Экипаж миссии Polaris Dawn превратится в киборгов ради науки

В рамках миссии Polaris Dawn будет проведено множество научных и технологических исследований и экспериментов, которые должны продемонстрировать передовые технологии для улучшения жизни людей на Земле и в будущих длительных космических полётах.
Предварительно уже были отобраны 38 экспериментов от 23 партнёров миссии, из которых ближе к запуску будет сформирована научная программа миссии.
В их число входят:
— Исследование по влиянию космических условий на организм человека, в частности, на зрение - т.н. космический нейроокулярный синдром. Планируется взятие у экипажа люмбальной пункции, чтобы определить, увеличилось ли мозговое давление во время космического полёта
— Проектирование специальной камеры, чтобы запечатлеть первый частный выход в открытый космос в истории космонавтики
— Исследование по потере мышечной и костной массы астронавтами во время полёта. Планируется изучить, могут ли образцы утренней мочи обеспечить простой способ отслеживания состояния костей и мышц во время полёта
— Исследование причин появления состояния укачивания в космосе, а именно крошечных кристаллов, которые находятся во внутренних ушах человека и как думают учёные - "чувствуют" гравитацию. Предполагается, что у некоторых людей они крупнее в одном ухе, чем в другом, или они более чувствительны с одной стороны, чем с другой, и что мозг научился компенсировать эту асимметрию. Однако в космосе эта компенсация не работает, и это вызывает укачивание астронавтов
— Демонстрация использования миниатюрного интеллектуального ультразвукового сканера
— Исследование по использованию окружающего космического излучения для получения рентгеновских снимков во время полёта
— Демонстрация ультразвукового устройства для создания трёхмерных изображений структуры человеческого глаза, чтобы лучше понять изменения, которые они претерпевают в условиях микрогравитации
— Использование портативной магнитно-резонансной томографии через несколько часов после возвращения экипажа на Землю. Это будет первый раз, когда мозг астронавтов будет исследован сразу после приземления
— Исследование по использованию интраназального скополамина (вводимого в ноздрю), как оперативного средства от укачивания
— Исследование по выявлению риска травм в космосе на основе пола, возраста и различных антропометрических данных
— Исследование радиационного облучения в космосе. Астронавты сообщают, что иногда видят вспышки света, когда закрывают глаза. Скорее всего, это вызвано частицами высоких энергий, но всё ещё существует много вопросов о причинах такого эффекта. Из-за большой высоты орбиты экипаж подвергнется большему облучению, чем астронавты при полёте на МКС. Это даст уникальную возможность глубже изучить феномен подобных световых вспышек
— Демонстрация автоматической пупиллометрии для неинвазивного измерения внутричерепного давления. Считается, что сдвиг жидкостей тела в направлении головы, вызванный микрогравитацией, приводит к повышению внутричерепного давления у астронавтов, что может привести к нейроокулярному синдрому. В этом исследовании предлагается использовать больничный инструмент, как способ измерения внутричерепного давления в космосе
— Исследование анемии. Все астронавты возвращаются из космоса с небольшой анемией. Недавние данные показали, что смертность эритроцитов в космосе увеличивается. В этом исследовании будут внедрены новые технологии для выявления ключевых механизмов анемии, связанной с полётами в космос
— Измерение среды высокоэнергетических нейтронов на космическом корабле Crew Dragon с использованием материалов для регистрации нейтронных взаимодействий с последующим измерением их сверхчувствительными детекторами. Эта информация будет использоваться для более точной оценки количества и типа радиационного облучения, которому будет подвергаться космический экипаж во время будущих космических миссий
— Измерение когнитивных способностей экипажа с помощью тестов, включая память, абстракцию, пространственную ориентацию, распознавание эмоций, принятие решений и внимание. Экипаж Polaris Dawn также будет собирать данные с помощью смарт-часов Garmin и нового датчика BioButton, которые будут коррелироваться с данными когнитивных тестов и окружающей средой космического корабля (например, с уровнем углекислого газа и температурой)
— Исследование действия лекарств в космосе. Космический полёт изменяет физиологию человека из-за смещения жидкостей, потери мышечной и костной ткани, нарушения регуляции иммунной системы и изменений метаболических ферментов в желудочно-кишечном тракте. Эти изменения могут повлиять на то, как организм астронавтов усваивает лекарства. В настоящее время лекарства назначаются исходя из предположения, что они действуют так же, как на Земле. Экипаж Polaris Dawn проведёт исследование, чтобы определить, как именно организм перерабатывает некоторые распространённые фармацевтические препараты
— Исследование по непрерывному мониторингу уровня глюкозы в течение миссии Polaris Dawn
— Исследование по применению сердечно-лёгочной реанимации на корабле Crew Dragon. Экипаж миссии должен будет найти оптимальное положение для использования этого метода спасения жизни во время полёта в случае необходимости. Демонстрация будет проводиться на тренажёре для проверки правильности всех процедур
— Исследование по адаптации к микрогравитации. В настоящее время астронавтов встречают на Земле врачи и спасательные команды.

