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MARS -500ミッションは、ロシア、欧州宇宙機関、中国が2007年から2011年にかけて実施した心理社会的 隔離実験であり、将来の火星への有人宇宙飛行に備えて実施された。[1]実験施設はロシアのモスクワにあるロシア科学アカデミーの生物医学問題研究所（IBMP）にあった。[1]
2007年から2011年にかけて、3つの異なるボランティアの乗組員がIBMPの模型宇宙船で生活し、働きました。520日間の有人ミッションをシミュレートすることを目的とした実験の最終段階は、3人のロシア人（アレクセイ・シテフ、スフロブ・カモロフ、アレクサンダー・スモレエフスキー）、1人のフランス人（ロマン・シャルル）、1人のイタリア人（ディエゴ・ウルビナ）、および1人の中国人（ユエ・ワン）からなる全員男性の乗組員によって実施されました。模型施設は、地球と火星を往復する宇宙船、上昇・下降する宇宙船、および火星の表面をシミュレートしました。3つの段階に参加したボランティアには、工学、医学、生物学、および有人宇宙飛行の経験を持つ専門家が含まれていました。この実験により、長期間の狭い場所での隔離の生理学的、社会的、および心理学的影響に関する重要なデータが得られました。
プロジェクト概要
目的
MARS-500 は、長期間の宇宙飛行に伴う心理的、生理学的、技術的な課題を研究することを目的としていました。克服すべき他のハードルの中でも、この実験では、長期間の無重力状態による生理学的影響、リソース管理の有効性、密閉された環境での隔離の影響を調べました。MARS-500 の通信システムは、火星に向かう宇宙船との実際の伝送時間をシミュレートするために、平均 13 分の遅延で設計されました。
科学的目的
MARS-500の科学的目標には、居住可能な設計の研究が含まれており、特に乗組員（火星への7〜9か月の旅の間、比較的限られた医療施設を備えた比較的小さな宇宙船に閉じ込められることになる）に対する医療および心理的サポートに重点が置かれていた。[2]
実験段階
2007年から2011年にかけて、合計640日間の実験が予定され、長さの異なる3つの段階に分かれていた。各段階で、ボランティアの乗組員は模型の宇宙船で生活し、働いた。外界との通信は制限されており、火星と地球の間の実際の通信ラグをシミュレートするために、最大25分の現実的な時間遅延で行われた。同様に、ボランティアには現実的に限られた機内消耗品が提供された。[3]無重力や宇宙放射線などの一部の条件はシミュレートできなかった。
MARS-500実験の最初の15日間の段階は、2007年11月15日から2007年11月27日まで実施されました。 [要出典]この段階の目的は、航海の技術的装置、設備、および操作手順をテストすることでした。[4]
実験の第2段階である105日間は、2009年3月31日に始まり、6人のボランティアが実験用の隔離された居住施設での生活を開始しました。[5] 2009年7月14日、実験のこの段階は完了しました。
520日間に及ぶ実験の最終段階は、全長の有人ミッションをシミュレートすることを目的としており、2010年6月3日に始まり、2011年11月4日に終了した。[6] [7] [8]この段階は、3人のロシア人、1人のフランス人、1人のイタリア系コロンビア人、および1人の中国人からなる6人の国際クルーによって実施された。[8]この段階には、有人火星着陸のシミュレーションが含まれており、2011年2月14日、18日、および22日に3回の火星歩行のシミュレーションが行われた。[9] [10]実験は2011年11月4日に終了し、参加者全員が最適な身体的および精神的状態にあったと報告されている。[8]
2013年2月、米国科学アカデミー紀要は、乗組員6人のうち4人が睡眠にかなりの問題を抱えており、動物の冬眠と比較して睡眠時間と休息時間が増加したと報告した。[11]参加者はまた、閉じ込められている間に概日リズムの乱れを経験した。[12]
施設
