المريخ-500

كانت مهمة مارس-500 عبارة عن تجربة عزل نفسي اجتماعي أجريت بين عامي 2007 و2011 من قبل روسيا ووكالة الفضاء الأوروبية والصين، استعدادًا لرحلة فضائية مأهولة مستقبلية غير محددة إلى كوكب المريخ . ^[1] يقع مرفق التجربة في معهد المشكلات الطبية الحيوية التابع للأكاديمية الروسية للعلوم في موسكو ، روسيا. ^[1]

في الفترة ما بين عامي 2007 و2011، عاشت وعملت ثلاثة أطقم مختلفة من المتطوعين في مركبة فضائية وهمية في IBMP. وأُجريت المرحلة النهائية من التجربة، التي كانت تهدف إلى محاكاة مهمة مأهولة لمدة 520 يومًا، بواسطة طاقم من الذكور بالكامل يتألف من ثلاثة روس (أليكسي سايتيف، وسوخروب كامولوف، وألكسندر سموليفسكي)، وفرنسي (رومان تشارلز)، وإيطالي (دييجو أوربينا)، ومواطن صيني (يوي وانج). وحاكى المرفق الوهمي مركبة فضائية مكوكية من الأرض إلى المريخ، ومركبة صعود ونزول، وسطح المريخ. وشمل المتطوعون الذين شاركوا في المراحل الثلاث محترفين لديهم خبرة في الهندسة والطب والأحياء والرحلات الفضائية البشرية. وأسفرت التجربة عن بيانات مهمة حول التأثيرات الفسيولوجية والاجتماعية والنفسية للعزلة الضيقة طويلة الأمد.

كان الهدف من مشروع MARS-500 دراسة التحديات النفسية والفسيولوجية والتكنولوجية المتأصلة في رحلات الفضاء الطويلة. ومن بين العقبات الأخرى التي كان لابد من التغلب عليها، فحصت التجربة التأثيرات الفسيولوجية لانعدام الوزن على المدى الطويل، وفعالية إدارة الموارد، وتأثيرات العزلة في بيئة محكمة الغلق. وقد صُممت أنظمة الاتصالات في مشروع MARS-500 بمتوسط ​​تأخير يبلغ 13 دقيقة، لمحاكاة وقت الإرسال الفعلي من وإلى مركبة فضائية متجهة إلى المريخ.

تضمنت الأهداف العلمية لـ MARS-500 دراسة تصميمات الموائل المحتملة، مع التركيز بشكل خاص على الدعم الطبي والنفسي للطاقم (الذين سيكونون بالضرورة محصورين في مركبة فضائية صغيرة نسبيًا، مع مرافق طبية محدودة نسبيًا، خلال الرحلة التي تستغرق من 7 إلى 9 أشهر إلى المريخ). ^[2]

في المجموع، تم جدولة 640 يومًا للتجربة بين عامي 2007 و2011، مقسمة إلى ثلاث مراحل ذات أطوال مختلفة. خلال كل مرحلة، عاش طاقم المتطوعين وعملوا في مركبة فضائية نموذجية. كان الاتصال بالعالم الخارجي محدودًا، وأُجري بتأخير زمني واقعي يصل إلى 25 دقيقة، لمحاكاة تأخر الاتصالات في الحياة الواقعية بين المريخ والأرض. وبالمثل، تم توفير إمداد محدود واقعي من المواد الاستهلاكية على متن المركبة للمتطوعين. ^[3] لم يكن من الممكن محاكاة بعض الظروف، مثل انعدام الوزن والإشعاع الكوني.

أُجريت المرحلة الأولى من تجربة MARS-500، والتي استغرقت 15 يومًا، في الفترة من 15 نوفمبر 2007 إلى 27 نوفمبر 2007. ^{[ بحاجة لمصدر ]} وكان الغرض من هذه المرحلة هو اختبار المعدات التقنية والمرافق وإجراءات التشغيل للرحلة. ^[4]

بدأت المرحلة الثانية من التجربة، والتي استمرت 105 أيام، في 31 مارس 2009، عندما بدأ ستة متطوعين في العيش في مجمع المعيشة المعزول للتجربة. ^[5] وفي 14 يوليو 2009، اكتملت هذه المرحلة من التجربة.

