Týdeník věnovaný aktualitám a novinkám z fyziky a astronomie. Vydavatel: AGA (Aldebaran Group for Astrophysics) Číslo 20 – vyšlo 11. června, ročník 8 (2010) © Copyright Aldebaran Group for Astrophysics Publikování nebo šíření obsahu je zakázáno. ISSN: 1214-1674, Email: bulletin@aldebaran.cz

20/2010

Mars 500: 520 dní „ve vile“, aneb jak dlouho byste vydrželi Vy?

Jiřina Scholtzová

Tentokrát se nejedná o novou reality show, ale o společný vědecký projekt Evropské kosmické agenturyESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008. a Institutu lékařsko-biologických výzkumů Ruské akademie věd nazvaný Mars 500. Skupina šesti „kosmonautů“ stráví od 3. června 2010 celkem 520 dní v úplné izolaci, kterou opustí až 5. listopadu 2011. Experiment probíhá v moskevském Pozemním experimentálním komplexu NEK (Nazemnyj Experimentalnyj Komplex) ve Státním vědeckém centru Ruské federace. Ve vědeckém centru se nachází hermeticky uzavíratelný simulátor kosmické lodi o celkovém objemu 550 m³.

Mars – rudá planeta se dvěma malými měsíci, Phobosem a Deimosem, je v pořadí čtvrtým tělesem sluneční soustavy. Povrch planety je pokryt načervenalým pískem a prachem. Barva je způsobena vysokým obsahem železa. Načervenalá barva celé planety jí dala jméno (Mars je bůh válek). Na povrchu se nacházejí obrovské sopky, z nichž ta největší, Olympus Mons, je 24 km vysoká a její základna je 550 km široká. Na vrcholu je kráter o průměru 72 km. Pro Mars jsou charakteristické systémy kaňonů vzniklé pohybem kůry. Snímky ze sond ukazují místa, kudy dříve tekla voda. Zdá se, že Mars byl dříve vlhčí a teplejší, než je dnes. Rozpětí teplot, které na Marsu panují (zima ne větší než v Antarktidě) by bylo snesitelné pro některé primitivní formy života žijící na Zemi. Jejich existence se však dosud nepotvrdila. ESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008.

V projektu se vyzkouší let na Mars nanečisto a jedním z jeho hlavních úkolů je prozkoumat vznik takzvané sociální deprivace, tj. nenormálního psychického stavu a vzájemného chování u lidí uzavřených na dlouhou dobu v těsných prostorách bez možnosti styku s okolím. Této závěrečné fázi projektu předcházely přípravné experimenty, a to čtrnáctidenní izolace (listopad 2007) a  105 dní trvající izolace (2009).

Za zmínku také stojí, že se na těchto výzkumech budou podílet i Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně a česká společnost QED Group, a. s., které se zabývají sociometrickými měřeními ve skupinách lidí.

Modul v NEK, ve kterém stráví šestice dobrovolníků celkem 520 dní izolace.

Fáze projektu

Projekt Mars 500 sestává celkem ze tří experimentů, resp. tří různě dlouhých pobytů v izolaci:

14 dní trvající izolace (listopad 2007)

První fáze projektu, krátká dvoutýdenní izolace, měla za cíl otestovat zařízení simulátoru, funkčnost modulů (v této fázi byla připravená pouze obytná a vědecká část modulu). Dále také obsluhu život podporujících systémů (voda, vzduch), řídicího centra a jejich synchronizace s prostředím v simulátoru a tvorbu přijatelných podmínek pro život a práci posádky. Projektu se zúčastnil šestičlenný čistě ruský tým, mezi nimi jedna žena (Anton Artamonov, Oleg Artěmjev, Alexandr Sergejevič Kovalev, Dmitrij Perfilov, Sergej Rjazaňskij a Marina Tuguševa).

105 dní trvající izolace (31. 3. 2009 – 14. 7. 2009)

Hlavním cílem téměř čtyřměsíční izolace bylo získání a následná analýza vědeckých a technických informací nutných k optimální organizaci a přípravě hlavní fáze experimentu, 520 dní dlouhé izolace simulující celý let lidské posádky na Mars. Posádka, která měla 6 členů (Rusové Sergej Rjazaňskij, Alexej Baranov, Alexej Špakov a Oleg Artěmjev, Němec Oliver Knickel a Francouz Cyrille Fournier) zkoumala hlavní specifika a problémy letu na Mars, jako jsou především psychická adaptace členů na prostředí autonomního rozhodování, interakce členů posádky, působení omezené komunikace s vnějším světem a zdravotní a technické vybavení simulátoru. V průběhu experimentu byl modul již kompletní. Má celkem pět částí – lékařský modul s ordinací, obytný modul se 6 ložnicemi, kuchyní a společenskou místností, napodobenina modulu, který přistane na povrchu Marsu, modul s posilovnou, koupelnou a zásobami a simulátor povrchu Marsu.

