Миссия MARS-500 представляла собой эксперимент по психосоциальной изоляции, проведенный между 2007 и 2011 годами Россией, Европейским космическим агентством и Китаем в рамках подготовки к неопределенному будущему пилотируемому космическому полету к планете Марс. Объект Эксперимент был расположен в Российской Академии наук " Институт медико - биологических проблем (ИМБП) в Москве, Россия.
В период с 2007 по 2011 год три разных команды добровольцев жили и работали на макете космического корабля в ИМБП. Заключительный этап эксперимента, имитирующий 520-дневную экспедицию с экипажем, проводился мужской командой, состоящей из трех россиян (Алексей Ситев, Сухроб Камолов, Александр Смолеевский), француза (Ромен Шарль), Итальянец (Диего Урбина) и гражданин Китая (Юэ Ван). Макет установки моделировал космический корабль-шаттл Земля-Марс, спускаемый аппарат и поверхность Марса. Волонтеры, принявшие участие в трех этапах, включали профессионалов с опытом работы в области инженерии, медицины, биологии и пилотируемых космических полетов. В ходе эксперимента были получены важные данные о физиологических, социальных и психологических эффектах длительной изоляции в тесном помещении.
МАРС-500 был предназначен для изучения психологических, физиологических и технологических проблем, присущих длительным космическим полетам. Среди других препятствий, которые необходимо было преодолеть, в эксперименте изучались физиологические эффекты длительной невесомости, эффективность управления ресурсами и последствия изоляции в герметичной среде. Системы связи MARS-500 были спроектированы со средней задержкой 13 минут, чтобы моделировать фактическое время передачи к и от космического корабля, направляющегося к Марсу.
Научные цели MARS-500 включали изучение возможных конструкций среды обитания с особым упором на медицинскую и психологическую поддержку экипажа (который обязательно будет заключен в относительно небольшой космический корабль с относительно ограниченным медицинским оборудованием для 7–10 человек). 9-месячное путешествие на Марс).
Всего на период с 2007 по 2011 год было запланировано 640 дней экспериментов, разделенных на три этапа разной продолжительности. На каждом этапе команда добровольцев жила и работала в макете космического корабля. Связь с внешним миром была ограничена и проводилась с реалистичной задержкой до 25 минут, чтобы имитировать реальную задержку связи между Марсом и Землей. Точно так же добровольцам был предоставлен реально ограниченный запас бортовых расходных материалов. Некоторые условия, такие как невесомость и космическое излучение, не могли быть смоделированы.
Первый 15-дневный этап эксперимента MARS-500 проходил с 15 ноября 2007 г. по 27 ноября 2007 г. Целью этого этапа было испытание технического оборудования, средств и рабочих процедур для рейса.
Второй, 105-дневный этап эксперимента начался 31 марта 2009 года, когда шесть добровольцев начали жить в изолированном жилом комплексе эксперимента. 14 июля 2009 г. этот этап эксперимента был завершен.
520-дневный заключительный этап эксперимента, который должен был имитировать полномасштабную миссию с экипажем, начался 3 июня 2010 г. и завершился 4 ноября 2011 г. Этот этап проводился международным экипажем из шести человек, состоящим из трех россиян., француз, итальянец / колумбиец и гражданин Китая. Этап включал моделирование посадки на Марс с экипажем, с тремя смоделированными прогулками по Марсу, выполненными 14, 18 и 22 февраля 2011 года. Эксперимент завершился 4 ноября 2011 года, и все участники, как сообщается, были в оптимальном физическом и психологическом состоянии.
В феврале 2013 года Слушания Национальной академии наук сообщили, что у четырех из шести членов экипажа были значительные проблемы со сном и увеличилось время сна и отдыха в поведении по сравнению с животными, находящимися в спячке. Участники также испытали нарушение своего циркадного ритма во время заключения.
Экспериментальная установка располагалась на территории Института медико-биологических проблем в Москве. Комплекс состоял из изолятора, операционной, технических помещений и офисов.
