MARS-500

El proyecto MARS-500 tenía como objetivo estudiar los desafíos psicológicos, fisiológicos y tecnológicos inherentes a los vuelos espaciales de larga duración. Entre otros obstáculos, el experimento examinó los efectos fisiológicos de la ingravidez prolongada, la eficacia de la gestión de recursos y los efectos del aislamiento en un entorno herméticamente sellado. Los sistemas de comunicación de MARS-500 se diseñaron con un retardo promedio de 13 minutos para simular el tiempo real de transmisión hacia y desde una nave espacial con destino a Marte.

Los objetivos científicos de MARS-500 incluían el estudio de posibles diseños de hábitat, con especial atención al apoyo médico y psicológico para la tripulación (que necesariamente estaría confinada en una nave espacial relativamente pequeña, con instalaciones médicas relativamente limitadas, durante el viaje de 7 a 9 meses a Marte). ^{[ 2 ]}

En total, se programaron 640 días de experimentación entre 2007 y 2011, divididos en tres etapas de distinta duración. Durante cada etapa, el equipo de voluntarios vivió y trabajó en una maqueta de nave espacial. La comunicación con el mundo exterior fue limitada y se realizó con un retraso realista de hasta 25 minutos, para simular el retraso real en las comunicaciones entre Marte y la Tierra. Asimismo, se proporcionó a los voluntarios un suministro realista y limitado de consumibles a bordo. ^{[ 3 ]} Algunas condiciones, como la ingravidez y la radiación cósmica, no pudieron simularse.

La primera etapa de 15 días del experimento MARS-500 tuvo lugar del 15 al 27 de noviembre de 2007. El propósito de esta etapa fue probar el equipo técnico, las instalaciones y los procedimientos operativos para el viaje. ^{[ 4 ]}

La segunda etapa del experimento, de 105 días de duración, comenzó el 31 de marzo de 2009, cuando seis voluntarios comenzaron a vivir en el complejo de viviendas aislado del experimento. ^{[ 5 ]} El 14 de julio de 2009, se completó esta etapa del experimento.

La etapa final del experimento, de 520 días de duración, que tenía como objetivo simular una misión tripulada completa, comenzó el 3 de junio de 2010 y terminó el 4 de noviembre de 2011. ^{[ 6 ] [ 7 ] [ 8 ]} Esta etapa fue llevada a cabo por una tripulación internacional de seis personas, compuesta por tres rusos, un francés, un italo-colombiano y un ciudadano chino. ^{[ 8 ]} La etapa incluyó una simulación de un aterrizaje tripulado en Marte , con tres caminatas simuladas en Marte realizadas el 14, 18 y 22 de febrero de 2011. ^{[ 9 ] [ 10 ]} El experimento terminó el 4 de noviembre de 2011, y según los informes, todos los participantes se encontraban en óptimas condiciones físicas y psicológicas. ^{[ 8 ]}

En febrero de 2013, las Actas de la Academia Nacional de Ciencias informaron que cuatro de los seis miembros de la tripulación tuvieron problemas considerables para dormir y aumentaron los tiempos de sueño y descanso, en comparación con la hibernación animal. ^{[ 11 ]} Los participantes también experimentaron una alteración de su ritmo circadiano durante el confinamiento. ^{[ 12 ]}

The habitable module was the main living quarters for the crew. The cylindrical 3.6 m × 20 m (12 ft × 66 ft) module consisted of six individual crew compartments, a kitchen/dining room, a living room, the main control room, and a toilet. The individual bedroom compartments, which had an area around 3 m² (32 sq ft) each, contained a bed, a desk, a chair, and shelves for personal belongings.^[14]

The cylindrical medical module measured 3.2 m × 11.9 m (10 ft × 39 ft) and housed two medical berths, a toilet, and equipment for routine medical examinations. It also contained equipment for telemedical, laboratory, and diagnostic investigations. Had crew members become ill, they would have been isolated and treated in the module.^[13]

The Mars landing module simulator was only used during the 30-day "Mars-orbiting" phase of the experiment. The 6.3 m × 6.17 m (20.7 ft × 20.2 ft) cylindrical module accommodated up to three crew members, and had three bunk beds, two workstations, and a toilet. Its ancillary systems included a control and data-collection system, a video control and communications system, a gas analysis system, an air-conditioning and ventilation system, a sewage system and water supply, and a fire-suppression system.^[13]

El módulo de almacenamiento cilíndrico de 3,9 m × 24 m (13 pies × 79 pies) estaba dividido en cuatro compartimentos: ^{[ 13 ]}      

1. Un compartimento refrigerado para almacenar alimentos.
2. Un compartimento para almacenar alimentos no perecederos.
3. Un invernadero experimental
4. Un compartimento que contiene un baño, una sauna y un gimnasio.

