Stresset ved at leve under vandet til at simulere kommende månemissioner

Mens NASA forbereder sig på at vende tilbage til Månen i de næste par år og muligvis endda etablere baser, den har brug for en bedre forståelse af, hvordan den menneskelige krop præsterer i sådan et ugæstfrit levested.

Til det formål, to astronauter, to forskere (inklusive mig) og to teknikere deltog i et program kaldet NASA Extreme Environment Mission Operation (NEEMO), hvor vi kom ned 62 fod under havets overflade i juni sidste år, at tilbringe ni dage med at leve i en lillebitte kapsel, der efterligner, hvordan livet kan være i det trange kvarter på en månebase.

Jeg er neuroforsker, og vores teams forskning under denne mission fokuserede på at vurdere, hvordan mennesker reagerer på den høje stress, ekstremt miljø, mens du har en stor arbejdsbyrde. Taget sammen, disse eksperimenter bør etablere en baseline for, hvordan den menneskelige krop fungerer i ekstreme miljøer. Disse data skulle hjælpe NASA med at finde måder, hvorpå astronauter og akvanauter kan forbedre fysisk og mental ydeevne, mens du beskytter hjernen, hos begge køn under fremtidige undersøiske og dybe rumudforskningsmissioner.

Laboratorium under havet

Så hvordan gjorde jeg, en neurovidenskabsmand med speciale i manta ray hjerner og adfærd og dykkerfysiologi, blive besætningsmedlem til NASA's NEEMO 23-mission? I 2017 koordinerede jeg forskningsprojekter og var støttedykker for et NEEMO-projekt. Da NASA forberedte sig til den næste mission, det var nødvendigt at finde et ikke-astronaut-besætningsmedlem med en stærk dykkerbaggrund, operativ erfaring fra feltarbejde og relevant akademisk baggrund. Det viste sig, at jeg passede godt. Et par måneder efter NEEMO 22, Til min overraskelse, NASA inviterede mig til at slutte mig til NEEMO 23-besætningen.

NEEMO-missionen finder sted ved Aquarius Reef Base, beliggende 62 fod under overfladen af ​​Atlanterhavet i Florida Keys National Marine Sanctuary. Det er verdens eneste undersøiske forskningsstation, der replikerer rummissionsforhold, herunder mulighed for at opleve vægtløshed. NASA har sendt hold af "akvanauter" på NEEMO undersøiske ekspeditioner til Aquarius Reef Base siden 2001, at træne astronauter, teste rumenheder og studere de fysiske og psykiske omkostninger ved at leve og arbejde i ekstreme miljøer.

Under NEEMO 23, mine besætningskammerater var Samantha Cristoforetti, hvem har rekorden for en europæisk astronauts længste uafbrudte rumflyvning; Jessica Watkins, NASA astronautkandidat; og Shirley Pomponi, en havbiolog. To mandlige habitatteknikere, Mark Hulsbeck og Tom Horn, var også en del af ekspeditionen.

Mit mål under vores mission var at forstå psykologiske forandringer hos besætningsmedlemmer i dette højstressede miljø. I ni dage var vi seks isoleret fra resten af ​​verden, i et begrænset rum, da vi traf tidsfølsomme beslutninger, der fik alvorlige konsekvenser.

Vores team kæmpede konstant med tekniske vanskeligheder og en stor arbejdsbyrde. Vi oplevede også fysisk udmattelse, som kunne have påvirket vores præstation. Ligesom rummissioner, der var ingen mulighed for at vende tilbage til overfladen, og vores fejl eller udstyrsfejl kunne have været fatale.

Undervandsvidenskab

Jeg studerede, hvordan stress, teamdynamik og arbejdsbelastning påvirkede præstationen. Jeg undersøgte også, hvordan styrke, behændighed og sansefunktioner ændrer sig, mens man lever og arbejder i Vandmanden. Til min forskning indsamlede vi data om vores kognitive ydeevne – reaktionstid, korttidshukommelse, beslutningstagning og risikotolerance - inde i habitatet og under ekstravehikulære aktiviteter. Formålet med de ekstravehikulære aktiviteter er at simulere rumvandringer i op til fem timer om dagen.

Om natten, Jeg brugte også et fjernbetjent køretøj som en del af mit National Geographic Open Explorer-projekt til at overvåge havbunden for at finde svampegydebegivenheder (når svampe frigiver sæd og æg, så min besætningskammerat kunne forsøge in situ befrugtning), indsamle planktonprøver og detektere biofluorescerende marine organismer, der udsender lys omkring habitatet.

Vores team fokuserede også på søvnkvalitet, ændringer i betændelsesmarkører i blodet, hjerterytme, mikroberne inde i vores kroppe – også kendt som mikrobiomet – og kropssammensætning. Ved slutningen af ​​dagen faldt vi hurtigt i søvn. Vi lagde ikke engang mærke til, at vi var under vandet.

Vi testede også et bærbart scanningselektronmikroskop for første gang under vandet, sporing af augmented reality-enheder, simulerer en månelanding og tester en rumøvelsesmaskine og et måneevakueringssystem til at transportere bevidstløse astronauter.

For mig, det mest udfordrende aspekt af denne mission var at tage trapper med det tunge udstyr på vej ind i vandet:Den tunge (32 pund) hjelm lagde et stort pres på vores nakke- og rygmuskler ud over de 50-60 pund dykkerudstyr plus 20 pund ekstra vægt for at simulere de forhold, der ville blive oplevet på Månen.

Svære øjeblikke

Det sværeste og mest mindeværdige øjeblik i denne mission fandt sted, da efter at noget defekt udstyr blev rettet i sidste øjeblik, Jeg var i stand til at afslutte eksperimenterne under mit ekstravehikulære aktivitetsskift, vanvittigt at indsamle prøver og udføre tests, som holdet havde brug for. Jeg hørte senere, at min produktivitet gav mig en masse jubel og hoppe rundt på land ved missionskontrollen, hvilket gjorde mig rigtig glad.

Under vores mission måtte vi hurtigt tilpasse os nye situationer. Og vi var konstant i problemløsningstilstand, løse problemer alene, med hjælp fra holdkammerater eller med overfladestøtten.

Den nok farligste del af missionen var de sidste 17 timer. Vi var nødt til at gennemgå en streng dekompressionsprotokol for at fjerne det nitrogen, der ophobes i vores kroppe, mens vi indånder luft under højt tryk. De reducerede langsomt trykket inde i habitatet, som skabte risiko for, at vand trængte ind i habitatet; og vi indåndede ren ilt i en time, hvilket øgede chancen for at få anfald fra centralnervesystemets ilttoksicitet. Heldigvis, vi vendte alle tilbage i god behold.

Nu er der en masse data, der venter på at blive analyseret i de følgende måneder. Jeg håber, at vores teams indsats vil forbedre sikkerheden og effektiviteten af ​​fremtidige rum- og undervandsmissioner.

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.