بدأت المرحلة النهائية من التجربة التي استمرت 520 يومًا، والتي كانت تهدف إلى محاكاة مهمة مأهولة كاملة الطول، في 3 يونيو 2010 وانتهت في 4 نوفمبر 2011. ^{[6] [7] [8]} أجريت هذه المرحلة من قبل طاقم دولي مكون من ستة أفراد، يتألف من ثلاثة روس وفرنسي وإيطالي كولومبي ومواطن صيني. ^[8] تضمنت المرحلة محاكاة لهبوط مأهول على المريخ ، مع ثلاث جولات محاكاة على المريخ تم إجراؤها في 14 و18 و22 فبراير 2011. ^{[9] [10]} انتهت التجربة في 4 نوفمبر 2011، حيث ورد أن جميع المشاركين في حالة بدنية ونفسية مثالية. ^[8]

في فبراير 2013، أفادت وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم أن أربعة من أفراد الطاقم الستة عانوا من مشاكل كبيرة في النوم، وزيادة أوقات النوم والراحة، في السلوك مقارنة بسبات الحيوانات. ^[11] كما عانى المشاركون من اضطراب في إيقاعهم اليومي أثناء الحبس. ^[12]

يقع مرفق التجربة في موقع معهد المشاكل الطبية الحيوية في موسكو. يتكون المجمع من منشأة العزل وغرفة عمليات المهمة والمرافق الفنية والمكاتب.

تتكون منشأة العزل من خمس وحدات مختلفة. ثلاث وحدات - وحدة السكن، ووحدة المرافق، ووحدة الطب - تحاكي المركبة الفضائية الرئيسية. الوحدة الرابعة تحاكي مركبة الهبوط على المريخ وكانت متصلة بالمركبة الفضائية الرئيسية. الوحدة الخامسة كانت محاكاة لسطح المريخ، وهي متصلة بمركبة الهبوط على المريخ. بلغ الحجم الإجمالي للوحدات 550 مترًا ^مكعبًا (19000 قدم مكعب).

وقد شمل المرفق جميع المعدات اللازمة لإجراء التجربة. وشملت هذه المعدات أنظمة الاتصالات والتحكم، وأنظمة التهوية، وإمدادات الهواء والماء، والتركيبات الكهربائية، وأنظمة الصرف الصحي، وأنظمة مراقبة جودة الهواء والماء وإعادة التدوير الجزئي، والمعدات الطبية، وأنظمة مراقبة الحرائق وغيرها من أنظمة السلامة، ومعدات الطوارئ. وتم الحفاظ على الوحدات عند ضغط جوي طبيعي للأرض. ^[13]

كانت الوحدة السكنية هي أماكن المعيشة الرئيسية للطاقم. تتكون الوحدة الأسطوانية التي يبلغ طولها 3.6 مترًا × 20 مترًا (12 قدمًا × 66 قدمًا) من ستة مقصورات فردية للطاقم، ومطبخ/غرفة طعام، وغرفة معيشة، وغرفة التحكم الرئيسية، ومرحاض. تحتوي مقصورات غرف النوم الفردية، التي تبلغ مساحتها حوالي 3 أمتار ^مربعة (32 قدمًا مربعًا) لكل منها، على سرير ومكتب وكرسي ورفوف للممتلكات الشخصية. ^[14]

كانت الوحدة الطبية الأسطوانية قياسها 3.2 متر × 11.9 متر (10 أقدام × 39 قدمًا) وتضم سريرين طبيين ومرحاضًا ومعدات للفحوصات الطبية الروتينية. كما احتوت على معدات للفحوصات الطبية عن بعد والمختبرية والتشخيصية. إذا مرض أفراد الطاقم، فسيتم عزلهم وعلاجهم في الوحدة. ^[13]

تم استخدام جهاز محاكاة هبوط المركبة على المريخ فقط خلال مرحلة "الدوران حول المريخ" التي استمرت 30 يومًا من التجربة. كانت الوحدة الأسطوانية التي يبلغ طولها 6.3 مترًا × 6.17 مترًا (20.7 قدمًا × 20.2 قدمًا) تستوعب ما يصل إلى ثلاثة أفراد من الطاقم، وكان بها ثلاثة أسرة بطابقين ومحطتان للعمل ومرحاض. تضمنت أنظمتها المساعدة نظامًا للتحكم وجمع البيانات ونظامًا للتحكم بالفيديو والاتصالات ونظامًا لتحليل الغاز ونظامًا لتكييف الهواء والتهوية ونظامًا للصرف الصحي وإمدادات المياه ونظامًا لإخماد الحرائق. ^[13]

تم تقسيم وحدة التخزين الأسطوانية التي يبلغ حجمها 3.9 م × 24 م (13 قدمًا × 79 قدمًا) إلى أربع حجرات: ^[13]

