МАРС-500

Миссия MARS-500 была экспериментом по психосоциальной изоляции , проводившимся в период с 2007 по 2011 год Россией, Европейским космическим агентством и Китаем в рамках подготовки к неопределенному будущему пилотируемому космическому полету на планету Марс . ^[1] Экспериментальная установка располагалась в Институте медико-биологических проблем (ИМБП) Российской академии наук в Москве , Россия. ^[1]

В период с 2007 по 2011 год три разных экипажа добровольцев жили и работали в макете космического корабля в ИМБП. Заключительный этап эксперимента, который должен был имитировать 520-дневную пилотируемую миссию, проводился полностью мужским экипажем, состоящим из трех россиян (Алексей Ситев, Сухроб Камолов, Александр Смолеевский), француза (Ромен Шарль), итальянца (Диего Урбина) и гражданина Китая (Юэ Ван). Макетный комплекс имитировал космический корабль-челнок Земля-Марс, взлетно-посадочный аппарат и поверхность Марса. Среди добровольцев, участвовавших в трех этапах, были специалисты с опытом работы в области инженерии, медицины, биологии и пилотируемых космических полетов. Эксперимент дал важные данные о физиологических, социальных и психологических эффектах длительной изоляции в тесных помещениях.

MARS-500 был предназначен для изучения психологических, физиологических и технологических проблем, присущих длительным космическим полетам. Среди других препятствий, которые необходимо было преодолеть, эксперимент изучал физиологические эффекты длительной невесомости, эффективность управления ресурсами и эффекты изоляции в герметично закрытой среде. Системы связи MARS-500 были разработаны со средней задержкой в ​​13 минут, чтобы имитировать фактическое время передачи на космический корабль, направляющийся на Марс, и с него.

Научные цели MARS-500 включали изучение потенциальных проектов среды обитания, с особым акцентом на медицинскую и психологическую поддержку экипажа (который обязательно будет заключен в относительно небольшом космическом корабле с относительно ограниченными медицинскими возможностями на время 7-9-месячного путешествия на Марс) ^{[2] .}

Всего было запланировано 640 дней эксперимента между 2007 и 2011 годами, разделенных на три этапа разной продолжительности. На каждом этапе экипаж добровольцев жил и работал в макете космического корабля. Связь с внешним миром была ограничена и осуществлялась с реалистичной задержкой по времени до 25 минут, чтобы имитировать реальную задержку связи между Марсом и Землей. Аналогичным образом, добровольцам был предоставлен реалистично ограниченный запас бортовых расходных материалов. ^[3] Некоторые условия, такие как невесомость и космическая радиация, не могли быть смоделированы.

Первый 15-дневный этап эксперимента MARS-500 проходил с 15 ноября 2007 года по 27 ноября 2007 года. ^{[ необходима цитата ]} Целью этого этапа было испытание технического оборудования, объектов и рабочих процедур для рейса. ^[4]

Второй, 105-дневный этап эксперимента начался 31 марта 2009 года, когда шесть добровольцев начали жить в изолированном жилом комплексе эксперимента. ^[5] 14 июля 2009 года этот этап эксперимента был завершён.

520-дневный заключительный этап эксперимента, который был предназначен для моделирования полномасштабной миссии с экипажем, начался 3 июня 2010 года и закончился 4 ноября 2011 года. ^{[6] [7] [8]} Этот этап проводился международным экипажем из шести человек, в состав которого входили трое россиян, француз, итало-колумбийец и гражданин Китая. ^[8] Этап включал моделирование высадки экипажа на Марс с тремя имитационными прогулками по Марсу, проведенными 14, 18 и 22 февраля 2011 года. ^{[9] [10]} Эксперимент завершился 4 ноября 2011 года, при этом все участники, как сообщается, находились в оптимальном физическом и психологическом состоянии. ^[8]

В феврале 2013 года в Трудах Национальной академии наук сообщалось, что у четырех из шести членов экипажа были значительные проблемы со сном, а также увеличилось время сна и отдыха по сравнению с животными, находящимися в состоянии спячки. ^[11] Участники также испытали нарушение своего циркадного ритма во время изоляции. ^[12]

Экспериментальная установка располагалась на территории Института медико-биологических проблем в Москве. Комплекс состоял из изолятора, комнаты управления миссией, технических помещений и офисов.

