W kosmosie nikt nie usłyszy jak się nudzisz, czyli o symulowaniu izolacji na Marsie

Z powodu pandemii większość z nas musi teraz siedzieć w domu, a co poniektórzy nie mogą nawet wychodzić z jednego pomieszczenia! Każdy kto poddał się testom na koronawiusa, niezależnie od późniejszych wyników tychże testów, otrzymał surowe wytyczne odnośnie samoizolacji – między innymi, musi mieć własne sztućce i własny worek na pranie; w miarę możliwości powinien mieć dostarczaną żywność pod drzwi, powinien zdezynfekować toaletę po każdym skorzystaniu z niej i podejmować inne restrykcyjne środki ostrożności.

I to wszystko przez dwa tygodnie.

Przy czym obecna samoizolacja (tak jak pisaliśmy o tym niedawno) nie jest tak dotkliwa jak izolacja kilka dekad temu. Internet, mimo wszystko, daje możliwość łączności ze światem zewnętrznym.

Niemniej jednak wpływ długotrwałej izolacji na ludzką psychikę jest tematem, który od dawna fascynuje naukowców, zwłaszcza że nasze pragnienie przygody gna nas do różnych, odizolowanych od cywilizacji miejsc. Od najciemniejszego dna oceanu, poprzez najprzepastniejsze pustynie i lodowce, aż po bezkres kosmosu. To właśnie w kontekście podróży kosmicznych długotrwała izolacja wydaje się jednym z najważniejszych wyzwań przyszłych kolonizatorów galaktyki. Wszelkiego rodzaju horrory dziejące się w przestrzeni kosmicznej czerpały garściami z uczucia pustki i osamotnienia, które z czasem doprowadzały przemierzającego bezkres kosmosu człowieka do szaleństwa. „W kosmosie nikt nie usłyszy jak krzyczysz” – brzmiało hasło reklamowe Obcego i jest w tym zdaniu zwarta pewna groza przebywania na statku kosmicznym, z dala od Ziemi czy choćby innych statków kosmicznych.

Wiedząc, że przedsięwzięcia, których ludzkość zamierza się podjąć w niedalekiej przyszłości (takie jak kolonizacja Marsa), będą wymagać od astronautów długotrwałej izolacji z ograniczoną komunikacją z Ziemią, agencje kosmiczne postanowiły przeprowadzić eksperymenty symulujące warunki tejże izolacji w kosmosie i zbadać dokładnie jak ludzie radziliby sobie w takich właśnie warunkach.

Mars-500

W latach 2007-2011 Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) w porozumieniu z agencjami z Rosji i Chin przeprowadziła eksperyment mający na celu zbadanie fizjologicznych, technologicznych i psychologicznych wyzwań, które stanęłyby przed astronautami podczas misji na Marsa, a konkretnie – jak poradziliby sobie ludzie przez 500 dni podróży międzyplanetarnej od Ziemi do Czerwonej Planety. Eksperyment badał, między innymi, wpływ długotrwałej nieważkości na fizjologię, zdolność załogi do zarządzania zasobami oraz wpływ izolacji w hermetycznie zamkniętym pomieszczeniu.

W Instytucie Problemów Biomedycznych Rosyjskiej Akademii Nauk zbudowano atrapę statku kosmicznego, lądownika oraz powierzchni Marsa. Sam statek składał się z modułów mieszkalnych, użytkowych i medycznych, oraz z modułu symulującego lądownik, na którym astronauci przemierzaliby Marsa. Łącznie z modułem imitującym powierzchnię Czerwonej Planety cała instalacja zajmowała 550 metrów sześciennych. Statek posiadał również cylindryczne magazyny do przechowywania jedzenia, szklarnię oraz łazienkę, saunę i siłownię. Stworzona na potrzeby Mars-500 atrapa jest jednym z kilku tak zwanych marsjańskich habitatów-odpowiedników (Mars analog habitat) – ośrodków, które zbudowane zostały w taki sposób, aby naśladować warunki przyszłych misji kosmicznych na Marsa.

Ochotnicy musieli spełniać określone wymogi: mieścić się w przedziale wielu 25-50 lat, posiadać wyższe wykształcenie, a także znać angielski i rosyjski. Sześcioosobowa załoga musiała składać się z lekarza ogólnego, lekarza biegłego w diagnostyce laboratoryjnej, czterech inżynierów (specjalisty od systemów podtrzymywania życia, specjalisty od nauk komputerowych, specjalisty od elektroniki i mechanika) oraz biologa.

