2009年7月14日,為期105天的火星之旅地面模擬實驗結束,6名志愿者從俄羅斯生物醫學問題研究所的一個專門隔離設備中走了出來,3個多月來首次見到明媚的陽光。
這次模擬火星任務是“火星500”計劃中的一部分,該計劃由歐洲空間局和俄羅斯生物醫學問題研究所合作實施,目的是收集數據、知識和經驗,幫助我們理解長期太空飛行期間人類在生理、心理和醫學方面所面臨的問題,為未來真實的火星任務作準備。很明顯,這6名志愿者沒有受到失重的影響,但是這項研究將有助于確定長期在封閉環境中逗留的生理和心理影響。通過對參與者進行各種各樣的生理和心理測試,如壓力、荷爾蒙分泌規律和免疫、睡眠質量、情緒、食物補充效率等,對未來制定長期太空飛行策略具有不可估量的價值,同時,還有助于改進航天員選拔程序,并可節約不必要的開支。在勝利完成105天初期實驗之后,2010年年初,520天的主體實驗將展開。
火星之旅模仿秀
2009年3月31日,6名志愿者進入了隔離設備。從隔離設備的艙門關閉的那一刻起,這些志愿者無法出來,只能相互之間進行聯系,或者與模擬控制中心、家人及朋友進行通信聯系。正如真正的載人太空飛行任務一樣,他們發送的每一句話至少要在20分鐘后模擬控制中心才能收到,而控制中心回復的消息也需要20分鐘才能反饋給他們。
在隔離設備中,志愿者經歷了真正火星旅行所必須經歷的各個階段,包括發射、飛往火星、抵達目的地、著陸火星表面、從火星表面離開、返回地球。在著陸火星過程中,志愿者被分成兩組,每組3人,一旦第一組外出到火星表面,火星模擬艙與其他設備之間的艙門由第二組關閉,只有到火星表面模擬任務結束時才重新打開。
在任務期間。志愿者必須進行科學實驗,完成每天的工作任務,處理突發事故,確定工作能力下降、疾病、在軌系統和設備失效等情況下所造成的影響,評估隔離對人產生的生理和心理影響。這些實驗是由來自德國、法國、意大利、比利時、奧地利、荷蘭、俄羅斯和美國的研究機構提出的。同時,他們還要監視和控制維持系統,包括生命支持、控制資源消耗、完成常規和非常規的清潔任務。
志愿者吃的食物與空間站上的航天員一樣,他們還在隔離設備中種植了一些蔬菜和水果,如沙拉菜葉、蘿卜、卷心菜、草莓。志愿者通過閱讀、看電影、一起演奏音樂和做游戲來打發閑暇時光。
候選人精挑細選
在“火星500”計劃志愿者甄選開始后,就有5600人提出了申請,在這些申請者中挑選出290名滿足基本條件的候選人,這些基本條件包括國籍、年齡、身高、體重、文化背景,并熟悉英文和俄文。然后根據醫學測試結果,挑選出32名高素質和有經驗的候選者。最后經過詳細的生理、醫學、心理檢查,確定了這6名志愿者。其中有2位來自歐洲:德國陸軍機械工程師奧利弗·科尼考、法國商業航空公司的飛行員西里爾·福涅爾。其余4名來自俄羅斯,他們分別是航天員謝爾蓋’萊亞扎斯基、奧列格·奧迪姆耶茲、亞歷克斯·巴拉諾夫,以及心理學家亞歷克斯·什帕科夫。這些志愿者身體健壯、情緒穩定、積極向上,對其他文化能夠包容。
隔離前的訓練
2009年1月24日,志愿者抵達莫斯科附近的星城。1月26日~30日,候選者在星城的加加林航天員訓練中心接受實習訓練,聽專業課程。2月1日,在醫學檢查和調整之后,志愿者在星城附近的森林里,分成兩組開始接受為期3天的野外生存訓練。
首先,第一組被帶到假定的飛船著陸地點,找一個合適的地方,搭建帳篷作為避難所,并點燃篝火取暖。第二天他們拆掉前一天的帳篷,另找一處,重新搭建避難所。在第二天晚上,志愿者們收到了信號,他們的援救飛機正在趕往著陸點,接著,他們必須為飛機準備一個降落場地、點燃火堆、發射信號彈。第三天,他們拆掉帳篷,走到空曠地,假裝等待直升機營救。在等待營救期間,還要模擬幾次醫學事件(包括腿部骨折和不省人事)和醫療護理。野外生存訓練一直持續到第三天晚餐時間。2月4日~6日由第二組進行野外生存訓練,內容與第一組相似。