Будущие исследовательские миссии на Луну и Марс потребуют от экипажей выполнять самостоятельную сенсомоторную оценку возможности покинуть корабль и отправиться выполнять свою миссию
— Исследование широко используемых фармацевтических препаратов после космического полёта
— Исследования плотности и структуры костей запястья и лодыжек с помощью передового компьютерного томографа с высоким разрешением для выявления ранних признаков потери костной массы астронавтами
— Исследование сна экипажа. Астронавты часто плохо спят в космосе из-за стресса и нарушения циркадных ритмов
— Исследование иммунитета, психологического состояния и привычек членов экипажа во время полёта и операций на орбите
— Исследование т.н. иллюзии перекрёстной связи - эффекта при использовании центрифуги в условиях микрогравитации для создания искусственной гравитации. Во время него астронавты чувствуют, как будто они кувыркаются, если они слегка двигают головой во время вращения центрифуги
— Исследование космического нейроокулярного синдрома с помощью умных контактных линз с крошечными микродатчиками. В космосе люди могут испытывать отёк зрительного нерва, изменения формы глаза и изменения зрения. Считается, что это происходит из-за отсутствия силы тяжести, действующей на тело, что вызывает смещение жидкостей в направлении головы и может привести к изменениям давления в головном мозге и глазах. Для этого исследования экипаж миссии будет надевать специальные контактные линзы с крошечными датчиками, которые постоянно измеряют давление внутри их глаз (на фото). Это поможет подтвердить, что именно смещение жидкостей вызывает этот синдром
— Исследование гравитационных переходов. Пока что не для путешествий во времени! Сразу после выключения двигателя второй ступени ракеты Falcon 9 члены экипажа Polaris Dawn будут обращать внимание на свои ощущения. Также будет при возвращении корабля в гравитационную среду Земли. Ожидается, что экипаж испытает иллюзорное ощущение некой качки или даже перемещения тела назад, когда снова попадёт в состоянии гравитации
— Исследование по дезориентации. После возвращения на Землю астронавты некоторое время страдают от проблем с балансом и координацией, которые являются результатом повторной адаптации их мозга к гравитации. Это исследование направлено на то, чтобы имитировать это чувство, посылая электричество через внутренние уши человека и вызывая проблемы с балансом и координацией. Как правило, когда астронавты отправляются в космос более одного раза, эффект укачивания уменьшается по сравнению с их первым полётом. Чтобы понять, связано это с адаптацией или привыканием к среде микрогравитации, члены экипажа будут выполнять провокационные движения головой, а затем оценивать своё состояние
— Исследование по анализу формы тела в пространстве с помощью смартфона и умных часов, чтобы помочь астронавтам следить за своим здоровьем и физической формой
— Исследование дыхательных путей. Смещение жидкости к голове во время полёта может вызвать отёк дыхательных путей. В исследовании будет использоваться оптоволоконная камера и ультразвуковое устройство для получения изображений и измерений голосовых связок, гортани и мягких тканей верхних дыхательных путей. Результаты использования такого оборудования в будущем помогут при удушье, аллергических реакциях или интубации, а также проведении общей анестезии для операций в космосе
— Ботаническое исследование о влиянии микрогравитации и магнитного поля на рост корней растений. Оно позволит получить информацию о процедурах выращивания растений для получения пищевых продуктов на Луне и Марсе, а также для улучшения производства продуктов питания на Земле
— Исследование ультразвуковой допплерографии печени и почек для измерения кровотока. Это поможет понять, как именно лекарства перерабатываются в организме астронавтов в условиях микрогравитации
— Исследование по сбору новых генетических и молекулярных анализов. Оно предполагает сбор биологических образцов астронавтов до, во время и после миссии, а также их хранение в специальном банке для долгосрочных исследований.

Экипаж миссии Polaris Dawn также проверит, как материалы их скафандров для выхода в открытый космос ведут себя после столкновения с микрометеоритами или орбитальным мусором на скорости более 8 км/с. "Не хотелось бы непреднамеренно столкнутся с чем-то, но, к сожалению, в космосе много мусора", — отметил командир миссии Джаред Айзекман.

Линза с чипом

Айзекман и Гиллис в лаборатории по проверки материала скафандров