実験施設はモスクワの生物医学問題研究所の敷地内にありました。この施設は隔離施設、ミッション運用室、技術施設、オフィスから構成されていました。
隔離施設は 5 つの異なるモジュールで構成されていました。居住モジュール、ユーティリティ モジュール、医療モジュールの 3 つはメインの宇宙船をシミュレートしていました。4 番目のモジュールは火星着陸船をシミュレートし、メインの宇宙船に接続されていました。5 番目のモジュールは火星表面のシミュレーターで、火星着陸船に接続されていました。モジュールの合計容積は 550 m 3 (19,000 立方フィート) でした。
施設には実験に必要なすべての設備が備わっていた。通信・制御システム、換気システム、空気・水の供給、電気設備、下水道システム、空気・水質の監視と部分的なリサイクルシステム、医療機器、火災やその他の安全監視システム、緊急設備などである。モジュールは地球の通常の気圧に維持されていた。[13]
居住モジュール
居住モジュールは乗組員の主な居住区でした。円筒形の3.6m×20m（12フィート×66フィート）のモジュールは、6つの個別の乗組員室、キッチン/ダイニングルーム、リビングルーム、メインコントロールルーム、トイレで構成されていました。各寝室の面積は約3m2（32平方フィート）で、ベッド、机、椅子、私物を置く棚が備えられていました。[14]
医療モジュール
円筒形の医療モジュールの大きさは3.2m×11.9m（10フィート×39フィート）で、2つの医療用ベッド、トイレ、定期健康診断用の機器が収容されていた。また、遠隔医療、実験室、診断調査用の機器も収容されていた。乗組員が病気になった場合、モジュール内で隔離され治療を受けることになっていた。[13]
火星着陸モジュールシミュレータ
火星着陸モジュールシミュレーターは、実験の30日間の「火星周回」フェーズでのみ使用されました。6.3 m × 6.17 m (20.7 フィート × 20.2 フィート) の円筒形モジュールには、最大 3 人の乗組員が収容でき、3 つの二段ベッド、2 つのワークステーション、およびトイレがありました。補助システムには、制御およびデータ収集システム、ビデオ制御および通信システム、ガス分析システム、空調および換気システム、下水道システムおよび給水システム、および消火システムが含まれていました。[13]
ストレージモジュール
円筒形の3.9m×24m（13フィート×79フィート）の貯蔵モジュールは4つの区画に分かれていた。[13]
- 食品を保管するための冷蔵室
- 保存食を保管するための区画
- 実験用温室
- バスルーム、サウナ、ジムを備えた区画
クルー
募集中のボランティア要件
MARS-500 プロジェクトでは、潜在的な候補者に対していくつかの基本的な要件を定めました。これらは次のとおりです。[要出典]
- 年齢: 25～50歳
- 高等教育
- 専門的な要件:
- 医療応急処置のスキルを持つ一般開業医
- 臨床検査診断のスキルを持つ医師研究者
- 生物学者
- エンジニア – 生命維持システムの専門家
- エンジニア – コンピュータサイエンスの専門家
- エンジニア – 電子工学の専門家
- エンジニア – メカニック
- 語学力：ロシア語と英語の専門レベルの知識
第一段階の乗組員
隔離実験の最初の15日間の段階の乗組員は、男性5人と女性1人の計6人のロシア人で構成されていた。[15]この段階の実験は2007年11月に実施された。
- アントン・アルタモノフ（1982年生まれ）、エンジニア、物理学者、プログラマー
- オレグ・アルテミエフ（1970年生まれ）、エンジニア、宇宙飛行士
- アレクサンダー・コヴァレフ（1982年生まれ）、IBMPの遠隔医療研究所に勤務するエンジニア
- ドミトリー・ペルフィロフ（1975年生まれ）、IBMPの遠隔医療研究所に勤務する麻酔科医
- セルゲイ・リャザンスキー（1974年生まれ）、乗組員指揮官、生理学者、宇宙飛行士
- マリーナ・トゥグシェワ（1983年生まれ）、生物学者、IBMP研究者
乗組員の中で唯一の女性であるマリーナ・トゥグシェワは、長期ミッションからは除外された。[要出典]