520 dní trvající izolace (3. 6. 2010 – 4. 11. 2011)

O poslední fázi projektu pojednává tento článek.

Model vesmírné lodi

Schéma modulu, ve kterém stráví posádka 520 dní.

Model vnitřních prostor vesmírné lodi má objem 550 m³. Skládá se z pěti základních částí. Největší je obytný modul (EU-150), který je tvořen válcem z hliníkové slitiny. Jeho průměr je 3,6 m a délka 20,03 m. Je zde 6 individuálních kajut pro členy posádky, každá o ploše 3,07 m², dále kuchyňka a jídelna, společenská a odpočinková místnost, kajuta s hlavním řídicím pultem, velitelské stanoviště, trenažér pro přiblížení a spojení výsadkové kosmické lodi, koupelna a dvě WC. Na obou koncích válce jsou hermeticky uzavíratelné vstupní a výstupní otvory s poklopem. Průměr otvorů je 60 cm.

Kajuta pro jednotlivce.

Kuchyňka

Jídelníček posádky se skládá především z musli a instantních polévek. Od té vesmírné se liší, neboť strava kosmonauta ve vesmíru je velmi nákladná – cca 500 Eur na osobu a den.

Společenská místnost.

Koupelna s toaletou.

Řídicí pult.

Další část patří lékařským prostorám (EU-100), což je válec z oceli s průměrem 3,2 m a délkou 11,9 m. Uvnitř jsou dvě místa na spaní, speciální vyšetřovací lékařská aparatura, pracovní místo lékaře a inženýra, velký monitor pro zobrazování lékařských dat, minikuchyňka, WC a hygienické vybavení, zásoby pitné vody, systém analýzy plynů v atmosféře, systém regenerace ovzduší, klimatizace apod. V jednom čele je kulatý hermeticky uzavíratelný nouzový východ o průměru 43 cm, v druhém jsou hlavní nouzové výstupní hermetické dveře.

Část pro lékaře.

Mezi větší části fiktivní lodi lze ještě zařadit pracovní modul (EU-250) se skladištěm, tělocvičnou, vědeckou laboratoří s miniskleníkem a dalšími pracovišti. Délka ocelového válce je 24 m a průměr 3,9 m.

Skladiště.

Tělocvična.

Skleník.

Součástí trenažéru je i maketa výsadkového modulu (EU-50) pro přistání na Marsu, je 6,2 m dlouhá a její průměr je 3,6 m. Z ní je možné dostat se do části, která simuluje povrch Marsu. Před vstupem na „povrch Marsu“ se na kryté plošině nachází oblékárna skafandrů pro 2 muže z tříčlenné posádky výsadkového modulu.

Přistávací modul.

Nutná výbava na vycházku po Marsu.

Vnitřní obložení modelu lodi tvoří upravené dřevo. Je to kvůli chemické stálosti při provozu trvajícím 520 dní bez větrání a také bylo bráno v úvahu psychologické hledisko.

Pracovní náplň

3. června 2010	zahájení experimentu trvajícího 520 dnů
8. února 2011	„přílet k Marsu“, „přistání“ tříčlenné expediční skupiny a práce dvou členů z expediční skupiny na „povrchu planety“
10. března 2011	zahájení „zpáteční cesty k Zemi“
6. listopadu 2011	„přistání na Zemi“ − ukončení experimentu

Harmonogram základních událostí průběhu experimentu.

Ačkoliv dobývání Marsu nejspíš začne až v budoucích desetiletích, pomyslný let má co nejvěrohodněji simulovat podmínky skutečné výpravy, která podle vědců potrvá 400 až 700 dnů. Dny uvnitř modulu bude mít posádka rozdělené na osmihodinové směny věnované práci, spánku a volnu. Kromě dlouhodobé izolace se posádka má vyrovnat i se simulací účinků stavu beztíže, či kosmického záření.

V experimentu se počítá s přibližně 250 dny na cestu k Marsu, s třicetidenním pobytem na planetě, ten trojice „kosmonautů“ stráví odděleně ve zvláštním modulu a také třikrát „vystoupí“ na napodobeninu povrchu Marsu. Pro návrat se počítá s 240 dny.

