Siden de tidligste dagene med romtrening har NASA senket astronauter under vann for å simulere den vektløse opplevelsen av å bevege seg i mikrogravitet. I 1966 praktiserte for eksempel Buzz Aldrin romvandringer med en mockup av et Gemini-romfartøy i et stort basseng i Maryland for å forberede seg til Gemini 12-oppdraget. I 1983 øvde astronauter på å bevege seg rundt i en fullskala modell av romfergenes lasteplass ved hjelp av Johnson Space Centers vektløse miljøopplæringsanlegg (WETF). Suksessen med undervannstrening førte til slutt til at det ble opprettet Neutral Buoyancy Laboratory i Houston, den største innendørs vannmassen i verden, som er i stand til å holde modeller av store deler av den internasjonale romstasjonen.
Fra 2001 har astronauter trent og testet utstyr i det åpne hav som en del av NASA Extreme Environment Operation, eller NEEMO, programmet. Forrige måned dukket et mannskap av akvarner og astronauter opp etter å ha tilbrakt ni dager i en undersjøisk habitat kjent som Aquarius Reef Base, som ligger 62 meter under havoverflaten utenfor kysten av Key Largo, Florida. Ekspedisjonen, NEEMO 23, var den siste i en serie oppdrag som bruker gulvet i Atlanterhavet som prøvefelt for mulige teknologier og prosedyrer for dypt rom. På bare 40 fot lang og 20 fot bred er Aquarius, en del av Florida International University, også en ideell testbed for å studere de fysiske og mentale effektene av å bo og arbeide i trange rom.
Selv om programmet har eksistert i nesten to tiår, var dette det første NEEMO-oppdraget som hadde et helt kvinnelig NASA-forskerteam. NEEMO-besetningsmedlem Csilla Ari D'Agostino, en nevrobiolog ved University of South Florida, forklarer at dataene samlet inn i løpet av dette oppdraget er nøkkelen til å skape et fullstendig bilde av hvordan alle astronauter kan oppføre seg i verdensrommet, spesielt siden tidligere NEEMO-mannskaper var først og fremst mannlige.
"Det er viktig å samle inn data om begge kjønn, " sier Ari D'Agostino. “Hvis det er en forskjell, må vi finne ut hvordan vi skal klare det. Hvis det ikke er det, må vi også vite det. ”
To medlemmer av NEEMO 23-teamet forbereder utstyr for å måle metabolismen av svamper. (Karl Shreeves) Ari D'Agostino fikk selskap av aquanaut Shirley Pomponi, en marinbiolog ved Harbor Branch Oceanographic Institute ved Florida Atlantic University, og NASAs astronautkandidat Jessica Watkins. Teamet ble ledet av den italienske astronauten Samantha Cristoforetti, som tilbrakte 200 dager i verdensrommet i 2014 og 2015 - et rekordrommet fly for en europeer.
Ikke-astronautene i gruppen ble valgt for sin dykkeropplevelse og for å drive egen forskning. Ari D'Agostino studerer de fysiologiske effektene av dykking, for eksempel hva som skjer når dykkere puster oksygen i miljøer med høyt trykk. Under ekspedisjonen studerte hun også gruppedynamikk og hvordan atferd endres under fysisk og psykisk stress. Pomponi studerer derimot havsvamper og testet et nytt håndholdt prøvetakingsverktøy som kan ha potensielle bruksområder i verdensrommet, for eksempel prøvetaking av planetariske bergarter og sedimenter.
Mens tidligere NEEMO-oppdrag fokuserte på å simulere aktiviteter på overflaten av en asteroide, testet NEEMO 23 nytt utstyr og arbeidsprotokoller for den internasjonale romstasjonen og fremtidige dype romoppdrag til månen og Mars.
På en typisk dag tilbrakte halvparten av besetningsmedlemmene opptil fem timer utenfor fartøyet på å teste utstyr og samle prøver, mens de innendørs hadde ansvaret for å dirigere arbeidet og kommunisere med oppdragskontroll. "Noen ganger vil jeg kommunisere med fire forskjellige mennesker på en gang, " sier Pomponi. "Jeg ville kommunisere med dykkerne, med vitenskapelig kommunikasjon, med misjonskontroll og med noen i habitatet."
Inne i Vannmannen instruerte Pomponi dykkerne utenfor hvordan hun kunne bruke forskningsutstyret sitt til å samle svampprøver og måle metabolsk aktivitet. Denne metoden fungerte som en analog for fremtidige oppdrag til Mars, der en astronaut kan få i oppgave å bruke spesialiserte verktøy designet av noen andre.