1. حجرة مبردة لتخزين الأطعمة
2. حجرة لتخزين الأطعمة غير القابلة للتلف
3. بيت زجاجي تجريبي
4. حجرة تحتوي على حمام وساونا وصالة ألعاب رياضية

نشر مشروع MARS-500 عددًا من المتطلبات الأساسية لأي مرشحين محتملين. وكانت هذه المتطلبات هي: ^{[ بحاجة لمصدر ]}

1. العمر: 25-50 سنة
2. التعليم العالي
3. المتطلبات المهنية:
   • طبيب عام لديه مهارات الإسعافات الأولية الطبية
   • طبيب باحث لديه مهارات التشخيص المختبري السريري
   • عالم الأحياء
   • مهندس – متخصص في أنظمة دعم الحياة
   • مهندس – متخصص في علوم الكمبيوتر
   • مهندس – متخصص في الالكترونيات
   • مهندس – ميكانيكي
4. المهارات اللغوية: معرفة اللغتين الروسية والإنجليزية على المستوى المهني

كان طاقم المرحلة الأولى من تجربة العزل التي استمرت 15 يومًا يتألف من ستة روس: خمسة رجال وامرأة. ^[15] أجريت هذه المرحلة من التجربة في نوفمبر 2007.

• أنطون أرتامونوف (مواليد 1982)، مهندس وفيزيائي ومبرمج
• أوليج أرتيمييف (مواليد 1970)، مهندس ورائد فضاء
• ألكسندر كوفاليف (من مواليد 1982)، مهندس يعمل في مختبر الطب عن بعد التابع لـ IBMP
• ديمتري بيرفيلوف (من مواليد 1975)، طبيب تخدير يعمل في مختبر الطب عن بعد التابع لـ IBMP
• سيرجي ريازانسكي (مواليد 1974)، قائد طاقم وعالم فيزيولوجيا ورائد فضاء
• مارينا توغوشيفا (مواليد 1983)، عالمة أحياء، باحثة في IBMP

تم استبعاد مارينا توغوشيفا، المرأة الوحيدة في الطاقم، من المهام الأطول. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

المرحلة الثانية التي استغرقت 105 أيام وشارك فيها طاقم مكون من ستة أعضاء، وانتهت في 14 يوليو 2009. ^[16]

• أوليغ أرتيمييف ، رائد فضاء روسي
• أليكسي بارانوف، طبيب روسي
• سيريل فورنييه، طيار فرنسي
• أوليفر نيكل، مهندس ميكانيكي في الجيش الألماني
• سيرجي ريازانسكي (قائد)، رائد فضاء روسي
• أليكسي شباكوف، عالم فسيولوجيا الرياضة الروسي

تقدم أكثر من 6000 شخص من 40 دولة للمرحلة الثالثة من التجربة التي استمرت 520 يومًا. ^[17] وكان المتطوعون المختارون ثلاثة روس واثنان أوروبيان وصيني واحد. ^[18] وكان لديهم إتقان متفاوت للغة الإنجليزية، لكن لم يكن جميعهم يتحدثون الروسية. ^[19]

• رومان تشارلز، مهندس فرنسي يبلغ من العمر 31 عامًا ^{[20] [21]}
• سوكروب رستموفيتش كامولوف (Сухроб Рустамович Камолов)، جراح روسي ^{[17] [22]}
• أليكسي سيرجيفيتش سيتيف (Алексей Серогеевич Ситёв)، مهندس روسي ^[17] وقائد المهمة ^[23]
• ألكسندر إيجوروفيتش سموليفسكي (Александр Егорович Смолеевский)، عالم فيزيولوجي روسي ^{[17] [23]}
• دييغو أوربينا، مهندس إيطالي كولومبي يبلغ من العمر 27 عامًا ^[18]
• وانغ يوي (王跃)، مدرب صيني يبلغ من العمر 27 عامًا في مركز أبحاث وتدريب رواد الفضاء الصيني ^{[22] [24]}

كان العضو الآخر في الطاقم، وهو البديل، هو ميخائيل سينيلنيكوف (Михаил Олегович Синельников)، وهو مهندس روسي يبلغ من العمر 37 عامًا. ^[17] بدأت المهمة في 3 يونيو 2010 ^{[25] وانتهت في 4 نوفمبر 2011، حيث دخل المشاركون في} حجر صحي لمدة أربعة أيام قبل مغادرة المنشأة. ^{[8] [26]}

خلال تجربة MARS-500، أجريت تجارب إضافية ذات صلة تهدف إلى دراسة تأثيرات الإشعاع ، والمشاكل الصحية المرتبطة بانعدام الوزن، وتأثير النار على متن المركبة الفضائية، وغيرها. ^[27]

وتضمنت تجارب الطاقم بحثًا تشغيليًا شهريًا، يتكون من تسجيل مخطط كهربية القلب ، وعينات الجهاز التنفسي وضغط الدم ، واستبيانًا حول نمط الحياة، والتوتر، والشكاوى المحتملة على مدار الشهر الماضي.

