도움은 멀다: 인간을 화성에 보내는 과제

20년 1969월 11일, 아폴로 XNUMX호 우주비행사 버즈 올드린(Buzz Aldrin)이 달 착륙선을 타고 달 표면에 착륙했습니다. 삭막한 검은색과 회색으로 이루어진 그의 눈앞의 풍경은 그가 훗날 “웅장한 황폐함”이라고 부르는 것과 같았다.

그러나 황폐화의 경우 달에는 화성에 아무것도 없을 수도 있습니다.

붉은 행성은 지구로부터 평균 약 140억 20천만 마일 떨어진 거리에서 태양을 공전하고 있습니다. 사람들이 결국 이 세계를 방문하게 되면 50년이든 1,000년이든 11일 이상 지속되는 여행에 직면하게 될 수도 있습니다. 반면 아폴로 XNUMX호의 전체 임무는 XNUMX일 조금 넘게 지속되었습니다. 미래의 화성 우주 비행사가 외로워지거나 더 심각한 문제가 발생하는 경우 도움을 받을 수 있는 방법은 멀습니다.

인간의 신체와 정신이 우주 여행의 가혹함에 어떻게 반응하는지 연구하는 연구자에게 이 시나리오는 알려지지 않은 많은 것을 제시합니다.

Ann and HJ Smead 항공우주공학과의 조교수인 Allie Anderson은 "우리는 이렇게 오랫동안 우주에 누군가를 보낸 적이 없습니다."라고 말했습니다. “인체는 우주에서 생활할 때 우리가 예측한 대로 항상 행동하지 않기 때문에 예측할 수 없는 많은 어려움이 있을 것입니다.”

NASA가 18월 XNUMX일 화성 표면에 인간이 아닌 우주 비행사인 Perseverance라는 탐사선을 성공적으로 착륙시킨 이후 이러한 과제가 다시 주목을 받고 있습니다. CU Boulder에서 우주에서의 삶을 지원합니다.

예를 들어 앤더슨은 화성에서 생활하고 일하는 우주비행사의 건강을 모니터링할 수 있는 첨단 의류를 탐구합니다. 그녀는 전 세계 사람들이 자신의 삶에서 점점 더 고립감을 느끼면서 그녀의 연구가 많이 발전했다고 덧붙였습니다. 엔지니어 David Klaus가 이끄는 두 번째 팀은 지능형 로봇과 같은 "스마트 시스템"을 사용하는 우주 서식지가 언젠가 인간이 외계 세계의 표면에서 생존하는 데 어떻게 도움이 될 수 있는지 연구합니다.

CU Boulder의 항공우주공학과 교수인 Klaus는 이는 오류의 여지가 전혀 없는 연구 초점이라고 말했습니다.

“오늘날 국제 우주 정거장에 문제가 발생하면 우주비행사는 언제든지 캡슐에 들어가서 집으로 돌아올 수 있습니다.”라고 그는 말했습니다. “화성을 향해 나가기 시작하면 아주 멀리 있는 셈입니다. 지상 통제에는 의존할 수 없습니다.”
출처: 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스
공간의 고요함

앤더슨은 공간이 위험한 환경일 수도 있지만 평온함을 가져다주는 환경일 수도 있다고 지적했습니다. 2015년에 단 몇 초 동안이라도 그녀는 이를 직접 경험하게 되었습니다. 당시 낮은 중력 환경이 인간의 시력에 어떤 영향을 미칠 수 있는지 연구하는 박사후 연구원이었던 엔지니어는 NASA의 유명한 포물선 비행 중 하나에 탑승할 기회를 얻었습니다. 공중으로 높이 날아간 비행기는 빠르게 추락하여 승객들이 무중력인 것처럼 느끼게 합니다.

최근 영상에서 앤더슨은 비행이 끝난 후 자신이 혼자 있어야 했던 순간을 이렇게 묘사했습니다. "나는 부드럽게 이륙했고, 그 20초의 창에서 나는 그냥 떠다니면서 우주의 고요함과 고요함을 경험하게 되었습니다."

행성에 대한 열정 때문에 자신을 "약간의 화성인"이라고 부르는 엔지니어에게는 그러한 느낌이 오래가지 않았습니다. 화성 우주비행사들에게 그 고요함은 일상의 현실이 될 것입니다. 집에 있는 친구나 가족과 소통하는 것조차 시련이 될 것입니다. 화성에 있는 마이크에 대고 말하면 지구상의 누군가가 여러분의 전화를 듣는 데 약 20~XNUMX분 정도 걸릴 수 있습니다. 심리 치료와 같은 정신 건강 개입은 거의 불가능합니다.

앤더슨은 “우주비행사들은 그런 환경에서 휴가를 보낼 수 없을 것”이라고 말했다.

그래서 그녀와 그녀의 동료들은 다른 연구 프로젝트 중에서도 그러한 불확실성 속에서 작업하려고 노력하고 있습니다. 그들은 언젠가 지구상의 의료 전문가들이 화성 탐험가들이 스트레스를 받고 있을 때 이를 모니터링하고 심지어 치료할 수 있게 해주는 도구와 전략을 설계하고 있습니다.

Anderson과 함께 일하는 대학원생 Katya Arquilla는 지구상에서 정신 건강 자원을 제공하는 과제와 많은 유사점을 봅니다.

“큰 문제는 정신 건강에 대한 낙인을 극복하는 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다. "그것은 우리가 여기 지구에서 항상 보는 문제입니다. 사람들이 자신에게 정신 질환이 있을 수 있다는 사실을 깨닫고 도움을 구하게 만드는 것입니다."

