Simulované vesmírne misie umožňujú vedcom testovať technológie a ľudskú odolnosť v extrémnych podmienkach priamo na Zemi. Tieto výskumné projekty sú kľúčové pre úspech budúcich ciest na Mesiac a Mars.
Simulovaný povrch Marsu v habitate CHAPEA úradu NASA. Astronauti tu nacvičujú pohyby v skafandroch a zber vzoriek bez toho, aby opustili Zem. Zdroj: NASA/Bill Stafford
Prečítajte si viac o vedkyni
Vesmír predstavuje mimoriadne drsné a nehostinné prostredie. Pred vyslaním posádky napríklad na Mars musia inžinieri všetko dôkladne otestovať: systémy podpory života, vesmírne vozidlá aj psychiku astronautov. Vesmír totiž neodpúšťa žiadne zlyhanie techniky alebo ľudského faktora.
Simulovaná alebo analógová misia je komplexný pozemský výskumný projekt. Vedci pri nej presne napodobňujú podmienky kozmického letu, Mesiaca či Marsu. Analógoví astronauti a testované prístroje čelia reálnym výzvam v relatívne bezpečnom a prísne kontrolovanom prostredí.
Prečo testujeme vesmír na Zemi
Cesty do hlbokého vesmíru sú nesmierne drahé a veľmi riskantné. Výskum na Zemi dovoľuje expertom urobiť chyby a hľadať riešenia. Zlyhanie na Zemi znamená iba zničený experiment, ktorý sa dá zopakovať, nie ohrozenie života. Odborníci takto stále zlepšujú nové technológie, pestovanie stravy či lekárske postupy.
Inžinieri nanečisto skúšajú nové skafandre či robotické rovery. Hľadajú spôsoby ťažby zamrznutej vody z mesačného prachu. Tento ľad raz poskytne astronautom pitnú vodu a raketové palivo. Vedci na Zemi simulujú aj všadeprítomné a nebezpečné vesmírne žiarenie. Pomocou iónových lúčov testujú odolnosť tieniacich materiálov a biologických vzoriek. Snažia sa tak pochopiť a zmierniť riziko poškodenia ľudskej DNA. Získavajú mimoriadne cenné dáta o fungovaní ľudského tela v týchto špecifických a náročných podmienkach.
Trojpodlažný habitat HERA v Johnsonovom vesmírnom stredisku úradu NASA slúži ako simulátor podmienok, ktoré môžu astronauti zažiť počas vesmírnych prieskumných misií. Zdroj: NASA
Výskum po celom svete
Simulované misie dnes organizujú rôzne inštitúcie po celom svete. NASA prevádzkuje viaceré veľké testovacie platformy priamo v USA. Súkromné spoločnosti ako poľská AATC sa zameriavajú na vedu a vzdelávanie prostredníctvom vlastných simulovaných misií. V rámci podobných experimentov univerzity vo Varšave či Rakúske vesmírne fórum skúmajú najmä medicínu.
Téma analógového výskumu sa priamo týka už aj Slovákov. Príkladom sú vedecké projekty známej astrobiologičky Michaely Musilovej. Tá má za sebou už viac než 30 simulovaných misií, ktoré viedla priamo z pozície veliteľky posádky. V lete tohto roka prinesie vzdelávací projekt priamo našim študentom. Stredoškoláci a vysokoškoláci si môžu vyskúšať rolu analógových astronautov. Súťaž MarsonautiSK im v Rožňave sprostredkuje ich prvú simulovanú misiu. Študenti v stiesnených podmienkach stanice Kozmický región uskutočnia vlastné vedecké experimenty.
Pozrite si
Ako oklamať gravitáciu
Pozemské laboratóriá musia riešiť zásadné fyzikálne a zdravotné výzvy. Závažné zdravotné problémy astronautov spôsobuje napríklad nízka gravitácia. Ide napríklad o rýchly úbytok svalov a pevnej kostnej hmoty, tekutiny v tele sa navyše neprirodzene presúvajú smerom k hlave.
Odborníci tento nebezpečný jav simulujú pomocou špeciálnych štúdií na lôžku. Dobrovoľníci ležia celé týždne v posteliach naklonených o šesť stupňov. Hlavu majú nižšie ako nohy a nesmú sa vôbec postaviť. Výskumníci tak môžu podrobne sledovať zmeny pohybovej rovnováhy.
Zároveň testujú liečivá a cvičenia proti strate svalovej hmoty. Hľadajú spôsoby, ako udržať svaly a stabilitu tela funkčné. Dobrovoľníkom preto aplikujú elektrickú stimuláciu svalov priamo na lôžku. Rovnováhu si dobrovoľníci cvičia hraním videohier pomocou nôh.