El proyecto MARS-500 publicó una serie de requisitos básicos para cualquier candidato potencial. Estos eran:

1. Edad: 25-50 años
2. Educación superior
3. Requisitos profesionales:
   • Médico general con conocimientos de primeros auxilios médicos
   • Médico investigador con habilidades en diagnóstico de laboratorio clínico.
   • biólogo
   • Ingeniero especialista en sistemas de soporte vital.
   • ingeniero – especialista en informática
   • ingeniero – especialista en electrónica
   • ingeniero mecánico
4. Competencias lingüísticas: conocimiento de los idiomas ruso e inglés a nivel profesional.

La tripulación de la primera etapa de 15 días del experimento de aislamiento estaba compuesta por seis rusos: cinco hombres y una mujer. ^{[ 15 ]} Esta etapa del experimento se llevó a cabo en noviembre de 2007.

• Anton Artamonov (nacido en 1982), ingeniero, físico y programador.
• Oleg Artemyev (nacido en 1970), ingeniero y cosmonauta.
• Alexander Kovalev (nacido en 1982), ingeniero empleado por el laboratorio de telemedicina de IBMP.
• Dmitry Perfilov (nacido en 1975), anestesiólogo empleado por el laboratorio de telemedicina del IBMP.
• Sergey Ryazansky (nacido en 1974), comandante de la tripulación, fisiólogo y cosmonauta.
• Marina Tugusheva (nacida en 1983), bióloga, investigadora del IBMP.

Marina Tugusheva, la única mujer de la tripulación, fue excluida de las misiones más largas.

La segunda etapa, de 105 días de duración, contó con una tripulación de seis miembros y finalizó el 14 de julio de 2009. ^{[ 16 ]}

• Oleg Artemyev , cosmonauta ruso
• Alexei Baranov, médico ruso
• Cyrille Fournier, piloto de línea aérea francesa
• Oliver Knickel, ingeniero mecánico del ejército alemán.
• Serguéi Ryazansky (comandante), cosmonauta ruso
• Alexei Shpakov, fisiólogo deportivo ruso

Más de 6000 personas de 40 países solicitaron participar en la tercera etapa del experimento, que duró 520 días. ^{[ 17 ]} Los voluntarios seleccionados fueron tres rusos, dos europeos y un chino. ^{[ 18 ]} Tenían distintos niveles de dominio del inglés, pero no todos hablaban ruso. ^{[ 19 ]}

• Romain Charles, ingeniero francés de 31 años ^{[ 20 ] [ 21 ]}
• Sukhrob Rustamovich Kamolov (Сухроб Рустамович Камолов), cirujano ruso ^{[ 17 ] [ 22 ]}
• Alexey Sergeyevich Sitev (Алексей Сергеевич Ситёв), ingeniero ruso ^{[ 17 ]} y comandante de la misión ^{[ 23 ]}
• Alexandr Egorovich Smoleevskiy (Александр Егорович Смолеевский), fisiólogo ruso ^{[ 17 ] [ 23 ]}
• Diego Urbina, ingeniero italo- colombiano de 27 años ^{[ 18 ]}
• Wang Yue (王跃), instructor chino de 27 años en el Centro de Investigación y Entrenamiento de Astronautas de China ^{[ 22 ] [ 24 ]}

El otro miembro de la tripulación, un reemplazo, era Mikhail Sinelnikov (Михаил Олегович Синельников), un ingeniero ruso de 37 años. ^{[ 17 ]} La misión comenzó el 3 de junio de 2010 ^{[ 25 ]} y concluyó el 4 de noviembre de 2011, tras lo cual los participantes entraron en cuarentena durante cuatro días antes de abandonar las instalaciones. ^{[ 8 ] [ 26 ]}

Los experimentos de la tripulación incluían una investigación operativa mensual, que consistía en el registro del electrocardiograma , muestras respiratorias y presión arterial , y un cuestionario sobre el estilo de vida, el estrés y las posibles molestias del último mes.

