สำรวจอวกาศหลังบ้าน: NASA จำลองสภาพจริง
บทความนี้ถูกนำมาเผยแพร่ซ้ำจาก The Conversation ภายใต้สัญญาอนุญาต Creative Commons อ่าน บทความต้นฉบับ
แรงผลักดันของมนุษยชาติในการสำรวจได้นำพาเราข้ามระบบสุริยะจักรวาล ด้วยรองเท้าของนักบินอวกาศ ยานลงจอด และล้อของรถสำรวจที่สำรวจพื้นผิวของดาวเคราะห์ต่างๆ สภาพแวดล้อมเหล่านี้โดยทั่วไปเป็นอันตรายต่อสุขภาพของมนุษย์และอุปกรณ์ ดังนั้นการออกแบบและการดำเนินภารกิจเหล่านี้จึงต้องมีการวางแผน การทดสอบ และการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างมาก
คุณอาจเคยได้ยินเกี่ยวกับ สิ่งอำนวยความสะดวกในการทดสอบยานอวกาศและอุปกรณ์ อย่างกว้างขวาง แต่ นักวิทยาศาสตร์เตรียมพร้อมสำหรับด้านมนุษย์ของการสำรวจอวกาศหลังบ้านอย่างไร
วิธีหนึ่งในการทดสอบเทคนิคและระบุสถานการณ์ที่อาจเกิดขึ้นระหว่างภารกิจจริงคือการใช้การจำลอง ซึ่งในสาขานี้โดยทั่วไป เรียกว่าอะนาล็อก นักวิจัยเลือกและออกแบบภารกิจและสภาพแวดล้อมแบบอะนาล็อกเพื่อจำลององค์ประกอบของภารกิจจริง โดยใช้สิ่งที่มีอยู่บนโลก
ภารกิจเหล่านี้ดำเนินการในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนโลก ซึ่งเทียบได้กับดวงจันทร์หรือดาวอังคาร ในที่อยู่อาศัยที่ออกแบบมาเพื่อจำลองที่พักอาศัย หรือทั้งสองอย่างรวมกัน นักวิจัยสามารถใช้อะนาล็อกเพื่อศึกษาประสิทธิภาพและขั้นตอนการปฏิบัติงานของลูกเรือ หรือเพื่อทดสอบเครื่องมือ ที่อยู่ระหว่างการพัฒนาเพื่อใช้ในอวกาศ
ตัวอย่างเช่น การใช้งานสว่านหรือประแจอาจดูเหมือนง่ายบนโลก แต่ลองทำภารกิจเดียวกันในถุงมือหนาๆ บนชุดอวกาศที่มีแรงดันในสภาพแรงโน้มถ่วงต่ำกว่า ทันใดนั้น สิ่งต่างๆ ก็ไม่ง่ายอย่างนั้น การทดสอบสถานการณ์เหล่านี้บนโลกช่วยให้นักวิจัยสามารถระบุการเปลี่ยนแปลงที่จำเป็นก่อนการปล่อยตัว อะนาล็อกยังสามารถฝึกอบรมลูกเรือที่จะดำเนินภารกิจจริงในวันหนึ่งได้อีกด้วย
ฉันเป็นนักวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ ซึ่งหมายความว่าฉันศึกษาธรณีวิทยาของดาวเคราะห์ดวงอื่น ปัจจุบันฉันศึกษาสภาพแวดล้อมบนโลกที่มีลักษณะคล้ายกับดาวเคราะห์ดวงอื่น เพื่อปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับคู่ของพวกมันในระบบสุริยะจักรวาล ฉันเข้าร่วมเป็นอาสาสมัครในภารกิจอะนาล็อกเหล่านี้ในฐานะ “นักบินอวกาศอะนาล็อก” โดยทำหน้าที่เป็นนักธรณีวิทยาของลูกเรือและ นำผลการวิจัยก่อนหน้าของฉันไปประยุกต์ใช้ จากการศึกษา พื้นผิวดวงจันทร์และดาวอังคาร
