Путешествие человека на Марс, на первый взгляд, сопряжено с неиссякаемым количеством рисков. Чтобы превратить миссию на Красную планету из вымысла в реальность, программа NASA по исследованиям человека систематизировала опасности, с которыми астронавты будут постоянно сталкиваться, по пяти классификациям. Объединение задач по категориям позволяет организовать исследования по преодолению препятствий, стоящих перед такой миссией. Однако эти опасности не являются самостоятельными. Они могут подпитывать друг друга и усугублять воздействие на организм человека. Эти опасности изучаются с использованием наземных аналогов, лабораторий и Международной космической станции, которая служит испытательным полигоном для оценки действий человека и контрмер, необходимых для исследования космоса.
Различные исследовательские платформы дают ANSA ценную информацию о том, как человеческое тело и разум могут реагировать во время длительных набегов в космос. Полученные в результате данные, технология и методы служат ценными знаниями для экстраполяции на многолетние межпланетные миссии.
Первую опасность полета человека на Марс также труднее всего представить, потому что космическое излучение невидимо для человеческого глаза. Радиация не только незаметна, но и считается одной из самых опасных.
За пределами естественной защиты Земли облучение увеличивает риск рака, повреждает центральную нервную систему, может изменить когнитивные функции, снизить двигательную функцию и вызвать изменения в поведении. Чтобы узнать, что может произойти на околоземной орбите, NASA изучает, как радиация влияет на биологические образцы, используя наземную исследовательскую лабораторию.
Космическая станция находится в пределах защитного магнитного поля Земли, поэтому, хотя наши астронавты подвергаются воздействию радиации в десять раз более высокой, чем на Земле, это все же меньшая доза, чем та, что есть в глубоком космосе.
Чтобы уменьшить эту опасность, космические аппараты будут иметь значительные защитные экраны, дозиметрию и систему оповещения. Также проводятся исследования в области медицинских контрмер, таких как фармацевтические препараты для защиты от радиации.
Поведенческие проблемы среди групп людей, находящихся в небольшом пространстве в течение длительного периода времени, независимо от того, насколько хорошо они обучены, неизбежны. Экипажи будут тщательно отобраны, обучены и поддержаны, чтобы они могли эффективно работать в команде в течение месяцев или лет в космосе.
На Земле мы можем позволить себе роскошь брать свои мобильные телефоны и мгновенно связываться практически со всем и всеми вокруг нас. Во время полета на Марс астронавты будут более изолированы и ограничены, чем мы можем себе представить. Недосыпание, десинхронизация циркадных ритмов и перегрузка на работе усугубляют эту проблему и могут привести к снижению производительности, неблагоприятным последствиям для здоровья и нарушению целей миссии.
Для устранения этой опасности разрабатываются методы мониторинга поведенческого здоровья и адаптации/совершенствования различных инструментов и технологий для использования в условиях космического полета для выявления и лечения ранних факторов риска. Также проводятся исследования в области рабочей нагрузки и производительности, световой терапии для выравнивания циркадных ритмов, фазового сдвига и бдительности.
Третья и, возможно, наиболее очевидная опасность — это просто расстояние. В среднем Марс находится на расстоянии 140 миллионов миль от Земли. Вместо трехдневного лунного путешествия астронавты покинут нашу планету примерно на три года. Хотя экспедиции на Международную космическую станцию служат приблизительной основой для ожидаемого влияния на планирование логистики для такой поездки, данные не всегда сопоставимы. Если на станции произойдет чрезвычайная ситуация, команда может вернуться домой в течение нескольких часов. Кроме того, грузовые корабли постоянно пополняют экипажи свежими продуктами, медицинским оборудованием и другими ресурсами. Как только вы сожжете двигатели для Марса, пути назад и пополнения запасов не будет.
Планирование и самодостаточность — важнейшие ключи к успешной марсианской миссии. Столкнувшись с задержкой связи до 20 минут в одну сторону и возможностью отказа оборудования или неотложной медицинской помощи, астронавты должны быть способны противостоять множеству ситуаций без поддержки со стороны своих коллег на Земле.