Naturalnie pierwotnie okres izolacji był krótszy niż zamierzone 500 dni. W pierwszej fazie eksperymentu przeprowadzonej w listopadzie 2007 roku sześcioosobowa załoga złożona z samych Rosjan przebywała w odosobnieniu 15 dni. Ta faza służyła również temu, aby przetestować sprzęt, moduły oraz procedury podróżnicze. Załoga uczestnicząca w drugiej fazie – obejmującej 105 dni, od 31 marca do 14 lipca 2009 – była bardziej zróżnicowana (składała się z czterech Rosjan, jednego Francuza i jednego Niemca) i skupiała się głównie na życiu w izolacji. Do ostatniej fazy – liczącej 520 dni, rozpoczętej 3 czerwca 2010 i zakończonej 4 listopada – zgłosiło się ponad 6000 ochotników z 40 krajów, a zakwalifikowali się trzej Rosjanie, dwaj Europejczycy i jeden Chińczyk. Faza trzecia obejmowała symulację lądowania na Marsa oraz krótkiego spaceru po powierzchni Czerwonej Planety. Po zakończeniu eksperymentu jego uczestnicy musieli zostać poddani czterodniowej kwarantannie, jednak wstępne raporty donosiły o tym, że byli oni w optymalnej kondycji fizycznej i psychicznej.

Podczas samego eksperymentu uczestnicy trzeciej fazy nie odnotowali większych konfliktów osobowościowych czy kulturowych. Dogadywali się całkiem nieźle, wspólnie oglądając filmy i dyskutując o nich; grając w Guitar Hero na konsolę, czytając książki, obchodząc urodziny i święta, a próbując pokonać wspólnie wszelkie trudności. Ludzie przeprowadzający eksperyment symulowali również pożar i usterkę prądu, aby utrzymać załogę w gotowości. Niestety po jakimś czasie dało się odnotować pewne zaburzenia aktywności uczestników. Przez pierwsze trzy miesiące odnotowano spadek aktywności fizycznej wśród załogi, a ów spadek utrzymywał się przez kolejny rok. Monotonia i nuda wpływały negatywnie na uczestników, ale doszło również do zaburzeń snu i poczucia czasu. Jeden z członków załogi zaczął pracować według doby dwudziestopięciogodzinnej, co zaburzyło jego rutynę, zwłaszcza jeśli chodzi o działanie z pozostałymi członkami. Inny spał w nocy, ale często też urządzał sobie drzemki za dnia, co sprawiło, że łącznie spędził 1/5 eksperymentu, śpiąc. Kolejny z członków załogi cierpiał na niedobór snu, co wpłynęło negatywnie na jego wyniki pracy i w rezultacie popełniał masę błędów podczas testu na koncentrację i czujność. U jednego z uczestników eksperymentu zdiagnozowano lekką depresję. Spośród sześciu członków załogi tylko dwóch zaadaptowało się do panujących warunków na zadowalającym poziomie.

Mathias Basner z Uniwersytetu Pennsylvania, który specjalizuje się w badaniach nad brakiem snu, zwrócił uwagę na dwie rzeczy: po pierwsze – agencje kosmiczne będą musiały brać pod uwagę czynnik nudy i monotonii podczas długich podróży międzyplanetarnych i wpływ tego czynnika na astronautów; po drugie – negatywny wpływ izolacji na czterech uczestników eksperymentu mógłby być niebezpieczny podczas prawdziwej misji, toteż agencje kosmiczne powinny do przyszłych misji brać pod uwagę psychiczną odporność kandydatów.

HI-SEAS

W 2013 NASA rozpoczęła swoje eksperymenty z izolacją, mające na celu symulować warunki w kosmosie. O ile jednak Mars-500 miał być symulacją statku kosmicznego, o tyle HI-SEAS miało symulować bazę kosmiczną wybudowaną na Marsie. HI-SEAS (czyli Hawaii Space Exploration Analog and Simulation) to projekt NASA, Uniwersytetu Cornella oraz Uniwersytetu Hawajskiego, a także kolejny z marsjańskich habitatów-odpowiedników. Osadzony w kamieniołomie na zboczach wulkanów Mauna Loa ma na celu pomóc zrozumieć jak ludzie radziliby sobie w kosmosie z morale i zarządzaniem stresem, i jak wspólnie rozwiązywaliby problemy.

