Тренировка "на кошках": где и как NASA отрабатывает космические путешествия

Отправляя астронавтов или космические аппараты за пределы Земли, ученые стараются просчитать и предотвратить все возможные внештатные ситуации. Разумеется, получается это далеко не всегда. Все равно рано или поздно во время "прогулки" в открытом космосе у космонавта из-за перепада давления не вовремя раздуется перчатка. Или зонд, созданный в рамках проекта стоимостью $1,4 млрд, спустится на поверхность кометы, но попадет в тень, и его солнечные батареи станут бесполезны. Или вдруг окажется, что после длительного пребывания в условиях микрогравитации сильно снижается зрение. Чтоб избежать неприятных сюрпризов, ученые предпочитают тренироваться "на кошках" — то есть отрабатывать все непосредственно на Земле.

У NASA и международных партнеров агентства в распоряжении есть более десятка локаций — на земле, в небе и под водой, — в которых они исследуют возможные риски и непредвиденные ситуации, связанные с работой в космосе. NASA объединяет эти локации в рамках общего проекта Analog Missions, миссии-имитации. Мы решили рассказать, где они расположены и что, собственно, там происходит.

Зачем имитировать

Сама по себе идея не нова. Наземные имитационные площадки создавались и ранее.  Скажем, для подготовки астронавтов к полетам вокруг Земли или работы в открытом космосе. Чего только стоит знаменитая Комната A (Chamber A), в которой имитировали условия пребывания человека на поверхности Луны. В прошлом году, кстати, в ней тестировали телескоп Джеймса Уэбба.  

Комната А перед апгрейдом. Credit: collectSPACE.com/Robert Z. Pearlman

Сейчас перед учеными стоят задачи иного плана — подготовить людей и технику к длительному пребыванию на Луне, к посещению Марса или к работе на астероидах. Поскольку речь идет о долгосрочных миссиях, то и рисков, способных ход этих миссий подорвать, стало больше. Их поделили на пять основных направлений: гравитационные поля (проще говоря, пребывание в условиях низкой гравитации), изоляция и уединение, враждебная и замкнутая среда, космическая радиация и удаленность от Земли.

На каждой из имитационных площадок исследуют какую-то из вышеперечисленных групп рисков. Давайте разберемся детальнее, как и где это происходит.

Люди, ау!

Представьте, что вы добираетесь куда-то на поезде. В комфортном купе, с тремя вполне адекватными соседями. И ехать вам предстоит, ну, скажем, недели две. Или месяц. Нормально, решите вы. Ну, подумаешь, один храпит. А второй любит поболтать о политике. Можно и перетерпеть.

А теперь представьте, что происходит это за 380 тысяч километров от Земли, на изолированной лунной базе. Без возможности прогуляться по перрону во время остановки или сбегать за чем там обычно бегают. Никакого вагона-ресторана, ни намека на проводника или на других пассажиров, окна плотно закрыты и храп не заканчивается.

Длительное пребывание в замкнутом пространстве в ограниченном кругу людей, пусть даже и самых адекватных, — очень нелегкое испытание. Кроме того, у людей могут начаться проблемы с перепадами настроения, с межличностным взаимодействием, расстройство сна, депрессия, одолеет скука. В общем, чем изолированнее группа людей, тем больше проблем в их отношениях может возникнуть.

Потому в NASA очень внимательно изучают особенности человеческого поведения и производительности в подобных условиях. Для этого есть несколько мест.

Модуль HERA имитирует работу в замкнутом помещении

HERA, Human Exploration Research Analog в центре Джонсона. Это трехуровневый изолированный павильон, в который на определенный срок "заселяют" несколько человек (обычно их четверо). Там они живут, работают, проводят эксперименты, а ученые за ними наблюдают. Первые миссии HERA длились недолго — неделю-две максимум. Последние же "команды" проводят в изоляции по 45 дней. Чем они занимаются? Например, в прошлом году несколько команд проверяли, как работает человеческий организм в условиях ограничений сна.

Вот в такой чудесной малометражке команды из четырех человек живут больше месяца

Кстати, попасть в программу ничто не мешает. Главное — наличие времени, отсутствие вредных привычек, вроде курения, возраст от 30 до 55 лет.  

А вот так выглядит модуль изнутри. Фото 360:

Еще одно "внеземное" обиталище — HESTIA (Human Exploration Spacecraft Testbed for Integration and Advancement). Четырехуровневый модуль 8 на 7 метров, где будут имитировать работу в условиях дальнего космоса. Такая себе модель лунной или марсианской базы.