ภารกิจอะนาล็อกเหล่านี้มีความหลากหลายในการตั้งค่า ระยะเวลา และความเข้มข้น แต่ทั้งหมดมีเป้าหมายเพื่อเรียนรู้เพิ่มเติมเกี่ยวกับปัจจัยด้านมนุษย์ที่เกี่ยวข้องกับการสำรวจอวกาศหลังบ้าน
ภารกิจอะนาล็อกได้รับการออกแบบมาเพื่อจำลองประสบการณ์ของลูกเรือในแผนภารกิจที่กำหนด ในบางกรณี พวกเขาจำลองการปฏิบัติงานบนพื้นผิวดวงจันทร์หรือดาวอังคารนานถึงหนึ่งปี ส่วนภารกิจอื่นๆ อาจจำลองประสบการณ์ในการเดินทางไปยังดาวอังคารในช่วงระยะเวลาหนึ่ง ตามด้วยการที่ลูกเรือ “ลงจอด” และสำรวจพื้นผิว
NASA ใช้สิ่งอำนวยความสะดวกในภารกิจอะนาล็อกหลายแห่งทั่วโลก ตัวอย่างเช่น สถานีวิจัยทะเลทรายดาวอังคาร ในรัฐยูทาห์ ตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เลือกให้เลียนแบบสภาพบนดาวอังคาร ในขณะที่ ภารกิจอะนาล็อกที่ Aquarius ซึ่งเป็นสถานีวิจัยใต้น้ำนอกชายฝั่งฟลอริดา ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์เรียนรู้เกี่ยวกับพฤติกรรมและจิตวิทยาของลูกเรือในที่อยู่อาศัยที่จำกัด ซึ่งตั้งอยู่ในสภาพแวดล้อมที่ไม่เป็นมิตร
สภาพแวดล้อมทางธรรมชาติบางแห่งมักใช้สำหรับการปฏิบัติงานแบบอะนาล็อก เช่น ภูมิประเทศภูเขาไฟ ทางตะวันตกของสหรัฐอเมริกา หลุมอุกกาบาตที่มนุษย์สร้างขึ้นในเนวาดา หลุมอุกกาบาตธรรมชาติในอาริโซนา และ สถานีวิจัยในแอนตาร์กติกา สถานที่เหล่านี้สะท้อนถึงการตั้งค่าทางธรณีวิทยาที่ลูกเรือมีแนวโน้มที่จะพบในภารกิจในอนาคต ดังนั้นการฝึกอบรมในสถานที่เหล่านี้จะช่วยให้พวกเขาดำเนินการภารกิจจริงได้
ฉันเข้าร่วมในภารกิจจำลองพื้นผิวดวงจันทร์เป็นเวลา 28 วันที่สถานที่ที่เรียกว่า Hi-SEAS ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของ การศึกษาเกี่ยวกับพลวัตและจิตวิทยาของลูกเรือ ในสภาพแวดล้อมที่ถูกกักกันอย่างสุดขั้ว สถานที่นี้ตั้งอยู่บน Mauna Loa ซึ่งเป็นภูเขาไฟบนเกาะใหญ่ของฮาวาย ที่อยู่อาศัยนี้ถูกนำมาใช้สำหรับการศึกษาที่หลากหลาย เนื่องจากภูมิประเทศภูเขาไฟชวนให้นึกถึงทั้งดวงจันทร์และบางส่วนของดาวอังคาร และสถานที่ที่โดดเดี่ยวจำลองการอยู่ในอวกาศ
ภารกิจส่วนใหญ่กำหนดให้ผู้สมัครต้องมีวุฒิการศึกษาที่เกี่ยวข้อง พวกเขาต้องได้รับการประเมินสุขภาพทางกายและจิตเวช โดยมีเป้าหมายคือการคัดเลือกบุคคลที่มี ภูมิหลังที่คล้ายคลึงกัน กับผู้ที่อยู่ในหน่วยนักบินอวกาศ ลูกเรือในอุดมคติโดยทั่วไปประกอบด้วยผู้เข้าร่วมที่ทำงานและอยู่ร่วมกับผู้อื่นได้ดี และสามารถสงบสติอารมณ์ภายใต้ความเครียดได้