Изолятор состоял из пяти разных модулей. Три модуля - жилой, вспомогательный и медицинский - моделировали основной космический корабль. Четвертый модуль моделировал посадочный модуль Марса и был связан с основным космическим кораблем. Пятый модуль был симулятором марсианской поверхности и связан с марсианским посадочным модулем. Общий объем модулей составлял 550 м 3 (19 000 куб. Футов).
В помещении было все необходимое оборудование для проведения эксперимента. Сюда входят системы связи и управления, системы вентиляции, подачи воздуха и воды, электрические установки, канализационные системы, системы мониторинга качества воздуха и воды и частичной рециркуляции, медицинское оборудование, системы контроля пожарной и другой безопасности, а также аварийное оборудование. В модулях поддерживалось атмосферное давление, нормальное для Земли.
Жилой модуль был основным жилым помещением для экипажа. Цилиндрический модуль 3,6 м × 20 м (12 футов × 66 футов) состоял из шести отдельных отсеков экипажа, кухни / столовой, гостиной, главной диспетчерской и туалета. В отдельных спальных отсеках площадью около 3 м 2 (32 кв. Фута) были кровать, стол, стул и полки для личных вещей.
Цилиндрический медицинский модуль имел размеры 3,2 м × 11,9 м (10 футов × 39 футов) и вмещал две медицинские койки, туалет и оборудование для обычных медицинских осмотров. В нем также находилось оборудование для телемедицинских, лабораторных и диагностических исследований. Если бы члены экипажа заболели, их бы изолировали и лечили в модуле.
Имитатор посадочного модуля на Марс использовался только во время 30-дневной фазы эксперимента "Марс-орбита". 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 видеонаблюдения и связи, систему газоанализа, систему кондиционирования и вентиляции, систему канализации и водоснабжения, а также систему пожаротушения.
Цилиндрический модуль хранения 3,9 м × 24 м (13 футов × 79 футов) был разделен на четыре отсека:
Проект МАРС-500 выдвигал ряд основных требований к любым потенциальным кандидатам. Это были:
Экипаж первого 15-дневного этапа изоляционного эксперимента состоял из шести россиян: пяти мужчин и женщины. Этот этап эксперимента был проведен в ноябре 2007 года.
Марина Тугушева, единственная женщина в команде, была исключена из более длительных миссий.
105-дневный второй этап, в котором участвовала бригада из шести человек, завершился 14 июля 2009 года.
На 520-дневный третий этап эксперимента подали заявки более 6000 человек из 40 стран. В число выбранных добровольцев вошли трое россиян, двое европейцев и один китаец. Они в разной степени владели английским, но не все говорили по-русски.
Другим членом экипажа, который был заменен, был Михаил Синельников (Михаил Олегович Синельников), 37-летний российский инженер. Миссия началась 3 июня 2010 г. и завершилась 4 ноября 2011 г., после чего участники вошли в четырехдневный карантин перед тем, как покинуть учреждение.
В ходе эксперимента МАРС-500 были проведены дополнительные эксперименты, направленные на изучение воздействия радиации, проблем со здоровьем, связанных с невесомостью, воздействия огня на борт космического корабля и другие.
Эксперименты бригады включали ежемесячные оперативные исследования, состоящие из записи электрокардиограммы, респираторных проб и артериального давления, а также анкеты об образе жизни, стрессе и возможных жалобах за последний месяц.
Квартальные динамические комплексные исследования включали измерение и регистрацию артериального давления и сложных кардиореспираторных параметров при выполнении функциональных проб с физической, умственной и ортостатической нагрузкой. До и после серии исследований проводились подробные анкеты с проведением психологического тестирования и стандартные амбулаторно-диспансерные исследования.
Из-за длительного пребывания в невесомости у человека появляются гипокинетические расстройства. Для изучения этого явления ИМБП уже много лет проводит исследования в этой области, что позволило построить детальную картину причины гипокинетических нарушений. Экспериментальные результаты показывают, что основной причиной нарушений является изменение гравитационно-зависимых механизмов, отвечающих за двигательную активность под действием силы тяжести на тело. Изменения начинают происходить из-за нарушения согласованной работы сенсорных систем, в частности опорных и проприоцептивных. Данные, полученные в ходе экспериментов, предполагают, что поддерживающая афферентация у людей действует как механизм активации и регуляции активности постурально-тонической системы, а отсутствие поддержки скелета является причиной сброса физиологических и морфологических изменений, которые являются общими. в условиях невесомости и микрогравитации.