2月9日~13日,志愿者在生物醫學問題研究所接受了試驗訓練,內容包括看錄像、了解醫學,技術設備知識,以及通信系統、信息系統和生命支持系統知識。另外,在此期間還進行了心理訓練。
隔離設備結構
“火星500”計劃的隔離設備在俄羅斯生物醫學問題研究所的一個特殊建筑內,這個隔離設備由4個互相連接的密封艙,以及一個用于模擬火星表面的外部艙組成。密封艙的總體積為550米3。
醫學艙尺寸為3.2米×11.9米,配置了2張醫學床、1個衛生間以及用于常規醫學檢查和遠程醫療、實驗及診斷調查的設備。一旦志愿者“生病”,他們就會被隔離起來并在這里得到治療。
居住艙是志愿者們的主要生活區,尺寸為3.6米×20米,由6個單獨的隔間、1個廚房加餐廳、1個起居室、1個主控制室和1個衛生間組成。單個隔間(即臥室)的面積有2.8米2~3.2米2,內中有一張床、一張桌子、一把椅子以及一個用于存放個人用品的柜子。
火星著陸艙模擬器僅僅在30天的火星軌道階段使用。這個艙尺寸為6.3米×6.17米,最多容納3名乘員,內中有3張雙層床、2個工作站、1個衛生間,以及控制和數據收集系統、視頻控制和通信系統、氣體分析系統、空氣控制和通風系統、污水系統和水供應、火災警報和抑制系統等。
存儲艙尺寸3.9米×24米,分成4個部分。第一部分是存儲食物的冰箱;第二部分用于存儲不易腐爛的食物;第三部分是實驗溫室;第四部分是浴室、桑拿房和健身房。
技術設備包括維持研究(通信和控制、通風和空氣補給、水供應、電氣裝置、排水設備、空氣和水質監測以及局部循環,醫學設備、火災和其他安全監測系統、緊急設備等)所有必需的設備。乘員呆在這些艙中,處在人造大氣環境和正常大氣壓中。
志愿者談感受
志愿者們表示,睡眠是這次試驗中的一個大問題。由于分不清楚白天還是黑夜,他們的身體逐漸產生了新的生物鐘。“白天”的時間漸漸地延長,每天睡覺時間越來越晚,但必須保持每天24小時的循環。
兩位歐洲志愿者西里爾·福涅爾和奧利弗·科尼考經常寫日記,談到他們在隔離設備內的生活體驗。科尼考在日記中寫道:“我們坐在居住艙的地上一起唱歌,而俄羅斯“指令長”謝爾蓋用他的吉他為我們伴奏。西里爾想出了一個絕妙的主意,讓我們用空塑料箱子制作成鼓,組建了一支臨時樂隊。”
科尼考還回憶了與同伴玩撲克慘敗的經歷:“我以前可從未玩過這種游戲,我真是被同伴們的技藝折服。過了不一會兒,我發現自己一個籌碼都沒了,而他們面前的籌碼卻堆得高高的。”這種游戲的目的是研究隔離生活對壓力、睡眠質量和免疫水平的心理和生理影響。
志愿者們的午餐比較“豐盛”,可以從模擬艙內的溫室選擇一些蔬菜來配餐。西里爾寫道:“小蘿卜、洋蔥片、大白菜葉簡直就是人間美味。一天最美好的時光莫過于查看我們種的蕃茄長得怎么樣了,何時熟透了,尤其是草莓。”
在隔離生活快要結束時,科尼考寫道:隨著模擬火星任務即將畫上句號,他倆和另外4名志愿者都“略感失落”。“在模擬實驗的最后一天,我們全都懷著復雜的心情,絲毫沒覺得這將是徹底的解脫,并未期待著艙門最后打開的那一刻。”他補充說,盡管他和福涅爾都期待著早日見到各自的女友,但他們部不愿對離開這里后的生活做詳細的安排。長期與世隔絕的生活造成的另一個重大沖擊是他對時間的概念被徹底改變了。
7月14日,科尼考在日記中寫道:“我不得不承認,我絕對喪失了對時間的感覺。盡管在整個模擬實驗期間從未看到過太陽,但我仍能通過我的疲勞程度感覺到何時是早晨,何時是晚上。不過,我絕對不清楚我們迄今在模擬艙內呆了多長時間。感覺好像是三四周的工夫,但日歷顯示已經過去了105天。”
13日晚,志愿者們將溫室和凍干的太空食品翻了一個遍,為最后一次晚餐做準備。過去3個月,他們不得不遵循飲食習慣,對各種食物進行實驗。