Изоляционный комплекс состоял из пяти различных модулей. Три из них — жилой, вспомогательный и медицинский — имитировали основной космический корабль. Четвертый модуль имитировал марсианский посадочный модуль и был соединен с основным космическим кораблем. Пятый модуль был имитатором марсианской поверхности и соединен с марсианским посадочным модулем. Общий объем модулей составлял 550 м ³ (19 000 куб. футов).

Объект включал в себя все необходимое оборудование для проведения эксперимента. Они включали системы связи и управления, системы вентиляции, подачи воздуха и воды, электроустановки, системы канализации, системы мониторинга качества воздуха и воды и частичной рециркуляции, медицинское оборудование, системы контроля пожарной и другой безопасности, а также аварийное оборудование. Модули поддерживались при нормальном для Земли барометрическом давлении. ^[13]

Жилой модуль был основным жилым помещением для экипажа. Цилиндрический модуль размером 3,6 м × 20 м (12 футов × 66 футов) состоял из шести отдельных отсеков для экипажа, кухни/столовой, гостиной, главного поста управления и туалета. Отдельные спальные отсеки, площадь которых составляла около 3 м ² (32 кв. фута) каждый, содержали кровать, стол, стул и полки для личных вещей. ^[14]

Цилиндрический медицинский модуль имел размеры 3,2 м × 11,9 м (10 футов × 39 футов) и вмещал две медицинские койки, туалет и оборудование для рутинных медицинских осмотров. Он также содержал оборудование для телемедицинских , лабораторных и диагностических исследований. Если бы члены экипажа заболели, они были бы изолированы и вылечены в модуле. ^[13]

Имитатор марсианского посадочного модуля использовался только в течение 30-дневной фазы эксперимента «орбиты Марса». Цилиндрический модуль размером 6,3 м × 6,17 м (20,7 футов × 20,2 фута) вмещал до трех членов экипажа и имел три двухъярусные кровати, два рабочих места и туалет. Его вспомогательные системы включали систему управления и сбора данных, систему видеоконтроля и связи, систему анализа газа, систему кондиционирования и вентиляции, систему канализации и водоснабжения, а также систему пожаротушения. ^[13]

Цилиндрический модуль хранения размером 3,9 м × 24 м (13 футов × 79 футов) был разделен на четыре отсека: ^[13]

1. Холодильное отделение для хранения продуктов питания
2. Отсек для хранения непортящихся продуктов питания
3. Экспериментальная теплица
4. Отсек с ванной комнатой, сауной и тренажерным залом

Проект MARS-500 выдвинул ряд основных требований для потенциальных кандидатов. Это были: ^{[ необходимая цитата ]}

1. Возраст: 25–50 лет
2. Высшее образование
3. Профессиональные требования:
   • врач общей практики, имеющий навыки оказания первой медицинской помощи
   • врач-исследователь, имеющий навыки клинической лабораторной диагностики
   • биолог
   • инженер – специалист по системам жизнеобеспечения
   • инженер – специалист по информатике
   • инженер – специалист по электронике
   • инженер – механик
4. Языковые навыки: знание русского и английского языков на профессиональном уровне.

Экипаж первого 15-дневного этапа изоляционного эксперимента состоял из шести россиян: пяти мужчин и одной женщины. ^[15] Этот этап эксперимента проводился в ноябре 2007 года.

• Антон Артамонов (род. 1982), инженер, физик и программист
• Олег Артемьев (род. 1970), инженер-космонавт
• Александр Ковалев (родился в 1982 г.), инженер, работающий в лаборатории телемедицины ИМБП
• Дмитрий Перфилов (род. 1975), анестезиолог, работающий в лаборатории телемедицины ИМБП
• Сергей Рязанский (род. 1974), командир экипажа, физиолог, космонавт
• Марина Тугушева (род. 1983), биолог, научный сотрудник ИМБП

Марина Тугушева, единственная женщина в экипаже, была исключена из более длительных миссий. ^{[ необходима цитата ]}

Во втором этапе, который продолжался 105 дней, участвовал экипаж из шести человек, и он завершился 14 июля 2009 года. ^[16]