ลูกเรือยังรวมถึงบุคคลอย่างน้อยหนึ่งคนที่มีการฝึกอบรมทางการแพทย์สำหรับเหตุฉุกเฉิน รวมถึงนักวิทยาศาสตร์และวิศวกรที่หลากหลายเพื่อใช้งานระบบสนับสนุนชีวิตของที่อยู่อาศัย
ประสบการณ์ของลูกเรือแต่ละคนจะแตกต่างกันไป ขึ้นอยู่กับการออกแบบภารกิจ สถานที่ และองค์ประกอบของลูกเรือ ภารกิจของฉันได้รับการออกแบบมาเพื่อให้สมาชิกในลูกเรือทั้งหกคนไม่มีข้อมูลใดๆ เกี่ยวกับเพื่อนร่วมงานของเราจนกว่าเราจะมาถึงฮาวายเพื่อฝึกอบรม นอกเหนือจากความเชี่ยวชาญด้านธรณีวิทยาแล้ว ฉันยังมีการฝึกอบรมทางการแพทย์ในฐานะ ผู้เผชิญเหตุคนแรกในพื้นที่ทุรกันดาร ดังนั้นฉันจึงอยู่ที่นั่นเพื่อช่วยเหลือปัญหาทางการแพทย์ใดๆ
เมื่อมาถึงฮาวายแล้ว ลูกเรือใช้เวลาสามวันในการเรียนรู้วิธีการใช้งานระบบที่อยู่อาศัย รวมถึงสวนไฮโดรโปนิกส์และแผงโซลาร์เซลล์ เราฝึกฝนขั้นตอนฉุกเฉินและได้รับการสอนวิธีการทำงานอื่นๆ
หลังจากนั้น เราก็ถูกส่งไปยังที่อยู่อาศัยเป็นเวลา 28 วัน เราส่งโทรศัพท์ของเราไปให้ศูนย์ควบคุมภารกิจและสามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้เฉพาะเพื่อตรวจสอบอีเมลหรือใช้เว็บไซต์ที่ได้รับอนุมัติล่วงหน้าไม่กี่แห่งที่จำเป็นสำหรับหน้าที่ประจำวันของเรา วันเวลาของเราถูกกำหนดด้วยงานต่างๆ ตั้งแต่ตื่นนอน เวลาประมาณ 6:30 น. จนถึงปิดไฟ เวลาประมาณ 22:00 น.
งานต่างๆ รวมถึงแบบฝึกหัดที่หลากหลายเพื่อประเมินประสิทธิภาพของแต่ละบุคคลและกลุ่ม ซึ่งรวมถึงการประเมินรายบุคคล – คล้ายกับการทดสอบไอคิวรายวัน – และงานที่ใช้คอมพิวเตอร์เป็นกลุ่ม เช่น Team 3D Tetris นักวิจัยเฝ้าติดตามปฏิสัมพันธ์ของเราจากระยะไกลระหว่างกิจกรรมเหล่านี้ และผลลัพธ์ถูกวิเคราะห์เมื่อภารกิจดำเนินไป พวกเขาใช้ประสิทธิภาพที่ผันผวนของเราในกิจกรรมเหล่านี้เป็นตัวแทนสำหรับการประเมินระดับความเครียด ความสามัคคีของกลุ่ม และความเป็นอยู่ที่ดีของแต่ละบุคคล
นอกจากนี้ เรายังได้ทำกิจกรรมนอกยานพาหนะ หรือการออกนอกที่อยู่อาศัย เป็นเวลาสองถึงสามชั่วโมงสลับวัน ในระหว่างการสำรวจเหล่านี้ เราได้ทำการสำรวจทางธรณีวิทยาบนภูเขาไฟ ใน “วันหยุด” ของเรา เราใช้เวลาสองชั่วโมงในการออกกำลังกายในที่อยู่อาศัย เราต้องสวมชุดอวกาศจำลองทุกครั้งที่เราออกไปข้างนอก และเราต้องระมัดระวังเกี่ยวกับขั้นตอนของห้องปรับความดันอากาศ เราไม่เคยอยู่กลางแจ้งตามลำพัง