Ve snaze co nejvěrněji napodobit podmínky letu čeká účastníky i simulace časového zpoždění při komunikaci s řídícím střediskem. Až bude skutečná loď kroužit okolo rudé planety, potrvá 20 minut, než vzkazy dorazí na Zemi a naopak. Toto zpoždění bude brzdit i komunikaci pokusné posádky, ačkoli bude od dispečinku pár metrů. O desítky minut se má zpožďovat i elektronická pošta.

„Největší riziko tak dlouhodobé izolace je psychologické“, soudí Alexandr Suvorov z vedení projektu. „Vztahy v posádce určitě nebudou celý čas harmonické. Bude však muset plnit uložené úkoly navzdory této zátěži."

Účastníci „zájezdu“

Dobrovolníci, kteří se účastní projektu Mars 500. Zadní řada zleva: kardiolog Suchhrob Kamolov (Rus), strojní inženýr Romain Charles (Francouz), elektroinženýr Diego Urbina (Ital), lékař Wang Jü (Číňan); přední řada zleva: inženýr Alexej Sitějev (Rus), vojenský lékař Alexandr Smolejevskij (Rus), a coby náhradník inženýr Michail Sinělnikov (Rus).

Experimentu se účastní osmatřicetiletý ruský inženýr a velitel posádky Alexej Siťev, sedmatřicetiletý kardiolog Sukhrob Kamolov a dvaatřicetiletý vojenský lékař Alexandr Smolejevskij. Dále pak jednatřicetiletý Francouz Romain Charles, šestadvacetiletý Ital kolumbijského původu Diego Urbina a sedmadvacetiletý Číňan Wang Jü, překřtěný Rusy na Váňu. Charlese a Urbina vybrala Evropská kosmická agenturaESA – European Space Agency, Evropská kosmická agentura. ESA spojuje úsilí 18 evropských zemí na poli kosmického výzkumu. Centrální sídlo je v Paříži, pobočky jsou v mnoha členských zemích. ESA byla založena v roce 1964 jako přímý následovník organizací ESRO a ELDO. Nejznámější nosnou raketou využívanou ESA je Ariane. Česká republika vstoupila do ESA v listopadu 2008..

Alexej Sergejevič Sitějev

Od roku 1996 působí jako velitel tréninku černomořské flotily v Sevastopolu na Ukrajině. Vycvičil více než 250 specialistů námořních jednotek. V roce 2004 se stal hlavním inženýrem (specialistou na potápění) v Gagarinově kosmickém středisku pro výcvik posádek Mezinárodní vesmírné staniceISS – International Space Station, mezinárodní vesmírná stanice. Od roku 1993 je společným projektem americké NASA, Ruska, Kanady, evropských států sdružených v kosmické agentuře ESA a Japonska. První modul byl vynesen v roce 1998, první posádka na stanici byla v roce 2000. V roce 2008 byl k ISS připojen evropský výzkumný modul Columbus. V roce 2011 byl instalován víceúčelový americký modul Leonardo a v roce 2021 zatím poslední ruský modul Nauka. V roce 2011 letěl k ISS poslední raketoplán. Od té doby zajišťují styk se stanicí lety ruských lodí Sojuz, v poslední době se přidaly lodi Crew Dragon soukromé společnosti SpaceX. Na ISS operuje stálá posádka..

Suchrob Rustamovič Kamolov

Od roku 1998 působil v Tádžikistánu jako chirurg v Centrální vojenské nemocnici v Dušanbe. Mezi lety 2004 až 2006 pracoval v Bakulevově výzkumném středisku pro kardiovaskulární choroby v Moskvě, kde se podílel na operacích srdce. V roce 2009 obhájil doktorskou (PhD) práci týkající se umělé srdeční (aortální) chlopně.

Alexandr Jegorovič Smolejevskij

Od roku 2006 působil jako vědecký pracovník ve Vědeckém výzkumném středisku pro letectví, vesmírnou medicínu a vojenskou ergonomiku. Je specialistou na lékařskou problematiku při testování leteckých a vojenských zařízení. Zabýval se také adaptabilitou člověka na nehostinné podmínky. Od roku 2009 byl ředitelem Laboratoře pro fyziologii, kde se zabýval komunikačními problémy mezi člověkem a přístroji.

Romain Charles

Od roku 2005 pracuje pro společnost Sotira zabývající se nízkotlakými technologiemi a výrobou součástek pro automobily. V současnosti odpovídá za kvalitu výrobků pro společnosti McLaren, Aston Martin a Tesla Motors. Vysokoškolská studia dokončil v roce 2004 a v rámci diplomové práce řešil projekt pro automobilku Nissan.