第二段の乗組員
105日間にわたる第2段階には6人の乗組員が参加し、2009年7月14日に終了した。[16]
- オレグ・アルテミエフ、ロシアの宇宙飛行士
- アレクセイ・バラノフ、ロシアの医師
- シリル・フルニエ、フランス航空パイロット
- ドイツ陸軍の機械技術者、オリバー・ニッケル
- セルゲイ・リャザンスキー（司令官）、ロシアの宇宙飛行士
- ロシアのスポーツ生理学者、アレクセイ・シュパコフ
第三段の乗組員
520日間の実験の第3段階には、40カ国から6,000人以上が応募した。[17]選ばれたボランティアは、ロシア人3人、ヨーロッパ人2人、中国人1人だった。[18]彼らは英語力にばらつきがあったが、全員がロシア語を話せたわけではない。[19]
- ロマン・シャルル、31歳のフランス人エンジニア[20] [21]
- スクロブ・ルスタモヴィチ・カモロフ（Сухроб Рустамович Камолов）、ロシアの外科医[17] [22]
- アレクセイ・セルゲイヴィチ・シテフ (Алексей Сергеевич Ситёв)、ロシアの技術者[17]およびミッションの指揮官[23]
- アレクサンドル・エゴロヴィチ・スモレフスキー（Александр Егорович Смолеевский）、ロシアの生理学者[17] [23]
- ディエゴ・ウルビナ、27歳イタリア系コロンビア人エンジニア[18]
- 王跃（ワン・ユエ）、中国宇宙飛行士研究訓練センターの27歳の中国人インストラクター[22] [24]
交代要員のもう一人の乗組員は、37歳のロシア人エンジニア、ミハイル・シネルニコフ（Михаил Олегович Синельников）だった。[17]ミッションは2010年6月3日に開始され[25] 、2011年11月4日に終了し、参加者は施設を離れる前に4日間の検疫に入った。 [8] [26]
衛星実験
MARS-500実験中、放射線の影響、無重力に関連する健康問題、宇宙船内の火災の影響などを研究することを目的とした関連する追加実験が行われた。[27]
心臓実験
乗組員の実験には、心電図、呼吸サンプル、血圧の記録、および過去 1 か月間のライフスタイル、ストレス、考えられる苦情に関するアンケートからなる月次の運用調査が含まれていました。
四半期ごとの動的複合研究には、身体的、精神的、および起立性負荷を伴う機能テストの実施中に血圧と複雑な心肺パラメータを測定して記録することが含まれていました。一連の研究の前後に、心理テストと標準的な外来診療研究を実施する詳細なアンケートが実施されました。
浸漬実験
無重力状態が長く続くと、人は運動機能低下症を発症する。この現象を研究するため、IBMP は長年この分野で研究を行っており、運動機能低下症の原因の詳細な図像の構築を可能にしている。実験結果によると、障害の主な原因は、身体の重力の影響下での運動活動を担う重力依存メカニズムの変化である。この変化は、感覚系、特に骨格支持と固有受容感覚系の協調作業の中断によって起こり始める。実験中に得られたデータは、人間の支持求心性伝達が姿勢緊張系の活性化と活動の調節のメカニズムとして機能し、骨格支持の欠如が無重力状態と微小重力状態でよく見られる生理学的および形態学的変化の放出の原因であることを示唆している。[27] [専門用語]
浸漬実験の主な目的は、飛行（荷重軽減を含む）が身体の支持機構（脊椎、脊柱上部）、中枢神経系の状態、運動機能、手と目の協調に及ぼす潜在的な影響を研究することであった。[28]
高圧実験
飛行中、宇宙船内で火災が発生するリスクがあり、このリスクを軽減するために、宇宙船の大気中にアルゴンを抑制剤として使用することが計画されています。アルゴンを使用すると、乗組員に害を与えることなく、宇宙船の大気中の酸素濃度を大幅に下げ、いわゆる低酸素環境を作り出すことができます。高圧実験は、耐火混合物に長期間滞在している間の被験者の身体の総合的な評価の助けを借りて、耐火性の酸素、窒素、アルゴン混合物が人体に与える影響に関する知識を補完します。テストは、精神的および身体的パフォーマンスのレベルを決定し、心肺系の状態、血液中の血液学的、代謝的および免疫学的パラメータを評価し、微生物学的研究と既存のサポートシステムを改善する研究を行うことを目的としていました。[29]