Misji HI-SEAS było jak dotąd sześć – od roku 2013 do 2018.

Pierwsza misja miała miejsce w przeciągu czterech miesięcy, od połowy kwietnia do 13 listopada 2013. Główny nacisk kładziono na aspekt psychologiczny i żywieniowy zamknięcia grupy ludzi w jednym miejscu na długotrwały okres czasu – doktor Kim Binsted pracując na habitacie analogowym w Arktyce (FMARS) zainteresowała się tymi właśnie aspektami i wraz z Jeanem Hunterem przeprowadzili w ciągu pięciu lat badania na temat żywienia załóg pustynnej marsjańskiej stacji badawczej (MDRS). HI-SEAS miało być następnym krokiem w badaniach potencjalnego żywienia marsjańskich kolonistów, a konkretnie – testowanie jak sprawują się dwa oddzielne typy jedzenia: dania gotowe do spożycia (w tym: zliofilizowane jedzenie kosmiczne) i dania złożone ze składników dostępnych w habitacie; a także czy za pomocą takiej właśnie żywności da się przygotować coś jadalnego. Badano również wpływ temperatury środowiska. Uczestników badania było osiem – musieli spędzić w sztucznej bazie 120 dni, wychodząc poza habitat tylko raz w tygodniu, aby przeprowadzać badania gleby i mikroorganizmów, przebrani w skafandry (miało to symulować badania powierzchni Marsa). Misję udało się ukończyć sześciu z uczestników i podczas jej trwania wykazali się dość sporą kreatywnością kulinarną (udało im się przygotować barszcz, jambolayę oraz mieszankę mięsa z puszki z curry i smażonym makaronem). Znamienne jest to, że kiedy naukowcy zostali wypuszczeni na wolność, od razu poszli do bufetu, aby nabrać sobie kilka świeżych owoców i warzyw – prawdopodobnie tego najbardziej będzie brakować przyszłym kolonizatorom Marsa (przynajmniej jeśli chodzi o kwestie żywieniowe).

Druga misja HI-SEAS trwała 120 dni, w okresie od 28 marca aż do 25 lipca 2014 roku. Tym razem załoga składała się z sześciu członków, a celem misji było zbadanie jak będą rozwijać się społeczne role uczestników, jak poradzą sobie podczas długotrwałej izolacji i jak wpłynie ona na wykonywane przez nich zadania. Załoga i jej stan zdrowia były monitorowane i obserwowane poprzez kamery, elektroniczne ankiety, dzienniki poszczególnych uczestników, a także inne narzędzia badawcze. Według doktor Binsted, im dalej chcielibyśmy wysyłać ludzi w kosmos, tym bardziej musielibyśmy liczyć się z tym, że spędziliby oni długi czas w izolacji; dlatego właśnie stworzenie odpowiedniego treningu i psychologicznych procedur, mających na celu złagodzić stres i napięcie powstałe podczas długotrwałego przebywania w przestrzeni kosmicznej są bardzo istotne; tak samo jak to, w jaki sposób załogi naziemne mogłyby pomóc załogom kosmicznym.

Trzecia misja trwała dwukrotnie dłużej niż pierwsze dwie, bo aż osiem miesięcy, od 15 października 2014 do 13 czerwca 2015. Tak jak w przypadku misji drugiej, jej celem było zbadanie wpływu długotrwałej izolacji na członków załogi… ale nie tylko – chodziło również o sprawdzenie, jakie typy osobowości byłyby idealne do tego typu wypraw, biorąc pod uwagę ewentualność kilkumiesięcznej, czy nawet kilkuletniej izolacji. Według inżynier Jocelyn Dunn, przez pierwszy miesiąc uczestnicy aklimatyzowali się w nowym miejscu, ucząc się działania aparatury i wypracowując najefektywniejsze sposoby wykonywania swoich zadań. Po miesiącu drugim utworzona przez sześcioosobową załogę rutyna pomogła im znosić izolację. Aby zapewnić uczestnikom coś do roboty, a przy okazji zdobyć ważne dane naukowe, co tydzień wyznaczano im do wykonania czterdzieści zadań – badań nad robotyką, trójwymiarowym drukowaniem, gazami pędnymi przydatnymi podczas misji na Marsa oraz automatycznym wykrywaniem stanu zdrowia członków załogi (za sprawą biometrycznych koszul, nazywanych „Hexoskin”). W każdą niedzielę podczas brunchu załoga dzieliła się ze sobą informacjami o wykonywanych aktywnościach, a poza tym spędzała również dużo czasu na wspólnym oglądaniu filmów, graniu w gry planszowe i przechadzaniem się w skafandrach po powierzchni na zewnątrz.

