесячная миссия проводилась с марта по июль 2019 года. Шесть международных членов экипажа отправились на тренировку в январе перед началом миссии. Другие миссии NEK в серии SIRIUS будут более продолжительными: восемь месяцев и один год. С международной командой, серия исследований будет сосредоточена на изучении динамики мультикультурной команды в изолированной среде.

Цели SIRIUS-18/19 заключаются в изучении поведенческого здоровья и производительности в изолированной среде в течение длительных периодов времени. В частности испытывается и изучается командная динамика, физические и психические эффекты длительного пребывания в ограниченном пространстве, сенсорная депривация, монотонность и ограниченное общение с внешним миром. Это также позволяет разрабатывать контрмеры, которые могут быть проверены в полете. Этот тип исследований важен, поскольку экипажи, которые будут исследовать за пределами низкой околоземной орбиты, будут интернациональными по составу и будут более изолированными и ограниченными, чем люди когда-либо вообще были.

Этапы реализации проекта:

• Ноябрь 2017: 17 дней (завершено)
• 2019: 4 месяца (завершено)
• 2020-2021: 8 месяцев
• 2021-2022: 12 месяцев
• 2023-2025: возможные дополнительные ежегодные миссии

Можно ли поучаствовать?

Программа НАСА по исследованиям человека ищет здоровых участников для моделирования космического полета. Нужны добровольцы, чтобы помочь узнать о физиологических и психологических последствиях изоляции и заключения для людей, чтобы подготовиться к полетам на Луну и на Марс. Программа исследований на человеке в партнерстве с наземным экспериментальным комплексом Института биомедицинских проблем Российской академии наук, или НЭК, проводит серию аналоговых миссий в рамках SIRIUS, или научных международных исследований на уникальной наземной станции в Москве.

Условия

Итак, для работы НАСА ищет граждан США в возрасте от 30 до 55 лет. Кандидаты должны хорошо владеть как русским, так и английским языками, иметь степень магистра или бакалавра (а также доктора наук, доктора медицинских наук или армейскую подготовку). О зарплате не сообщается. Но участники эксперимента в обязательном порядке получат компенсацию за их работу. Существуют разные уровни компенсации, сообщается в заявлении НАСА.

Испытание будет длиться 4 месяца, 8 месяцев и 1 год (это три разных миссии). Для каждого будет набран экипаж из шести человек. Все участники испытаний должны будут пройти медицинский осмотр ВВС США III класса, в рамках которого каждого проверят на наличие хронических болезней, состояние зубов, а также проведут устное обследование и психологический скрининг.

Если вы заинтересованы и хотите получить дополнительную информацию, то позвоните +1 (281) 212-1492 или напишите на jsc-sirius@mail.nasa.gov. Подать заявку можно на сайте агентства.

Миссия NSRL. Проверяемые опасности — космическое излучение

NSRL помогает оценить многие риски для здоровья, связанные с космическим излучением. Прежде чем люди смогут длительное время путешествовать за пределы атмосферы Земли, ученые должны больше узнать о рисках, связанных с космическим излучением. Чтобы лучше понять эти риски, НАСА совместно с Министерством энергетики США открыло эту лабораторию в Брукхейвенской национальной лаборатории.

Для исследований ученые используют пучки ионов для моделирования космических лучей и оценки рисков космической радиации для людей и оборудования.

Почему эта миссия важна?

Ионизирующее излучение проходит через живые ткани, выделяя энергию, которая вызывает структурное повреждение ДНК и изменяет многие клеточные процессы. Текущее исследование, спонсируемое НАСА, направлено на понимание структурных и функциональных изменений ДНК, вызванных радиацией, основных метаболических регуляторов, которые, как известно, модулируются радиацией; геномная нестабильность; изменения структуры тканей; «сторонний наблюдатель» или нецелевые эффекты.

Проблемы со здоровьем, которые НАСА поставила на первое место в своих исследованиях

• Риск радиационного канцерогенеза от космической радиации — повышенный риск рака.
• Риск острого или позднего воздействия на центральную нервную систему космического излучения — изменения двигательной функции и поведения или неврологические расстройства.
• Риск дегенерации тканей или других последствий для здоровья от космического излучения — других дегенеративных дефектов тканей, таких как катаракта, заболевания кровообращения и пищеварительной системы.
• Острые радиационные риски от космического излучения — значительные повреждения кожи или смерть в результате крупного солнечного события или сочетания солнечного/галактического космического излучения, которое ставит под угрозу выживание экипажа и миссии.
• Галактические космические лучи  вызывают наибольшую озабоченность НАСА. Защититься от ГКЛ сложно. Они происходят от сверхновых звезд.
  

Исследования направлены на:

• уменьшение неопределенностей в прогнозах риска рака и острых радиационных рисков;
  
• предоставление необходимых данных и знаний для разработки моделей прогнозирования рисков для центральной нервной системы (ЦНС) и других рисков дегенерации тканей;
• понимание механизмов биологического ущерба, лежащих в основе радиационных рисков для здоровья.

Ожидается, что это исследование внесет существенный вклад в научную основу для возможной разработки биологических средств противодействия этим рискам.

Можно ли принять участие?

Стоит отметить, что это не самая безопасная миссия НАСА. Ознакомиться с подробностями и оставить заявку на прохождение миссии можно на ее сайте.

Параболический полет. Проверяемые опасности — изменения гравитации

Микрогравитация — это уникальная среда для изучения физических, биологических и химических явлений, обычно маскируемых или изменяемых гравитацией Земли, а также для проведения экспериментов в различных научных областях.

Работа, проводимая учеными в условиях микрогравитации, расширяет фундаментальные знания в различных дисциплинах с инновационными приложениями в областях технологий, промышленных процессов и медицины.

Исследования в условиях микрогравитации могут проводиться только на околоземных космических станциях или транспортных средствах, ракетах-зондах и капсулах, самолетах, выполняющих параболические полеты. Все эти средства получили название «микрогравитационные платформы». Все они предлагают разный уровень качества и продолжительности микрогравитации.

Как проходит параболический полет?

Из стабилизированного горизонтального полета на высоте 6 000 метров самолет увеличивает свое положение. Во время этой фазы вес человека в 1,8 раза превышает его нормальный вес в течение 24 секунд. Затем экипаж выполняет маневр, называемый «всплеском»: траектория самолета направляется по своего рода параболе, и тяга уменьшается.

Состояние невесомости длится примерно примерно 22 секунды.

Параболические полеты — это ворота в невесомость. Они посвящены научным экспериментам и технологическим испытаниям космической техники.

Хотя короткие периоды микрогравитации, около 22 секунд подряд, воспроизводятся во время каждой параболы в параболическом полете, их повторение позволяет накопить общее время невесомости более 10 минут на научный полет и более 30 минут на кампанию (по стандартам миссии).

22 секунды микрогравитации позволяют изучать очень широкий круг явлений, которые происходят сразу или после нескольких секунд микрогравитации, и не требуют изучения и описания длительных периодов невесомости. Спектр этих явлений широк и охватывает многие научные дисциплины.

Можно ли принять участие?

До подготовки к полету нужно про несколько испытаний. С примерами экспериментов и условиями можно ознакомиться на сайте.

Читайте также

— Ученые достигли рекордного преобразования солнечной энергии в топливо

— Создан способ искоренить паразитов, перекрыв все пути их метаболизма

— После введения российской вакцины у добровольцев нашли 144 побочных эффекта