Los estudios dinámicos complejos trimestrales incluyeron la medición y el registro de la presión arterial y parámetros cardiorrespiratorios complejos durante la realización de pruebas funcionales con carga física, mental y ortostática. Antes y después de la serie de estudios, se realizaron cuestionarios detallados que incluían pruebas psicológicas y estudios ambulatorios estándar.

Debido a la permanencia prolongada en ingravidez, una persona puede sufrir trastornos hipocinéticos . Para estudiar este fenómeno, el IBMP lleva muchos años investigando en este campo, lo que ha permitido elaborar un panorama detallado de la causa de los trastornos hipocinéticos. Los resultados experimentales muestran que la principal causa de las alteraciones es un cambio en los mecanismos dependientes de la gravedad responsables de la actividad motora bajo la influencia de la gravedad sobre el cuerpo. Los cambios comienzan a producirse debido a la interrupción del trabajo coordinado de los sistemas sensoriales, en particular los de soporte esquelético y propioceptivos . Los datos obtenidos durante los experimentos sugieren que la aferentación de soporte en humanos actúa como un mecanismo de activación y regulación de la actividad del sistema postural-tónico, y que la falta de soporte esquelético es la razón de la aparición de los cambios fisiológicos y morfológicos comunes en condiciones de ingravidez y microgravedad. ^{[ 27 ]}

El objetivo principal de los experimentos de inmersión fue estudiar los posibles efectos del vuelo (incluida la descarga) sobre los mecanismos de soporte del cuerpo (espinal, supraespinal), sobre el estado de los sistemas nerviosos centrales y sobre la función motora y la coordinación mano-ojo. ^{[ 28 ]}

Durante el vuelo, existía riesgo de incendio en la nave espacial, por lo que se planificó el uso de argón como inhibidor en la atmósfera para reducir este riesgo. El argón puede disminuir significativamente la concentración de oxígeno en la atmósfera de la nave sin dañar a la tripulación y crear un entorno hipóxico . Los experimentos hiperbáricos complementan el conocimiento sobre el efecto de la mezcla ignífuga de oxígeno, nitrógeno y argón en el cuerpo humano mediante una evaluación integral del organismo del sujeto durante una estancia prolongada en dicha mezcla. Las pruebas tenían como objetivo determinar el nivel de rendimiento físico y mental, evaluar el estado del sistema cardiorrespiratorio, los parámetros hematológicos, metabólicos e inmunológicos en sangre, y realizar investigaciones microbiológicas y estudios que permitan mejorar los sistemas de soporte existentes. ^{[ 29 ]}

Para evitar problemas de salud causados ​​por la irradiación durante el vuelo a Marte, es necesario crear un modelo predictivo del riesgo de radiación. Este modelo debe describir el riesgo de sufrir síndrome de irradiación aguda en función de la dosis total recibida, la disminución del rendimiento que provoca una reacción aguda y la posible reducción de la resistencia general del sistema inmunitario a otros riesgos para la salud propios de los vuelos interplanetarios.

El modelo de predicción se crea exponiendo a un grupo de monos a una fuente de radiación ( cesio-137 ). Posteriormente, se realizan experimentos radiológicos para estudiar las reacciones radiobiológicas de los principales sistemas reguladores del organismo (nervioso, endocrino, inmunitario, cardiovascular, hematopoyético), así como la respuesta de los espermatozoides y la citogenética a la irradiación, y el análisis de los efectos a largo plazo de la exposición (esperanza de vida y carcinogénesis). El experimento utiliza macacos rhesus machos de 3 a 5 años de edad. Se dividen en grupos de 10 a 15 monos cada uno. Los experimentos se diseñaron para imitar la exposición real de la tripulación durante el vuelo a Marte, incluyendo las fases agudas y crónicas de la enfermedad. ^{[ 30 ]}

Entre los estudios biológicos y médicos de MARS-500, la tripulación se sometió a una electrogastroenterografía de 24 horas , utilizando equipo médico a bordo, para estudiar la actividad eléctrica en el tracto gastrointestinal humano. ^{[ 31 ] [ 32 ] [ 33 ]}