Czwarta misja HI-SEAS trwała 366 dni – rozpoczęła się 28 sierpnia 2015 i zakończyła się 28 sierpnia 2016, który był rokiem przestępnym. Jednym z najważniejszych celów eksperymentu było sprawdzenie jak sześcioosobowa załoga (w której poza naukowcami, znaleźli się również dziennikarz i architekt) usytuowana na małej przestrzeni będzie radzić sobie z ewentualnymi konfliktami interpersonalnymi, które mogłyby się pojawić podczas misji; i jak radziliby sobie podczas nieoczekiwanych usterek i problemów, które by się pojawiały. Podczas rocznego pobytu w habitacie uczestnicy musieli przezwyciężyć problemy z zaopatrzeniem, usterki systemów nawadniających oraz przerwę w komunikacji. Wydarzenia owe były dokumentowane nie tylko w prowadzonych badaniach, lecz także w postach na blogach, pisanych przez uczestników eksperymentu. Ponadto – na potrzeby filmu dokumentalnego Red Haven – załoga otrzymała kamerki cyfrowe, którymi miała nagrywać swoje życie codzienne przez rok w izolacji.

Przy piątej misji powrócono do ośmiomiesięcznego okresu izolacji – trwała od 19 stycznia do września 2017. Tym razem HI-SEAS skupiał się na fizycznym aspekcie izolacji. Tak jak poprzednie załogi, uczestnicy musieli badać otoczenie w skafandrach, ale poza tym jeszcze hodowali własne warzywa. Podczas trwania misji wyciągnęli jednak wiele cennych lekcji, jak to, że w sytuacji, kiedy grupka ludzi zdana jest tylko na siebie, kluczem do sukcesu jest komunikacja. Ponadto inżynier Joshua Ehrlich stwierdził, że jedzenie samodzielnie wyhodowanych warzyw dawało mu satysfakcję i przywodziło na myśl Ziemię, którą – wedle scenariusza – opuścili. Załoga piątego HI-SEAS wypełniała wolny czas, grając w FIFA World Cup i na instrumentach (głównie ukulele i skrzypcach).

Ostatnia, szósta misja HI-SEAS rozpoczęła się 15 lutego 2018 i miała trwać osiem miesięcy, jednak musiała zostać przerwana 19 lutego. Jeden z uczestników projektu został porażony prądem i przetransportowany do centrum medycznego w Hilo.

Zarówno w przypadku HI-SEAS, jak i Mars-500 mieliśmy sytuację, mimo wszystko, kontrolowaną. Uczestnicy teoretycznie musieli radzić sobie sami, ale zdawali sobie sprawę, że w przypadku, gdyby ich zdrowie i życie było zagrożone, eksperyment zostałby przerwany. Tymczasem podczas prawdziwej misji na Marsa raczej musieliby korzystać z zasobów dostępnych w jednostce, bo – przynajmniej na razie – załoga naziemna nie byłaby w stanie zrobić nic ponad podanie instrukcji działania i/lub poinformowanie innej jednostki o zaistniałej sytuacji. Do pewnego stopnia załogi HI-SEAS i Mars-500 miały pewnego rodzaju komfort psychiczny, że nie są tak naprawdę w przestrzeni kosmicznej ani na Marsie. Już Peter Suefield z Uniwersytetu Kolumbii Brytyjskiej krytykował Mars-500 za to, że ze względu na ten komfort psychiczny, eksperyment nie jest wiarygodny.

Dodatkowo osadzone na Ziemi marsjańskie habitaty-odpowiedniki nie są w stanie symulować absolutnie każdego aspektu przestrzeni kosmicznej, czy warunków panujących na Marsie. Toteż siłą rzeczy, będzie trzeba brać poprawki również na te elementy nieuwzględnione przez badania HI-SEAS i Mars-500.

Jak dotąd ani nie wznowiono szóstej misji HI-SEAS, ani nie powołano nowej, za to skupiono się na eksploracji danych z poprzednich pięciu misji. Zarówno wyniki czysto empiryczne, jak i doświadczenia osobiste uczestników, stanowią informacje, które na pewno będzie trzeba wziąć pod uwagę, kiedy już agencje kosmiczne będą wysyłać pierwszych ludzi n Marsa.