เราสามารถกินอาหารแช่แข็งและผงเท่านั้น นอกเหนือจากสิ่งที่เราสามารถปลูกได้ในระบบไฮโดรโปนิกส์ เราไม่มีอาหารเพิ่มเติมส่งมาให้ระหว่างที่เราพัก น้ำก็ถูกปันส่วนด้วย ซึ่งหมายความว่าเราต้องหาวิธีการสร้างสรรค์เพื่อรักษาสุขอนามัยส่วนบุคคล ตัวอย่างเช่น อนุญาตให้อาบน้ำถังหนึ่งหรือสองครั้งต่อสัปดาห์ โดยเสริมด้วยการอาบน้ำ “ผ้าเช็ดทำความสะอาดในพื้นที่ทุรกันดาร” ในฐานะคนที่มีผมหยิกมาก ฉันมีความสุขที่ได้คิดหาวิธีจัดการมันโดยใช้น้ำน้อยกว่าสองลิตรต่อสัปดาห์ เรายังได้รับอนุญาตให้ซักผ้าหนึ่งครั้งระหว่างที่เราพักในฐานะกลุ่ม การคัดแยกเสื้อผ้าเปียกของเพื่อนร่วมงานของคุณเป็นวิธีหนึ่งในการสร้างความสัมพันธ์กันอย่างแน่นอน
แม้ว่าบางครั้งจะมีความต้องการทางร่างกายสูง แต่ปริมาณงานก็ไม่ได้มากเกินไป เรายุ่งอยู่ตลอดทั้งวัน เนื่องจากงานประจำวันบางอย่าง เช่น การทำอาหาร ต้องใช้ความพยายามมากกว่าที่อาจจำเป็นในชีวิตปกติของเรา การเตรียมอาหารที่สมดุลทางโภชนาการและน่ารับประทานในขณะที่ปันส่วนทรัพยากรที่จำกัดของเรานั้นยาก แต่ยังเปิดโอกาสให้สร้างสรรค์สูตรอาหารและส่วนผสม เรายังสามารถอบเค้กสำหรับวันเกิดของสมาชิกในลูกเรือ โดยใช้โปรตีนเนยถั่วและผงโกโก้เพื่อปรุงรส
หลังจากรับประทานอาหารเย็นทุกคืน เราได้แบ่งปันภาพยนตร์และรายการที่บันทึกไว้ล่วงหน้าที่เราแต่ละคนนำติดตัวเข้ามาในที่อยู่อาศัย เนื่องจากเราไม่สามารถเข้าถึงอินเทอร์เน็ตได้ พวกเราที่นำสำเนาหนังสือติดตัวเข้าไปในที่อยู่อาศัยก็จะแลกเปลี่ยนหนังสือเหล่านั้นด้วยเช่นกัน สมาชิกในลูกเรือคนหนึ่งสามารถรับรูปแบบที่ดาวน์โหลดได้ของ Wordle ประจำวัน ดังนั้นเราจึงยังสามารถแข่งขันกับเพื่อนๆ ที่บ้านได้ เรายังเล่นเกมกระดาน และกิจกรรมเหล่านี้ทั้งหมดช่วยให้เราได้รู้จักกัน
แม้ว่าจะแตกต่างจากชีวิตประจำวันทั่วไปของเรา แต่ประสบการณ์นี้ก็ไม่เหมือนใคร เรามีความพึงพอใจที่รู้ว่าความพยายามของเราได้พัฒนาการสำรวจอวกาศหลังบ้านในแบบเล็กๆ น้อยๆ ของมันเอง ทีละแบบทดสอบไอคิวและเค้กที่ทำอย่างลวกๆ
Jordan Bretzfelder, Postdoctoral Fellow, Earth and Atmospheric Sciences, Georgia Institute of Technology
ในการเตรียมพร้อมสำหรับการสำรวจอวกาศหลังบ้าน การจำลองสภาพแวดล้อมที่รุนแรงบนโลกเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง การใช้สถานที่ต่างๆ เช่น ทะเลทราย ภูเขาไฟ และสถานีใต้น้ำช่วยให้นักวิทยาศาสตร์และนักบินอวกาศได้สัมผัสกับความท้าทายที่อาจเกิดขึ้นในภารกิจจริง การฝึกฝนในสภาพแวดล้อมเหล่านี้จะช่วยให้พวกเขาสามารถพัฒนาทักษะและความรู้ที่จำเป็นต่อการประสบความสำเร็จในการสำรวจอวกาศหลังบ้านได้อย่างปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