Наземная площадка Института Медико-Биологических Проблем в Москве место довольно известное. Здесь проводился эксперимент Марс-500 — имитация пилотируемого полета на Марс. За период с 2007 по 2011 год три команды побывали в "заточении". Но если первая и вторая экспериментировали 14 и 105 дней соответственно, то третья группа испытуемых провела в замкнутом пространстве 520 дней! Это была финальная миссия, участие в которой принимали шесть человек: трое россиян, француз, итальянец и китаец.

В конце прошлого года NASA и ИМБП договорились о проведении 2-недельной миссии "Сириус-17", которая должна имитировать полет к Луне. Особенность этого проекта в том, что половина экипажа — женщины.

Нечеловеческая жизнь

Закрытые павильоны в лабораториях — это важно, но в реальных условиях все будет куда сложнее. Потому помимо условий довольно жесткой изолированности ученые пытаются максимально воссоздать для подопытных враждебную окружающую среду (а Марс достаточно враждебен для человека, Мэтт Деймон подтвердит).

Подходящих для этих целей мест на нашей планете предостаточно. И, кстати, они потрясающе красивы.  

Ударный кратер Хавтон на острове Девон, в Канаде — отличное местечко, чтоб сымитировать Марс.

Это не кадр из фильма "Марсианин". Это остров Девон в Канаде. Отличное место, чтоб понять, а как там на Марсе

Девон представляет собой бесплодную холодную пустыню, удаленную и изолированную от цивилизации.  С одной стороны — Море Баффина, с другой — Северный Ледовитый океан. Здесь плохая связь и арктическая смена дневных и ночных циклов. А еще в Девоне расположена международная исследовательская площадка HMP или Haughton Mars Project. С 1997 года здесь успели погостить более сотни участников. Чего они только ни изучали! Стратегию планетарной разведки (территория Девона плохо представлена на картах, было что изучать и разведывать), возможности телемедицины, технологии бурения и работы в открытом "космосе".

В этой точке на Земле есть кусочек Марса

А вот как он выглядит:

А это — "марсианская" собака Кинг-Конг одного из астронавтов на Девоне. У нее есть своя страничка в Instagram  

Наземные станции в Антарктике . В общем-то, не удивительно. Тут тебе и враждебность, и изолированность. В распоряжении у США есть три основные площадки. Станция МакМурдо, где ученые проводят довольно широкий спектр исследований — от астрономии до геофизики. А еще это замечательное место для тестирования различных технологических систем и решений, которыми будут пользоваться в будущем астронавты. Станция Палмер примечательна тем, что сюда с горем пополам можно попасть даже зимой. А вот ученые, работающие в рамках программы АНСМЕТ, не сидят на месте. Они ищут метеориты, упавшие в свое время в р-не Трансарктических гор. Каждая команда ученых в среднем по 5-7 недель проводит, кочуя по льду на снегоходах и прочесывая местность.  

Примерно так выглядит поиск метеорита в Антарктике

Еще одна база в Антарктике с красивым названием Конкордиа — это франко-итальянский проект. База расположена за 1000 км от береговых станций, и ее часто используют для проведения психологических, физиологических и медицинских исследований.

Замечали, что некоторые тренировки астронавтов проходят под водой в специальных бассейнах? Это тоже условия, максимально приближенные к "боевым". NEEMO (NASA Extreme Environment Mission Operations) — подводные экспериментальные миссии NASA . В рамках программы ученые, т.н. акванавты, отправляются в "Аквариус" — единственную в мире подводную исследовательскую станцию, на которой разные группы исследователей проводят в среднем около двух недель. Они живут на "космической станции" и проводят эксперименты за ее пределами. Помимо изолированности и враждебной среды у NEEMO есть еще одно важное преимущество — работа под водой позволяет понять, как будет ощущаться организмом изменение гравитации.

Тошнотный самолетик

Раз уж мы вспомнили про гравитацию, то давайте поговорим и про миссии, в рамках которых ученые пытаются воссоздать условия полного ее отсутствия. Одна из возможностей — совершение параболического полета. Если совсем грубо, то сперва самолет летит горизонтально на высоте около 6 тысяч метров, потом набирает высоту под углом в 45 градусов. Достигнув 9 тысяч метров, какое-то время летит прямо, а потом пилоты начинают снижение под тем же углом в 45 градусов. Экипаж внутри находится в невесомости более 20 секунд как раз при прохождении самолетом верхней точки. За один полет пилоты могут выполнять около десятка таких режимов кратковременной невесомости.

Подобные полеты проводятся как в развлекательных, для туристов, так и в научных целях.

Одно из многочисленных фото в рамках полета по программе Air Zero G (проекта, созданного несколькими французскими структурами)

А вот так, к примеру, выглядят полеты на ИЛ-76 МДК:

Это не полный перечень локаций, с которыми работают ученые. Исчерпывающая информация со ссылками есть на сайте NASA.