"Det var litt trening på land på forhånd, men ikke mye, " sier Pomponi. "Men i verdensrommet, når de utforsker, er ikke astronautene som er der oppe, nødvendigvis de som vet hvordan de skal bruke instrumentene."
Akvanautene og astronautene må presse mot strømmen for å transportere utstyret mellom arbeidsstedene på nesten 80 fot dyp. (Csilla Ari D'Agostino) 72 meter under overflaten, teamet fikk også logistiske problemer: Enheter slet med å koble seg til internett, mikrofoner kuttet ut og hjelmkabler løsnet, blant annet uhell. For hvert av disse scenariene måtte teamet finne en løsning for problemet på egen hånd. Pomponi sier at hennes erfaring med å kommunisere med dykkere for å betjene og feilsøke utstyret hennes illustrerte viktigheten av å ha noen med vitenskapelig ekspertise som en del av mannskapet, i stedet for bare ved misjonskontroll.
"[Hvis] du er på Mars, og sender en melding tilbake til misjonskontrollen, vil det ta 20 minutter å komme dit, og deretter ytterligere 20 minutter å få svaret tilbake, " sier Pomponi. “Så i det minste har du en 40 minutters forsinkelse. Dette oppdraget ble spesielt utviklet for å tenke på å gi astronauter muligheten til å feilsøke og… ta beslutninger på egen hånd som var relatert til prosedyrene eller instrumentene vi opererte. ”
Teammedlemmer inne i habitatet evaluerte også verktøy som et skanningselektronmikroskop (SEM) som er bundet til den internasjonale romstasjonen i år. "Det er som en miniatyrversjon av en SEM, " sier Ari D'Agostino. "Det er helt utrolig fordi du vanligvis trenger nesten halvparten av et rom, og dette var på størrelse med en kaffetrakter." Teamet brukte SEM til å avbilde prøver som Pomponis svamper, og siden trykket i Vannmannen er 2, 5 ganger høyere enn at på overflaten, akvanautene og astronautene også kunne rapportere hvordan mikroskopet opererte i et ekstremt miljø.
Utenfor Vannmannen på havbunnen prøvde teammedlemmer en rekke nye enheter for mulig bruk i verdensrommet. De testet et nytt medisinsk utstyr, en månebåre kalt Lunar Evacuation System Assembly (LESA) som hjelper med å løfte og transportere en arbeidsufør astronaut - en skremmende oppgave uten mekanisk assistanse, med tanke på at de vannlevende romdraktene inkluderer en 32 pund hjelm, en navle linje og en vekt på 10 til 20 pund for å forhindre at akvanadene flyter til overflaten. I verdensrommet ville en astronaut like klumpete antrekk og mangelen på tyngdekraft gjøre denne oppgaven like vanskelig, og fremhever fordelene ved å teste disse nye designene under vann før de sendes til en annen planet.
For å vurdere hvordan levekårene påvirket deres mentale evne, utførte mannskapet daglige øvelser som en månesimulering av månen, som testet deres evne til å multitaske ved å kreve at de samtidig skulle lande kjøretøyet, lese innkommende kommunikasjoner og ringe ut målinger som høyde.
Samantha Cristoforetti og Csilla Ari D'Agostino jobber med et 3D-trykt habitatpanel som er som et konstruksjonsmateriale for naturtyper til leve- eller Mars-habitater. (Csilla Ari D'Agostino) En del av Ari D'Agostinos forskning involverte å studere hvordan gruppen oppførte seg som en helhet. Mens noen lag kan smuldre under mentalt og fysisk press, samarbeidet NEEMO 23-teamet sømløst.
"Det var tydeligvis veldig belastende øyeblikk hvor alle var veldig oppgavebelagte, habitatet var veldig lite og vi kunne ikke komme ut av hverandres vei, " sier Ari D'Agostino. “Vi trengte virkelig å vite når noen trenger hjelp, når noen trenger å trå til og når noen trenger å gå tilbake. Det var en veldig, veldig god blanding av personligheter, og vi hadde det veldig gøy. ”
Nå tilbake over havet, er teamet spredt og vil bruke de kommende ukene på å analysere dataene sine og til slutt rapportere resultatene. Ari D'Agostino håper hun kan bidra til fremtidige NEEMO-oppdrag som en del av støttemannskapet.
"Vi lo litt sammen med astronautvenner at vi hadde fødselsdepresjon nå som denne store tingen er over, og vi prøvde bare å reflektere, " sier hun. ”Jeg tror vi trengte litt tid på å fordøye det som virkelig skjedde, fordi noe kunne ha gått galt og heldigvis ikke gjorde det. Vi opplevde noen virkelig spennende og store ting. ”