شملت الدراسات الديناميكية المعقدة ربع السنوية قياس وتسجيل ضغط الدم ومعايير القلب والجهاز التنفسي المعقدة أثناء أداء الاختبارات الوظيفية مع الحمل البدني والعقلي والانبساطي. تم إجراء استبيانات مفصلة لإجراء الاختبارات النفسية ودراسات العيادات الخارجية القياسية قبل وبعد سلسلة الدراسات.

بسبب البقاء لفترة طويلة في حالة انعدام الوزن، يصاب الشخص باضطرابات نقص الحركة . لدراسة هذه الظاهرة، أجرى معهد الميكانيكا الحيوية في الجسم (IBMP) أبحاثًا في هذا المجال لسنوات عديدة، مما سمح ببناء صورة مفصلة لسبب اضطرابات نقص الحركة. تظهر النتائج التجريبية أن السبب الرئيسي للانتهاكات هو تغيير في الآليات المعتمدة على الجاذبية المسؤولة عن النشاط الحركي تحت تأثير الجاذبية على الجسم. تبدأ التغييرات في الحدوث بسبب تعطيل العمل المنسق بواسطة الأنظمة الحسية، وخاصة الدعم الهيكلي والأنظمة الحسية العميقة . تشير البيانات التي تم الحصول عليها أثناء التجارب إلى أن الدعم الوارد في البشر يعمل كآلية لتنشيط وتنظيم نشاط النظام المقوي للوضع، وأن نقص الدعم الهيكلي هو سبب إفراز التغيرات الفسيولوجية والشكلية الشائعة في ظروف انعدام الوزن والجاذبية الصغرى. ^{[27] [ مصطلحات ]}

كان الغرض الرئيسي من تجارب الانغماس هو دراسة التأثيرات المحتملة للطيران (بما في ذلك التفريغ) على آليات دعم الجسم (العمود الفقري، فوق النخاع)، وعلى حالة الجهاز العصبي المركزي، وعلى الوظيفة الحركية وتنسيق اليد والعين. ^[28]

أثناء الرحلة، كان هناك خطر نشوب حريق في المركبة الفضائية، ومن المخطط استخدام الأرجون كمثبط في الغلاف الجوي للمركبة الفضائية لتقليل هذا الخطر. يمكن أن يؤدي استخدام الأرجون إلى تقليل تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي للمركبة الفضائية بشكل كبير دون أي ضرر للطاقم وخلق ما يسمى بالبيئة الخالية من الأكسجين . تكمل تجارب الضغط العالي المعرفة حول تأثير خليط الأكسجين والنيتروجين والأرجون المقاوم للحريق على جسم الإنسان بمساعدة تقييم متكامل لجسم الشخص أثناء الإقامة الطويلة في خليط مقاوم للحريق. كانت الاختبارات لتحديد مستوى الأداء العقلي والجسدي، وتقييم حالة الجهاز القلبي التنفسي، والمعايير الدموية والأيضية والمناعية في الدم، وإجراء البحوث الميكروبيولوجية والبحوث التي من شأنها تحسين أنظمة الدعم الحالية. ^[29]

لتجنب المشاكل الصحية الناجمة عن الإشعاع أثناء الرحلة إلى المريخ، هناك حاجة إلى إنشاء نموذج تنبؤ بمخاطر الإشعاع. يجب أن يصف النموذج خطر الإصابة بمرض الإشعاع اعتمادًا على الجرعة الإجمالية المتلقاة، وانخفاض الأداء الذي يسبب رد فعل حاد، والانخفاض المحتمل في مقاومة الجهاز المناعي الكلي للمخاطر الصحية الأخرى المترتبة على الرحلات بين الكواكب.