Diego Urbina

Vysokoškolský odborník, který má za sebou bohatou činnost pro Evropskou kosmickou agenturu. V roce 2008 se v Itálii podílel na vývoji nanodružice Aramis, od srpna 2009 byl asistentem ve výcvikovém středisku kosmonautů v Německu a podílel se na vývoji experimentu IRIS pro mezinárodní vesmírnou stanici. V lednu 2010 byl členem skupiny, která v americkém Utahu zkoumala v extrémních podmínkách pouště růst tropických rostlin a kvalitu skafandrů.

Wang Jü

V roce 2005 úspěšně zakončil studium medicíny na Univerzitě v Nankingu. V Čínském výcvikovém středisku se zabýval přizpůsobením člověka nehostinnému prostředí. Od roku 2008 se podílel ve výcvikovém středisku na přípravě mise Shenzou-7, v rámci které vystoupil do volného prostoru první čínský kosmonaut.

Podíl českých vědců

Česká republika se na projektu Mars 500 podílí třemi výzkumnými studiemi:

• Jedna je realizována společností QED GROUP, a. s. ve spolupráci s Univerzitou Tomáše Bati, s cílem zkoumat dynamiku vývoje vztahů v malé sociální skupině (posádce simulačního letu), analyzovat aktuální vztahové situace uvnitř posádky a předpovídat možné poruchy v jejím soužití. Výsledkem by měl být návrh postupů, které zabrání selhání posádky v kritických životních situacích.
• Druhou studii realizuje Psychologický ústav AV ČR v Brně. Je zaměřena na problematiku změn ve vnímání a narušení paměti při dlouhodobé izolaci (stabilitu kognitivních funkcí v mezních situacích).
• Třetí studií se zabývá pražská pobočka Psychologického ústavu AV ČR ve spolupráci s katedrou pedagogiky a psychologie JČU a katedrou psychologie FF UK, a je zaměřena na zkoumání zdrojů odolnosti člověka v kritických životních situacích.

První studie se věnuje následujícím výzkumným úkolům:

V průběhu celého experimentu se výzkumný tým společnosti QED GROUP zaměřuje nejen na sledování dynamiky vztahů v posádce, ale i vztahů mezi posádkou a řídícím centrem experimentu. Pravidelně se vyhodnocuje aktuální stav kohezivity (sociální soudržnosti) posádky a jejího ovlivnění návrhy předkládanými řídícím centrem na základě analýz, jež jsou prováděna na pracovišti QED GROUP. Údaje jsou získávány od každého jednotlivce prostřednictvím speciálního softwaru, který byl instalován na počítače všech členů posádky.

Data získávaná každých 14 dní od posádky jsou vyhodnocována pomocí originální metody sociomapování, kterou vytvořila společnost QED GROUP a. s. a od devadesátých let ji dále rozvíjí. Pomocí tohoto systému poskytuje český tým neprodleně zpětnou vazbu řídicímu středisku a podle potřeby také přímo posádce.

Smyslem výzkumné studie je prověření možnosti využití systému při skutečném meziplanetárním letu. Pokud by se tento cíl podařilo úspěšně splnit, mohl by být český podíl mimořádně významný nejen na projektu Mars 500, ale především na skutečných kosmických letech, a to v nikoliv příliš vzdálené budoucnosti.

Popřejme jim štěstí

První mezinárodní pokus v komplexu NEK na přelomu let 1999 a 2000 ukončil skandál – kanadská účastnice si stěžovala na obtěžování od šéfa ruského týmu a na to, že další dva ruští účastníci se prý servali až do krve. Loňský pokus, který absolvovali čtyři Rusové, Němec a Francouz, skončil po 105 dnech úspěšněji.

Dosavadní rekord v délce pobytu ve vesmíru drží zatím ruský kosmonaut Valerij Poljakov – 437 dnů, 17 hodin a 59 minut. Posádka projektu Mars 500 má před sebou nelehký úkol – 520 dní strávených v naprosté izolaci. Popřejme jim pevné nervy a šťastné „přistání“.

Animace týdne: Přelet nad Marsem

Přelet nad Marsem. Počítačová animace přeletu nad Marsem. V animaci byly použity skutečné záběry ze sond NASA. Nejvyšší sopka Olympus Mons je třikrát vyšší než Mont Everest. Před koncem animace jsou fascinující záběry na kaňon Valles Marineris. Jde o strukturu táhnoucí se více než 4 000 km napříč rudou planetou. Na závěr nás animace zavede nad tři obří vyhaslé sopky. (avi, 21 MB)

Literatura