放射線実験
火星への飛行中に放射線による健康被害を回避するには、放射線リスクの予測モデルを作成する必要があります。モデルでは、総被ばく線量に応じた放射線病のリスク、急性反応を引き起こすパフォーマンスの低下、惑星間飛行のその他の健康リスクに対する全体的な免疫システムの抵抗力の低下の可能性を説明する必要があります。
予測モデルは、一群のサルを放射線源（セシウム137）にさらすことで作成される。その後、放射線実験が行われ、主要な調節器系（神経、内分泌、免疫、心血管、造血）の放射線生物学的反応、および放射線に対する精子と細胞遺伝学的反応、および被ばくの長期的影響（平均余命と発がん性）の分析が研究される。実験では、3～5歳の雄のアカゲザルが使用される。各グループは10～15匹のサルのグループに分けられる。実験は、急性期と慢性期の病気を含め、火星への飛行中の乗組員の実際の被ばくを模倣するように設計された。[30]
消化管の研究
MARS-500の生物学的・医学的研究の中で、乗組員は搭載された医療機器を使用して24時間の電気胃腸造影検査を受け、人間の消化管の電気的活動を研究した。[31] [32] [33]
心理的影響
公式結果によると、520日間隔離された乗組員は、単一のユニットとして試験を受けた。対人関係の衝突は見られず、プロジェクトのいかなる側面も中断または遅延を必要とするような状況もなかった。[34]いくつかの複雑な活動の実行中に遭遇した困難は、乗組員が協力して克服した。文化の違いや言語の困難は大きな影響を与えなかった。実験全体を通して、友好的で建設的なコミュニケーションが優勢だったと言われている。乗組員は一緒に時間を過ごし、さまざまな言語で映画を鑑賞し、そのようなレクリエーション活動を映画について話し合ったり、社交をしたりする機会として利用した。
乗組員は誕生日、主要な国の祝日、非公式の祝日（10 月 31 日にはハロウィーンを祝いました）にサプライズを用意しました。乗組員の中には、個人活動に費やす時間を増やした人もいましたが、コミュニケーションや交流に支障はありませんでした。言語、社会、文化の障壁は見られず、ミッションの指揮官は公式および非公式のリーダーとしての権限を行使しました。
実験の後半では、乗組員はベッドで過ごす時間や個人的な活動に費やす時間が増えた。乗組員の全体的な活動レベルは最初の3か月で急落し、翌年も下がり続けた。帰路では、往路よりも700時間多くベッドで過ごした。乗組員のうち4人は睡眠と心理的な問題に悩まされた。乗組員の1人は睡眠の質が非常に悪く、慢性的な睡眠不足に悩まされ、集中力と注意力を測定するコンピューターテストでミスの大半を占めていた。[35]
参照
参考文献
- ^ ab В Москве заверсилась 520-дневная репетиция полета на Марс
- ^ 「520日間の隔離の主な目的」。2010年6月1日閲覧。
- ^ 「ESA – Mars500 – Mars500: 研究概要」 Esa.int. 2010年5月21日。 2010年6月1日閲覧。
- ^ 「Mars500 クイックファクト」。欧州宇宙機関。2010年5月21日。 2010年6月2日閲覧。
- ^ シュワーツ、マイケル（2009年3月30日）。「地球に留まり、火星へ一歩を踏み出す」ニューヨークタイムズ。
- ^ ケリー、ジョン（2010年6月1日）。「心の宇宙の旅」BBCニュース。
- ^ エイモス、ジョナサン（2010年6月3日）。「ボランティアがMars500の隔離を開始」BBCニュース。