Основной целью иммерсионных экспериментов было изучение потенциальных эффектов полета (включая разгрузку) на поддерживающие механизмы тела (спинной, надспинальный), на состояние центральной нервной системы, а также на двигательную функцию и взаимодействие рук и глаз. рукоположение.
Во время полета существует риск возгорания в космическом корабле, и аргон планируется в качестве ингибитора в атмосфере космического корабля, чтобы уменьшить этот риск. Использование аргона позволяет значительно снизить концентрацию кислорода в атмосфере космического корабля без ущерба для экипажа и создать так называемую гипоксическую среду. Гипербарические эксперименты дополняют знания о воздействии огнеупорной кислородно-азотно-аргоновой смеси на организм человека с помощью комплексной оценки состояния организма испытуемого при длительном нахождении в огнеупорной смеси. Тесты должны были определить уровень умственной и физической работоспособности, оценить состояние кардиореспираторной системы, гематологические, метаболические и иммунологические параметры крови, а также провести микробиологические исследования и исследования, которые улучшат существующие системы поддержки.
Чтобы избежать проблем со здоровьем, вызванных облучением во время полета на Марс, необходимо создание модели прогнозирования радиационного риска. Модель должна описывать риск лучевой болезни в зависимости от полученной общей дозы, снижение работоспособности, которое вызывает острую реакцию, и возможное снижение общей устойчивости иммунной системы к другим рискам для здоровья, связанным с межпланетным полетом.
Модель прогноза создается путем воздействия на группу обезьян источником радиации ( цезий-137 ). Затем проводятся радиологические эксперименты для изучения радиобиологических реакций основных регуляторных систем организма (нервной, эндокринной, иммунной, сердечно-сосудистой, кроветворной), сперматозоидов и цитогенетической реакции на облучение и анализа долгосрочных эффектов облучения (продолжительность жизни и канцерогенез).. В эксперименте используются самцы макаки-резус в возрасте 3–5 лет. Они разделены на группы по 10–15 обезьян в каждой группе. Эксперименты были разработаны таким образом, чтобы имитировать реальное воздействие на экипаж во время полета на Марс, включая острую и хроническую фазы болезни.
В рамках биологических и медицинских исследований МАРС-500 экипажу была проведена круглосуточная электрогастроэнтерография с использованием бортового медицинского оборудования для изучения электрической активности в желудочно-кишечном тракте человека.
По официальным данным, бригада 520-дневной изоляции прошла испытания как единое целое. Не было замечено ни межличностных конфликтов, ни ситуаций, которые требовали бы прерывания или отсрочки какого-либо аспекта проекта. Трудности, возникшие при выполнении сложных работ, экипаж преодолевал вместе. Культурные различия и языковые трудности не оказали существенного влияния. Утверждается, что на протяжении всего эксперимента преобладали дружеские и конструктивные отношения. Съемочная группа проводила время вместе, просматривая фильмы на разных языках, и использовала такие развлекательные мероприятия как возможность обсудить фильмы и пообщаться в обществе.
Экипаж приготовил сюрпризы к дням рождения, крупным государственным праздникам и неформальным праздникам (31 октября отметили Хеллоуин). Некоторые члены экипажа увеличили время, затрачиваемое на индивидуальные занятия, что не мешало общению или взаимодействию. Никаких языковых, социальных или культурных барьеров не наблюдалось, и командир миссии пользовался своими полномочиями как формального, так и неформального лидера.
Позже в эксперименте команда проводила больше времени в постели или занималась 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 в пути. Четверо участников страдали от сна и психологических проблем. Один член экипажа так плохо спал, что страдал хроническим недосыпанием и в одиночку объяснил большинство ошибок, сделанных в компьютерном тесте, который использовался для измерения концентрации и бдительности.