С самых первых дней космических тренировок НАСА погружало космонавтов под воду, чтобы имитировать невесомость движения в условиях микрогравитации. Например, в 1966 году Базз Олдрин практиковал выход в открытый космос с макетом космического корабля Близнецы в большом бассейне в Мэриленде, чтобы подготовиться к миссии Близнецов 12. В 1983 году космонавты практиковались в передвижении по полноразмерной модели грузового отсека космического челнока с использованием учебного центра для невесомой среды (WETF) в космическом центре имени Джонсона. Успех подводных тренировок в конечном итоге побудил к созданию Лаборатории нейтральной плавучести в Хьюстоне, крупнейшем в мире внутреннем водоеме, способном содержать модели основных участков Международной космической станции.
Начиная с 2001 года, космонавты обучали и испытывали оборудование в открытом океане в рамках программы НАСА по экстремальной среде или NEEMO. В прошлом месяце команда акванавтов и астронавтов всплыла на поверхность, проведя девять дней в подводной среде обитания, известной как база рифов Водолей, расположенной в 62 футах ниже поверхности океана у побережья Ки-Ларго, штат Флорида. Экспедиция NEEMO 23 была последней в серии миссий, в которых дно Атлантического океана использовалось в качестве полигона для тестирования возможных технологий и процедур в дальнем космосе. Водолей, составляющий всего около 40 футов в длину и 20 футов в ширину, входит в состав Международного университета Флориды и является идеальным испытательным стендом для изучения физических и психических последствий жизни и работы в ограниченном пространстве.
Хотя программа существует уже почти два десятилетия, это была первая миссия NEEMO, в которой работала исследовательская группа НАСА, состоящая исключительно из женщин. Член команды NEEMO Чилла Ари Д'Агостино, нейробиолог из Университета Южной Флориды, объясняет, что данные, собранные в ходе этой миссии, являются ключом к созданию полной картины того, как все астронавты могут вести себя в космосе, особенно с тех пор, как в прошлом экипажи NEEMO были в основном мужчины.
«Важно собирать данные по обоим полам», - говорит Ари д'Агостино. «Если есть разница, мы должны выяснить, как с этим справиться. Если нет, то нам тоже нужно это знать.
Два члена команды NEEMO 23 готовят оборудование для измерения метаболизма губок. (Карл Шривз) К Ари Д'Агостино присоединились акванавт Ширли Помпони, морской биолог из Океанографического института Флориды в Атлантическом университете и кандидат в астронавты НАСА Джессика Уоткинс. Команду возглавляла итальянская космонавт Саманта Кристофоретти, которая провела 200 дней в космосе в 2014 и 2015 годах - рекордный полет в космос для европейца.
Не-астронавты группы были выбраны за их опыт дайвинга и для проведения собственных исследований. Ари Д'Агостино изучает физиологические эффекты дайвинга, например, что происходит, когда дайверы вдыхают кислород в условиях высокого давления. Во время экспедиции она также изучала групповую динамику и то, как поведение меняется при физических и психических нагрузках Помпони, с другой стороны, изучает морские губки и испытывает новый ручной инструмент для отбора проб, который может иметь потенциальное применение в космосе, например, для отбора планетарных пород и осадков.
В то время как предыдущие миссии NEEMO были сосредоточены на моделировании действий на поверхности астероида, NEEMO 23 проверил новое оборудование и рабочие протоколы для Международной космической станции и будущих полетов в дальний космос на Луну и Марс.
В обычный день половина членов экипажа провела до пяти часов за пределами судна, испытывая оборудование и собирая образцы, в то время как те, кто находился в помещении, отвечали за руководство работой и связь с управлением миссией. «Иногда я бы общался с четырьмя разными людьми одновременно», - говорит Помпони. «Я бы общался с дайверами, с научными коммуникациями, с контролем миссий и с кем-то внутри среды обитания».
Внутри Водолея Помпони инструктировала дайверов снаружи, как использовать свое исследовательское оборудование для сбора образцов губки и измерения их метаболической активности. Этот метод служил аналогом для будущих миссий на Марс, где астронавту можно было бы поручить использование специализированных инструментов, разработанных кем-то другим.
«Заранее было немного тренировок на суше, но не так много», - говорит Помпони. «Но в космосе, когда они исследуют, астронавты, которые находятся там, не обязательно те, кто знает, как использовать эти инструменты».