한 프로젝트에서 Arquilla와 Anderson은 인간 환자의 심전도(ECG) 데이터를 수집하는 새로운 방법을 고안했습니다. 심장마비 및 이와 유사한 건강 문제를 진단하는 데 자주 사용되는 이러한 심장 신호는 의료진에게 사람들이 스트레스를 어떻게 처리하고 있는지에 대한 창을 제공할 수 있습니다. 일반적으로 의사는 ECG 데이터를 수집하기 위해 눈에 띄지 않고 불편한 접착 전극을 사용합니다. 이와 대조적으로 Arquilla는 꽉 끼는 일반 티셔츠의 직물에 통합할 수 있는 새로운 종류의 직조 전극을 개발하고 테스트했습니다.

Arquilla는 코로나19 팬데믹 기간 동안 프로젝트에 대한 자신의 생각이 바뀌었다고 말했습니다. 오늘날, 고도로 훈련된 우주 비행사뿐만 아니라 수백만 명의 미국인이 미래의 화성 탐험가들이 겪게 될 외로움과 고립을 겪고 있습니다. 그녀는 자신의 연구가 그들의 삶을 더 좋게 만들 수 있기를 바랍니다.

“여기 미국에서 정신 건강에 관한 대화가 마침내 건강한 방향으로 바뀌고 있다고 생각합니다.”라고 그녀는 말했습니다. "희망적으로 이러한 유형의 기술이 지구상의 치료에도 통합될 수 있기를 바랍니다."

Allie Anderson(가운데, 헬멧 착용)은 남부 유타에서 개최되고 CU Anschutz Medical Campus가 진행하는 화성에서의 의료 서비스 제공 과제를 시뮬레이션하는 수업에 참여하고 있습니다. 출처: 콜로라도 대학교 볼더 캠퍼스
생태계로서의 서식지

Klaus 팀에서 일하는 대학원생 Patrick Pischulti는 지구에서 온 사람들이 마침내 화성에 도착하면 잠잘 곳이 필요할 것이며 미래의 생활 공간은 단순한 집 이상의 공간이 될 것이라고 말했습니다.

“우주 비행사에게 우주 서식지는 생태계입니다.”라고 그는 말했습니다. “산소를 공급해줍니다. 물을 제공합니다. 우주환경의 위험으로부터 보호해줍니다.”

Klaus, Pischulti 및 동료들은 NASA 및 기타 우주 기관이 인간이 탑승하지 않은 경우에도 이러한 섬세한 생태계를 "살아있게" 유지할 수 있는 방법에 중점을 두고 있습니다. 즉, 일상적인 유지 관리를 수행할 우주비행사가 주변에 없는데 우주 서식지가 어떻게 계속 기능할 수 있습니까? 이번 연구는 NASA가 자금을 지원하는 이니셔티브인 HOME(Habitats Optimized for Missions of Exploration) 우주 기술 연구소(University of California, Davis)가 주도하는 프로젝트의 일부입니다.

이는 유인 임무 사이에 몇 달 동안 서식지가 비어 있을 수 있는 화성 탐사에 중요하다고 클라우스는 말했습니다.

그는 "1970년대 스카이랩 임무와 초기 국제 우주정거장 건설 단계 사이의 짧은 기간을 제외하고는 NASA의 임무에서 인간이 탑승하지 않은 인간 우주선을 가질 기회나 필요성이 전혀 없었다"고 말했다. .

이러한 자급자족형 주택을 개발하는 열쇠는 바로 '스마트 시스템'에 있을 수 있습니다. 이는 진공 청소 로봇부터 떠다니는 화재 감지기 네트워크에 이르기까지 인간 사용자와 협력할 수 있는 지능형 기계를 총칭하는 용어입니다. 예를 들어 NASA는 이미 Astrobee라고 알려진 세 대의 로봇을 국제 우주 정거장에 보냈습니다. 우주국은 이 날아다니는 큐브 모양의 기계가 우주비행사가 역 주변의 물체를 운반하는 것과 같은 일상적인 집안일을 완료하는 데 도움을 줄 수 있는지 테스트하고 있습니다.

지구상에는 이런 종류의 도구가 부족하지 않다고 HOME 프로젝트에 참여하고 있는 대학원생 Annika Rollock이 말했습니다. 그러나 그녀와 그녀의 동료들은 어떤 것이 우주비행사의 건강과 안전을 유지하는 데 중요한지, 어떤 것이 방해가 되거나 심지어 인간의 생명을 위험에 빠뜨릴 수 있는지 더 잘 이해하려고 노력하고 있습니다.

Rollock은 "이 AC 장치나 화재 감지기는 아파트 건물에서는 훌륭하게 작동하지만 우주에서는 작동하지 않거나 우주로 보낼 가치가 없을 것"이라고 말해야 합니다.

현재로서는 생물우주학 분야에서 일하려면 많은 인내심이 필요할 수 있습니다. 지구인이 화성에 발을 디딘 모습을 보려면 수십 년이 걸릴 수도 있습니다. 그러나 앤더슨은 적어도 언젠가 자신의 노력이 붉은 행성에 도달하는 모습을 볼 수 있기를 희망합니다.

그녀는 “내가 죽기 전에 화성 표면에 누군가가 서 있는 모습을 보고 싶다”고 말했다. “그런 일이 생기면 나도 늙은 여자가 될 것 같지만요.”