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- ^ バスナー、マティアス;ディンジス、デビッド F.モリコーネ、ダニエル。エッカー、エイドリアン。ジョーンズ、クリストファー・W.ハイダー、エリック C.ディ・アントニオ、エイドリアン。イゴール・サヴェレフ。カン、ケビン。ゴエル、ナムニ。モルコフ、ボリス V。ジェフリー・P・サットン（2013年2月12日）。 「マーズ 520-d ミッションのシミュレーションにより、長期にわたる乗組員の運動不足と睡眠時間とタイミングの変化が明らかになりました。」米国科学アカデミーの議事録。110 (7): 2635–2640。ビブコード:2013PNAS..110.2635B。土井：10.1073/pnas.1212646110。PMC 3574912。
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- ^ abcde ロシア、モスクワから火星への520日間の「航海」に宇宙ポッドチームを選出、ブルームバーグビジネスウィーク、2010年5月18日
- ^ ab 火星500：モスクワの駐車場で過酷なミッションのカウントダウンが始まる、ガーディアン、2010年6月2日
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- ^ Путезествие к Марсу признали скучным занятием
- ^ ab 6人の男性が520日間の火星旅行シミュレーションに備える、ABCニュース、2010年5月18日、p. 2
- ^ ab 彼は結婚して火星に旅立った、ロシアニュースライン、2010-06-03
- ^ 中国ボランティアの王悦、中国有人宇宙工学事務所 – Mars500
- ^ ESA Mars500 ニュース、ESA – Mars500
- ^ 「報道関係者への呼びかけ: Mars500、地球への帰還を歓迎」ESA、2011年10月10日。2011年10月24日閲覧。
- ^ ab Harland, David M.; Harvey, Brian (2007年9月14日). Space Exploration 2008 . ベルリン・ハイデルベルク・ニューヨーク: Springer. p. 62. ISBN 978-0-387-71667-1。
- ^ (ロシア語) MARS-500 プロジェクトの公式ウェブサイト。 Иммерсионные эксперименты (浸漬実験)。
- ^ (ロシア語) MARS-500 プロジェクトの公式ウェブサイト。 Гипербарические эксперименты (高圧実験)。
- ^ (ロシア語) MARS-500 プロジェクトの公式ウェブサイト。 Радиологические эксперименты (放射線実験)。
- ^ (ロシア語)ロシア科学アカデミー生物医学問題研究所の公式ウェブサイト。栄養・消化器病学・衛生管理部門、物理的環境要因。
- ^ 機能性消化器病学、ウェブサイト。Mars-500 プロジェクトにおける消化管の研究。
- ^ 機能性消化器病学、ウェブサイト。乾燥浸漬による無重力シミュレーションにおける消化管の研究。
- ^ ロシア語版IMBP公式サイトの情報 2009年7月19日Wayback Machineにアーカイブ
- ^ 「火星への偽のミッションで宇宙飛行士が宇宙空間に閉じ込められる」TheGuardian.com 2013年1月7日。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、 Mars-500に関連するメディアがあります。
- IMBP公式サイトのロシア語（最新、より広範囲）と英語の情報
- ESA公式サイトの情報
- MARS-500プロジェクトにおけるチェコの科学的参加に関する情報
- 公式プロジェクトブログ
- プロジェクトの終了に関するニュースレポート（高画質写真付き）（ロシア語）
- 520日間の隔離終了に関する公式イラスト付きレポート（英語）
- ニコライ・キューブラーが Mars 500 を含む「地球上の火星シミュレーション」について語る (YouTube ビデオ) SpaceUp Stuttgart 2012
- プロジェクトに関するニュース記事