• Олег Артемьев , российский космонавт.
• Алексей Баранов, российский врач
• Сирил Фурнье, пилот французской авиакомпании.
• Оливер Книккель, инженер-механик немецкой армии
• Сергей Рязанский (командир), российский космонавт
• Алексей Шпаков, российский спортивный физиолог

Более 6000 человек из 40 стран подали заявки на участие в 520-дневном третьем этапе эксперимента. ^[17] Выбранными добровольцами стали трое россиян, двое европейцев и один китаец. ^[18] Они в разной степени владели английским языком, но не все говорили по-русски. ^[19]

• Ромен Шарль, 31-летний французский инженер ^{[20] [21]}
• Сухроб Рустамович Камолов (Сухроб Рустамович Камолов), российский хирург ^{[17] [22]}
• Алексей Сергеевич Ситёв (Алексей Сергеевич Ситёв), российский инженер ^[17] и командир миссии ^[23]
• Александр Егорович Смолеевский (Александр Егорович Смолеевский), российский физиолог ^{[17] [23]}
• Диего Урбина, 27-летний итало- колумбийский инженер ^[18]
• Ван Юэ (王跃), 27-летний китайский инструктор в Китайском центре исследований и подготовки астронавтов ^{[22] [24]}

Другим членом экипажа, заменённым, был Михаил Синельников (Михаил Олегович Синельников), 37-летний российский инженер. ^[17] Миссия началась 3 июня 2010 года ^[25] и завершилась 4 ноября 2011 года, после чего участники прошли четырёхдневный карантин, прежде чем покинуть объект. ^{[8] [26]}

В ходе эксперимента «МАРС-500» проводились сопутствующие дополнительные эксперименты, направленные на изучение воздействия радиации , проблем со здоровьем, связанных с невесомостью, воздействия пожара на борту космического корабля и другие. ^[27]

Эксперименты с экипажем включали ежемесячные оперативные исследования, состоящие из регистрации электрокардиограммы , образцов дыхания и артериального давления , а также анкетирования об образе жизни, стрессе и возможных жалобах за последний месяц.

Ежеквартальные динамические комплексные исследования включали измерение и регистрацию артериального давления и комплексных кардиореспираторных показателей при выполнении функциональных проб с физической, умственной и ортостатической нагрузкой. До и после серии исследований проводились развернутые анкеты, психологическое тестирование и стандартные амбулаторно-диспансерные исследования.

Из-за длительного пребывания в невесомости у человека возникают гипокинетические расстройства. Для изучения этого явления в ИМБП на протяжении многих лет проводятся исследования в этой области, что позволило построить детальную картину причины возникновения гипокинетических расстройств. Результаты экспериментов показывают, что основной причиной нарушений является изменение гравитационно-зависимых механизмов, которые отвечают за двигательную активность под воздействием силы тяжести на организм. Изменения начинают происходить из-за нарушения координированной работы сенсорных систем, в частности опорно-скелетной и проприоцептивной . Полученные в ходе экспериментов данные свидетельствуют о том, что опорная афферентация у человека выступает механизмом активации и регуляции деятельности постурально-тонической системы, а отсутствие опорно-скелетной является причиной разрядки физиологических и морфологических изменений, распространенных в условиях невесомости и микрогравитации. ^{[27] [ жаргон ]}

Основной целью экспериментов по погружению было изучение потенциального влияния полета (включая разгрузку) на опорные механизмы тела (спинальные, супраспинальные), на состояние центральной нервной системы, а также на двигательную функцию и координацию рук и глаз. ^[28]

Во время полета существовал риск возникновения пожара в космическом корабле, и для снижения этого риска планируется использовать аргон в качестве ингибитора в атмосфере космического корабля. Использование аргона позволяет существенно снизить концентрацию кислорода в атмосфере космического корабля без какого-либо вреда для экипажа и создать так называемую гипоксическую среду . Гипербарические эксперименты дополняют знания о влиянии огнестойкой кислородно-азотно-аргоновой смеси на организм человека с помощью комплексной оценки состояния организма испытуемого при длительном пребывании в огнестойкой смеси. Испытания должны были определить уровень умственной и физической работоспособности, оценить состояние кардиореспираторной системы, гематологические, метаболические и иммунологические показатели в крови, а также провести микробиологические исследования и исследования, которые позволят усовершенствовать существующие системы обеспечения. ^[29]

Для того чтобы избежать проблем со здоровьем, вызванных облучением во время полета на Марс, необходимо создать модель прогнозирования радиационного риска. Модель должна описывать риск лучевой болезни в зависимости от общей полученной дозы, снижение работоспособности, вызывающее острую реакцию, и возможное снижение общей устойчивости иммунной системы к другим рискам для здоровья межпланетного полета.