Разница силы тяжести, с которой столкнутся астронавты, является четвертой опасностью человеческой миссии. На Марсе астронавтам нужно будет жить и работать в трех восьмых от силы притяжения Земли в течение двух лет. Кроме того, в шестимесячном путешествии между планетами исследователи испытают полную невесомость.
Помимо Марса и дальнего космоса, необходимо учитывать третье гравитационное поле. Когда космонавты, наконец, вернутся домой, им нужно будет заново адаптировать многие системы в своих телах к гравитации Земли. Кости, мышцы, сердечно-сосудистая система — все это годами подвергалось воздействию без стандартной силы тяжести. Еще больше усложняет проблему то, что когда космонавты переходят из одного гравитационного поля в другое, это обычно довольно неприятный опыт. Отрыв от поверхности планеты или преодоление препятствий в атмосфере во много раз превышает силу тяжести.
Проводятся исследования, чтобы убедиться, что космонавты остаются здоровыми до, во время и после полета. NASA определяет, как текущие и будущие, одобренные FDA методы лечения остеопороза и оптимальные сроки для таких методов лечения могут быть использованы для снижения риска развития преждевременного остеопороза у астронавтов. Изучаются программы обучения адаптации и улучшения способности обнаруживать соответствующие сенсорные входные данные, чтобы смягчить проблемы с контролем баланса. Исследования продолжаются, чтобы охарактеризовать оптимальные предписания упражнений для отдельных астронавтов, а также определить метаболические затраты на критические задачи миссии, с которыми они могли бы столкнуться во время миссии на Марс.
Космический корабль — это не только дом, это еще и машина. NASA понимает, что экосистема внутри транспортного средства играет большую роль в повседневной жизни космонавтов. Важные факторы обитаемости включают температуру, давление, освещение, шум и количество места. Очень важно, чтобы космонавты получали необходимое питание, сон и физические упражнения, необходимые для того, чтобы оставаться здоровыми и счастливыми.
Технологии, как это часто бывает с исследованиями за пределами этого мира, приходят на помощь в создании жилого дома в суровых условиях. Контролируется все, от качества воздуха до возможных микробных обитателей. Микроорганизмы, которые естественным образом обитают на вашем теле, легче передаются от одного человека к другому в закрытой среде. Астронавты также вносят данные с помощью образцов мочи и крови и могут предоставить ценную информацию о возможных факторах стресса. Пассажиров также просят предоставить обратную связь об окружающей их среде обитания, включая физические впечатления и ощущения, чтобы эволюция космических кораблей могла продолжать удовлетворять потребности людей в космосе. Также необходима обширная переработка ресурсов, которые мы принимаем как должное: кислорода, воды, углекислого газа и даже наших отходов.
Исследования человека необходимы для освоения космоса
NASA уже вышло за рамки простого определения пяти проблем полета человека в космос, чтобы способствовать целенаправленным и организованным усилиям по достижению Марса. В агентстве есть организации, занимающиеся развитием космических полетов во всех пяти из этих областей.
Программа NASA по исследованиям человека по-прежнему привержена сохранению здоровья и жизнеспособности экипажа, который когда-нибудь приземлится на Марс. Хотя эти пять опасностей представляют собой серьезные проблемы, они также открывают возможности для роста и инноваций в области технологий, медицины и нашего понимания человеческого тела. Один человеческий вызов исследован, еще на шаг ближе к Марсу.
Программа NASA по исследованиям человека (HRP) посвящена поиску лучших методов и технологий для обеспечения безопасных и продуктивных полетов человека в космос. HRP позволяет исследовать космос за счет снижения рисков для здоровья и работоспособности астронавтов с использованием наземных исследовательских установок, Международной космической станции и аналоговой среды. Это приводит к разработке и реализации исследовательской биомедицинской программы, направленной на: информирование о стандартах здоровья, производительности и пригодности для жизни человека, разработку контрмер и решений по снижению рисков, и передовые технологии обеспечения обитаемости и медицинской поддержки. HRP поддерживает инновационные научные исследования на людях, финансируя более 300 исследовательских грантов уважаемым университетам, больницам и центрам NASA для более чем 200 исследователей.