Акванавты и космонавты вынуждены противостоять течению, чтобы доставить свое снаряжение между рабочими местами на глубине почти 80 футов. (Чилла Ари д'Агостино) В шестидесяти двух футах ниже поверхности команда также столкнулась с материально-техническими проблемами: устройства изо всех сил пытались подключиться к Интернету, отключили микрофоны и ослабили шнуры шлема, среди прочих неудач. Для каждого из этих сценариев команда должна была найти решение этой проблемы самостоятельно. Помпони говорит, что ее опыт общения с дайверами для работы и устранения неисправностей на ее оборудовании иллюстрировал важность наличия кого-то с научным опытом в составе команды, а не только в управлении миссией.
«[Если] вы находитесь на Марсе и отправляете сообщение обратно в управление полетом, потребуется 20 минут, чтобы [туда], а затем еще 20 минут, чтобы получить ответ», - говорит Помпони. «Таким образом, как минимум, у вас есть 40-минутная задержка. Эта миссия была специально разработана для того, чтобы подумать о том, чтобы дать космонавтам возможность устранять неполадки и ... самостоятельно принимать решения, связанные с процедурами или приборами, которые мы использовали ».
Члены команды внутри среды обитания также оценивали такие инструменты, как сканирующий электронный микроскоп (СЭМ), который в этом году отправляется на Международную космическую станцию. «Это как миниатюрная версия SEM», - говорит Ари д'Агостино. «Это совершенно удивительно, потому что обычно вам понадобится почти половина комнаты, и это было размером с кофеварку». Команда использовала SEM для изображения образцов, таких как губки Помпони, и так как давление внутри Водолея в 2, 5 раза выше, чем что на поверхности акванавты и космонавты могли также сообщить, как микроскоп работал в экстремальных условиях.
За пределами Водолея на морском дне члены команды опробовали ряд новых устройств для возможного использования в космосе. Они протестировали новое медицинское оборудование, лунный носилки под названием «Сборка системы лунной эвакуации» (LESA), которое помогает поднимать и транспортировать недееспособного астронавта - непростая задача без механической помощи, учитывая, что водные скафандры включают в себя 32-фунтовый шлем, пуповину линия и вес от 10 до 20 фунтов, чтобы акванауты не всплыли на поверхность. В космосе столь же громоздкий наряд астронавта и отсутствие гравитации сделали бы эту задачу такой же сложной, подчеркивая преимущества тестирования этих новых конструкций под водой перед отправкой их на другую планету.
Чтобы оценить, как условия жизни повлияли на их умственные способности, команда выполняла ежедневные упражнения, такие как симуляция лунного полета, которая проверяла их способность выполнять многозадачные задачи, требуя от них одновременно приземлиться на транспортном средстве, читать входящие сообщения и вызывать такие показатели, как высота.
Саманта Кристофоретти и Чилла Ари Д'Агостино работают над панелью обитания с 3D-печатью, которая служит строительным материалом для лунных или марсианских мест обитания. (Чилла Ари д'Агостино) Часть исследования Ари Д'Агостино включала изучение поведения группы в целом. В то время как некоторые команды могут разрушиться под умственным и физическим давлением, команда NEEMO 23 без проблем сотрудничала.
«Очевидно, были очень стрессовые моменты, когда все были очень загружены, среда обитания была очень маленькой, и мы не могли уйти с дороги друг друга», - говорит Ари д'Агостино. «Нам действительно нужно было знать, когда кому-то нужна помощь, когда кому-то нужно вмешаться и когда кому-то нужно отступить. Это было очень, очень хорошее сочетание личностей, и нам было очень весело ».
Теперь, вернувшись выше уровня моря, команда рассредоточена и проведет ближайшие недели, анализируя свои данные и в конечном итоге сообщая о результатах. Ари Д'Агостино надеется, что сможет внести свой вклад в будущие миссии NEEMO в составе команды поддержки.
«Мы немного смеялись с друзьями-космонавтами, что у нас была послеродовая депрессия, когда эта большая проблема закончилась, и мы просто пытались размышлять», - говорит она. «Я думаю, что нам нужно было немного времени, чтобы переварить то, что действительно произошло, потому что что-то могло пойти не так, и, к счастью, этого не произошло. Мы испытали некоторые действительно захватывающие и большие вещи. ”