Прогностическая модель создается путем воздействия на группу обезьян источника радиации ( цезий-137 ). Затем проводятся радиологические эксперименты для изучения радиобиологических реакций основных регуляторных систем организма (нервной, эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой, кроветворной), а также сперматозоидов и цитогенетического ответа на облучение и анализа долгосрочных эффектов воздействия (продолжительность жизни и канцерогенез). В эксперименте используются самцы макак-резус в возрасте 3–5 лет. Они делятся на группы по 10–15 обезьян в каждой. Эксперименты были разработаны таким образом, чтобы имитировать реальное воздействие на экипаж во время полета на Марс, включая острые и хронические фазы заболевания. ^[30]

В рамках биологических и медицинских исследований МАРС-500 экипаж прошел 24-часовую электрогастроэнтерографию с использованием бортового медицинского оборудования для изучения электрической активности желудочно-кишечного тракта человека. ^{[31] [32] [33]}

Согласно официальным результатам, команда 520-дневной изоляции прошла испытание как единое целое. Не было отмечено никаких межличностных конфликтов, а также не было ситуаций, которые потребовали бы прерывания или задержки какого-либо аспекта проекта. ^[34] Трудности, возникшие при выполнении некоторых сложных действий, были преодолены командой сообща. Культурные различия и языковые трудности не оказали существенного влияния. Говорят, что на протяжении всего эксперимента преобладало дружеское и конструктивное общение. Команда проводила время вместе, смотрела фильмы на разных языках и использовала такие развлекательные мероприятия как возможность обсудить фильмы и пообщаться в обществе.

Экипаж подготовил сюрпризы на дни рождения, крупные государственные праздники и неформальные праздники (31 октября отмечали Хэллоуин). Некоторые члены экипажа увеличили время, отведенное на индивидуальные занятия, что не мешало общению и взаимодействию. Никаких языковых, социальных или культурных барьеров не наблюдалось, а командир миссии использовал свои полномочия как формального, так и неформального лидера.

Позже в ходе эксперимента экипаж проводил больше времени в постели или занимался личной деятельностью. Общий уровень активности экипажа резко упал в первые три месяца и продолжал падать в течение следующего года. На обратном пути они провели в постели на 700 часов больше, чем во время путешествия туда. Четверо из членов экипажа страдали от проблем со сном и психологических проблем. Один член экипажа спал очень плохо, страдал от хронического недосыпания и совершил большинство ошибок, допущенных в компьютерном тесте, используемом для измерения концентрации и бдительности. ^[35]

• Колонизация Марса
• Миссия человека на Марс
• Марсианское общество
• Марс останется
• HI-SEAS
• Научные международные исследования на уникальной наземной станции

На Викискладе есть медиафайлы по теме «Марс-500» .

• Информация на официальном сайте ИМБП на русском языке (актуальная, более полная), и на английском языке
• Информация на официальном сайте ЕКА
• Информация об участии чешской научной общественности в проекте МАРС-500
• Официальный блог проекта
• Репортаж о завершении проекта с качественными фотографиями (на русском языке)
• Официальный иллюстрированный отчет об окончании 520-дневной изоляции (на английском языке)
• Николай Кюблер о «моделировании Марса на Земле», включая Mars 500 (видео на YouTube) SpaceUp Stuttgart 2012

Новостные статьи о проекте

• Внутри «космического корабля» Марс-500, BBC News , 3 марта 2008 г.
• Добровольцы стекаются для участия в космическом эксперименте, BBC News , 27 марта 2009 г.
• «Космонавты» готовы к испытанию на Марсе, BBC News , 22 марта 2010 г.