Takéto pretlakové komory slúžia na simuláciu rôznych úrovní tlaku vzduchu. Vedci v nich testujú, ako bezpečne pripraviť astronautov na výstupy do otvoreného vesmíru, aby predišli problémom s dýchaním a krvným obehom. Zdroj: NASA
Ďalšou možnosťou, ako simulovať zmenenú gravitáciu, je náročný tréning v bazénoch. Voda a špeciálne závažia pomáhajú vytvoriť žiadaný stav neutrálneho vztlaku. Pri ňom sa fyzikálne teleso nepotápa, ale ani nestúpa nahor. Kozmonauti si vo vode bezpečne nacvičujú výstupy do otvoreného vesmíru. Odpor vody a vztlak veľmi dobre napodobňujú skutočný beztiažový stav. Trénujú tak napríklad opravy stanice a presúvanie ťažkých zariadení oblečení v skafandroch.
Astronaut úradu NASA v skafandri AxEMU nacvičuje lunárne operácie pod vodou. Tréning v bazéne slúži na overenie funkčnosti skafandra v simulovanej mesačnej gravitácii. Zdroj: NASA
Extrémne podmienky a úplná izolácia
Ľudská psychika predstavuje pri dlhodobých letoch obrovské neprebádané neznámo. Posádky, ktoré budú cestovať dlho a ďaleko, napríklad na Mars, strávia mesiace v stiesnených priestoroch. Vesmírne agentúry preto systematicky budujú izolované pozemské testovacie habitaty. Známy je napríklad projekt CHAPEA pod záštitou úradu NASA.
Štyria dobrovoľníci tam žijú celý rok v malom uzavretom module. Komunikácia s riadiacim strediskom má zámerne vytvorené dlhé časové meškanie. Vedci posádke navyše úmyselne spôsobujú technické poruchy a krízy. Posádka napríklad simuluje náhle výpadky spojenia, nedostatok vody alebo poruchy toalety. Tím tak musí riešiť všetky krízové situácie úplne samostatne.
Naša planéta poskytuje vedcom aj ďalšie výborné drsné testovacie oblasti. Nehostinné podmienky Marsu verne pripomínajú polárne stanice v mrazivej Antarktíde. Výskumné stanice pod hladinou oceánu zas imitujú izoláciu v nebezpečnom prostredí. Vedci využívajú izolované jaskyne, púšte alebo sopečné oblasti. Havaj a Island poskytujú čierny piesok podobný mesačnému povrchu. Tamojšie tímy výskumníkov priamo v teréne testujú pohyb roverov a odber geologických vzoriek.
Astronaut v skafandri AxEMU testuje špeciálne náradie na zber hornín. Počas tohto testu tímy NASA sledujú, ako sa človeku pracuje pri rôznych úrovniach tlaku v obleku, čo je kľúčové pre efektívny prieskum mesačného povrchu. Zdroj: NASA/Bill Stafford
Zamerané na každodenné detaily a stravu
Analógové misie podrobne skúmajú aj tie najmenšie detaily dennej rutiny posádky. Vedci tak zisťujú, ako dlhodobý stres ovplyvňuje imunitný systém astronautov. Pravidelne im analyzujú vzorky krvi a slín na prítomnosť vírusov. Uzavretý priestor výrazne uľahčuje nebezpečný prenos baktérií medzi členmi tímu.
Kritickým faktorom na prežitie vo vesmíre je nepochybne kvalitná strava. Jedlo pre astronautov musí byť nutrične vyvážené, dlhodobo trvanlivé a chutné. Odborníci napríklad skúmajú, ako vesmírna strava stráca vitamíny počas dlhých mesiacov. Astronautom hrozí strata chuti do jedla z opakujúceho sa jedálnička.
Výskumníci preto priamo v habitatoch testujú inovatívne metódy pestovania rastlín. Skúšajú napríklad pestovať listovú zeleninu v špeciálnych vankúšikoch pod LED svetlami. Starostlivosť o čerstvú zeleninu navyše pomáha posádke lepšie zvládať pocit odlúčenia. Pestovanie rastlín im totiž pripomína domov a poskytuje zmysluplné hobby.
Na Medzinárodnej vesmírnej stanici (ISS) astronauti pestujú čerstvú zeleninu, ako je táto listová zelenina mizuna. Okrem výživy im rastliny pomáhajú zvládať izoláciu a pripomínajú im domov na Zemi. Zdroj: NASA
Prínos pre budúcnosť ľudstva
Simulované misie tvoria nevyhnutný odrazový mostík pre dobytie hlbokého vesmíru. Každá náročná simulácia pomáha vedcom včas odhaliť a vyriešiť riziká, ktoré by raz mohli ohroziť ozajstnú misiu. Vďaka trpezlivej práci na Zemi budú budúci vesmírni prieskumníci pripravení. Misie na Mesiac a Mars tak majú oveľa vyššiu šancu na úspech.
Tieto vedecké poznatky navyše prinesú užitočné inovácie pre bežný život na Zemi. Príkladom je lepšia telemedicína, teda poskytovanie zdravotnej starostlivosti na diaľku. Riešenia pre vesmírne habitaty zefektívnia aj naše domáce poľnohospodárstvo a systémy filtrácie vody. Výskum úbytku kostí zas priamo pomáha pacientom s osteoporózou.
Zdroje: NASA, Lunares Space, TS Michaela Musilová
(KAM)