يتم إنشاء نموذج التنبؤ عن طريق تعريض مجموعة من القرود لمصدر إشعاع ( السيزيوم-137 ). ثم يتم إجراء تجارب إشعاعية لدراسة التفاعلات الإشعاعية البيولوجية لأنظمة الجسم التنظيمية الرئيسية (العصبية، والغدد الصماء، والمناعية، والقلب والأوعية الدموية، وتكوين الدم)، واستجابة الحيوانات المنوية والخلايا الوراثية للإشعاع وتحليل الآثار طويلة المدى للتعرض (متوسط ​​العمر المتوقع والسرطان). تستخدم التجربة قرد المكاك الريسوسي الذكور الذين تتراوح أعمارهم بين 3 و 5 سنوات. يتم تقسيمهم إلى مجموعات من 10 إلى 15 قردًا في كل مجموعة. تم تصميم التجارب بحيث تحاكي التعرض الحقيقي لطاقم العمل أثناء الرحلة إلى المريخ، بما في ذلك المراحل الحادة والمزمنة من المرض. ^[30]

ومن بين الدراسات البيولوجية والطبية التي أجريت على المركبة MARS-500، خضع الطاقم لتخطيط كهربية المعدة والأمعاء لمدة 24 ساعة ، باستخدام معدات طبية على متن المركبة، لدراسة النشاط الكهربائي في الجهاز الهضمي البشري. ^{[31] [32] [33]}

وفقًا للنتائج الرسمية، خضع طاقم العزلة لمدة 520 يومًا للتجربة كوحدة واحدة. لم يتم ملاحظة أي صراعات بين الأشخاص، ولم تكن هناك أي مواقف تتطلب مقاطعة أو تأخير أي جانب من جوانب المشروع. ^[34] تم التغلب على الصعوبات التي واجهتهم أثناء أداء بعض الأنشطة المعقدة من قبل الطاقم معًا. لم يكن للاختلافات الثقافية والصعوبات اللغوية أي تأثير كبير. يقال إن التواصل الودي والبناء ساد طوال التجربة. قضى الطاقم وقتًا معًا، وشاهدوا أفلامًا بلغات مختلفة، واستخدموا مثل هذه الأنشطة الترفيهية كفرصة لمناقشة الأفلام والتفاعل اجتماعيًا.

أعد الطاقم مفاجآت لأعياد الميلاد والأعياد الرسمية الكبرى والأعياد غير الرسمية (في 31 أكتوبر، احتفلوا بعيد الهالوين). وزاد بعض أفراد الطاقم من الوقت الذي يقضونه في الأنشطة الفردية، وهو ما لم يعيق التواصل أو التفاعل. ولم تُلاحظ أي حواجز لغوية أو اجتماعية أو ثقافية، ومارس قائد المهمة سلطته كقائد رسمي وغير رسمي.

في وقت لاحق من التجربة، قضى أفراد الطاقم وقتًا أطول في الفراش أو شاركوا في أنشطة شخصية. وانخفضت مستويات النشاط العام للطاقم بشكل حاد في الأشهر الثلاثة الأولى، واستمرت في الانخفاض خلال العام التالي. وفي رحلة العودة، أمضوا 700 ساعة أكثر في الفراش مقارنة برحلة الذهاب. عانى أربعة من الأعضاء من مشاكل النوم والنفسية. كان أحد أفراد الطاقم ينام بشكل سيئ للغاية، ويعاني من الحرمان المزمن من النوم، وكان مسؤولاً عن غالبية الأخطاء التي ارتكبت في اختبار الكمبيوتر المستخدم لقياس التركيز واليقظة. ^[35]

• استعمار المريخ
• رحلة بشرية إلى المريخ
• جمعية المريخ
• المريخ للبقاء
• هاي-سيز
• البحث العلمي الدولي في محطة أرضية فريدة من نوعها

• المعلومات على الموقع الرسمي IMBP باللغة الروسية (محدثة وأكثر شمولاً) وباللغة الإنجليزية
• معلومات على الموقع الرسمي لوكالة الفضاء الأوروبية
• معلومات عن المشاركة العلمية التشيكية في مشروع MARS-500
• مدونة المشروع الرسمية
• تقرير إخباري عن نهاية المشروع مع صور عالية الجودة (باللغة الروسية)
• تقرير مصور رسمي عن نهاية العزلة التي استمرت 520 يومًا (باللغة الإنجليزية)
• نيكولاي كوبلر يتحدث عن "محاكاة المريخ على الأرض" بما في ذلك المريخ 500 (فيديو يوتيوب) سبيس أب شتوتغارت 2012

مقالات اخبارية عن المشروع

• داخل "المركبة الفضائية" المريخية 500، بي بي سي نيوز ، 3 مارس 2008
• متطوعون يتوافدون للمشاركة في تجربة فضائية، بي بي سي نيوز ، 27 مارس 2009
• "رواد الفضاء" جاهزون لاختبار المريخ، بي بي سي نيوز ، 22 مارس 2010