一个由女性领导的团队在大西洋海底实验室接受了为期9天的训练,以了解在微重力环境下生活和工作的感觉。

Csilla Ari D 'Agostino坐在水瓶宫礁石基地前,使用防水iPad进行认知测试,这是她对NEEMO 23的研究的一部分。

从太空训练的早期开始,NASA就让宇航员潜入水下,模拟失重体验。例如,1966年,Buzz Aldrin在马里兰州的一个大水池里用双子座宇宙飞船的模型进行太空行走,为双子座12号任务做准备。1983年,宇航员使用约翰逊航天中心的失重环境训练设施(WETF)练习绕着航天飞机货舱的全尺寸模型移动。水下训练的成功最终促使在休斯顿建立了中性浮力实验室,这是世界上最大的室内水体,能够容纳国际空间站主要部分的模型。

从2001年开始,作为NASA极端环境任务行动(NEEMO)的一部分,宇航员一直在公海上训练和测试设备。上个月,一群海底实验室工作人员和宇航员在被称为水瓶宫礁石基地的海底栖息地呆了9天后浮出水面。水瓶宫礁石基地位于佛罗里达州基拉戈海岸以下62英尺初。NEEMO 23探险队是利用大西洋海底作为可能的深空技术和程序试验场的一系列任务中的最新一支探险队。水瓶宫只有40英尺长,20英尺宽,是研究生活和工作在狭小空间中对身心影响的理想试验台。

尽管该项目已经开展了近20年,但NEEMO 23是首次采用全女性的NASA研究团队。南佛罗里达大学的神经生物学家Csilla Ari D 'Agostino解释说,在这次任务中收集的数据对于全面了解所有宇航员在太空中的行为是至关重要的,特别是因为以前的NEEMO宇航员主要是男性。

Ari D’Agostino说:“收集两性的数据很重要。如果有什么不同,我们需要找出解决办法。如果没有,那我们也需要知道这一点。”

NEEMO 23团队的两名成员准备了测量海绵新陈代谢的设备

Ari D’Agostino、佛罗里达大西洋大学海港分院海洋生物学家Shirley Pomponi以及NASA宇航员候选人Jessica Watkins一起参加了这次活动。该团队由意大利宇航员Samantha Cristoforetti领导,她在太空的极端环境中生活和工作了200天,目前是欧洲最长的太空飞行。

该小组的非宇航员是根据她们的潜水经验和她们自己的研究而选择的。Ari D 'Agostino研究潜水的生理效应,比如潜水员在高压环境中呼吸氧气时会发生什么。在考察期间,她还研究了群体动力学,以及在身体和精神压力下的行为变化。另一方面,Pomponi对海绵体进行了研究,并测试了一种新的手持采样工具,这种工具可能在太空中有潜在的应用,比如对行星岩石和沉积物进行采样。

之前的NEEMO任务主要是模拟小行星表面的活动,而NEEMO 23则为国际空间站以及未来的月球和火星深空任务测试了新的设备和工作协议。

有一天,差不多一半的考察员在船外工作了将近5个小时--测试设备和收集样本,而那些在室内的人员则负责指挥工作和与任务控制中心联络。Pomponi说:“有时候我会同时与4个人联络。我将与潜水员、科学通讯、任务控制中心以及栖息地内的某些人进行联络。”

在水瓶宫内部,Pomponi指导潜水员如何使用她的研究设备收集海绵样本,并测量它们的新陈代谢活动。这种方法在未来的火星任务中会起到了类似的作用,在火星上,宇航员的任务可能是使用别人设计的专门工具。

Pomponi说:“之前在陆地上接受过一些训练,但不多。但在太空中,当他们在探索时,那里的宇航员不一定知道如何使用这些仪器。”

潜水者和宇航员必须逆着水流在80英尺深的工作地点之间运送设备

在水下62英尺处,该团队还遇到了后勤问题:设备难以连接到互联网,麦克风被切断,头盔绳松脱,以及其他一些事故。对于每个场景,团队都必须自己找到解决问题的方法。Pomponi说,她与潜水员沟通操作和排除设备故障的经验表明,让具有科学专业知识的人成为考察员的很重要。

Pomponi说:“如果你在火星上,你向任务控制中心发送一条信息,到那里需要20分钟,然后再花20分钟得到回应。所以你至少有40分钟的延迟。这次任务是专门为宇航员提供排除故障的机会,让他们自己做出与我们操作的程序或仪器有关的决定。”

研究小组成员还对今年将运往国际空间站的扫描电子显微镜(SEM)等工具进行了评估。Ari D’Agostino说:“它就像SEM的一个微型版本。令人惊讶,因为正常情况下,你几乎需要半个房间,而这就像一个咖啡机的大小。研究小组用SEM对Pomponi海绵之类的样本进行了成像,由于水瓶宫内部的压力是表面压力的2.5倍,潜水者和宇航员也可以报告显微镜在极端环境下是如何工作的。

团队成员还尝试了一些可能在太空中使用的新设备。他们测试了一个新的医疗设备,叫做月球撤离系统装置(LESA)--外形有如一个可折起的三脚架,设有滑轮。当宇航员在月球或火星表面执行任务时遇上意外、无法活动时,装置可移到宇航员的上方,将他移到担架上带走。

为了评估生活条件如何影响他们的智力,宇航员们每天都要进行一些日常练习,比如月球飞行模拟,通过要求他们同时降落飞行器、读取收到的通讯信息等指标来测试他们的多任务处理能力。

Samantha Cristoforetti和Csilla Ari D’Agostino正在研究3D打印的栖息地面板上,该面板作为月球或火星栖息地的建筑材料

Ari D‘Agostino的部分研究涉及研究整个群体的行为。虽然一些队员可能会在精神和身体压力下崩溃,但NEEMO 23考察队的合作无比默契。

Ari D’Agostino说:“很明显,每个人都有很大的工作压力,我们的栖息地很小,无法避开对方,有时候会有些烦躁。但我们合作的也很好,玩的很开心。”

现在回到海平面以上,考察组的队员分散在各地,她们将在接下来的几个星期里分析得到的数据,并最终报告结果。Ari D 'Agostino希望她能作为支持小组的一员,为未来的NEEMO任务做出贡献。

Aquarius--水下海洋实验室

Aquarius位于佛罗里达国家海洋保护区9千米的水下,离海面有19米,紧挨着一座叫“海螺礁”的珊瑚礁。“水瓶宫”1986建成,潜水员可以从“水瓶宫”每天下潜到大约95英尺的深度,保持6-9个小时的海洋作业。目前“水瓶宫”是世界上唯一的水下海洋实验室,主要进行海洋科学研究和培训NASA的宇航员,由佛罗里达国际大学负责管理。

在海底的主体居住的部分是抗压的双锁舱体,长43英尺,宽9英尺,高16.5英尺,重约85吨。进入“水瓶宫”的时候需要经过“湿走廊”,舱体有一个500立方英尺的空间,里面有各种电脑设备,实验室,电力系统,窗户和卫生间等。另外还有一个大舱,里面有6张床位,电脑设备,两个大舷窗和厨房等。两个舱的生命支持控制系统都是相互独立的,可以单独降压升压。

此之外,“水瓶宫”还有一个水上浮力系统(Life support Buoy),漂在“水瓶宫”的上方。浮力系统含有一个通信塔和发电机,空气压缩机,雷达,电话和微波通信装备,这样源源不断的给水下的主体舱提供压缩空气和氧气,电,以及无线通信。