Sin dai primi giorni di addestramento spaziale, la NASA ha immerso gli astronauti sott'acqua per simulare l'esperienza senza peso di muoversi nella microgravità. Nel 1966, ad esempio, Buzz Aldrin praticò passeggiate spaziali con un modello di un veicolo spaziale Gemini in una grande piscina nel Maryland per prepararsi alla missione Gemini 12. Nel 1983, gli astronauti si esercitarono a muoversi attorno a un modello in scala reale del vano di carico della navetta spaziale utilizzando la struttura di addestramento ambientale senza peso del Johnson Space Center (WETF). Il successo dell'allenamento subacqueo alla fine portò alla creazione del Neutral Buoyancy Laboratory a Houston, il più grande specchio d'acqua al mondo al mondo, in grado di contenere modelli delle principali sezioni della Stazione Spaziale Internazionale.
A partire dal 2001, gli astronauti hanno addestrato e testato le apparecchiature in mare aperto nell'ambito del programma NASA Extreme Environment Operation, o NEEMO. Il mese scorso, un equipaggio di aquanauti e astronauti è emerso dopo aver trascorso nove giorni in un habitat sottomarino noto come Aquarius Reef Base, situato a 62 piedi sotto la superficie dell'oceano al largo della costa di Key Largo, in Florida. La spedizione, NEEMO 23, è stata l'ultima di una serie di missioni che utilizzano il fondo dell'Oceano Atlantico come banco di prova per possibili tecnologie e procedure nello spazio profondo. A soli circa 40 piedi di lunghezza e 20 piedi di larghezza, Aquarius, una parte della Florida International University, è anche un banco di prova ideale per studiare gli effetti fisici e mentali della vita e del lavoro in spazi ristretti.
Sebbene il programma esista da quasi due decenni, questa è stata la prima missione NEEMO ad avere un team di ricerca della NASA per sole donne. Il membro dell'equipaggio del NEEMO, Csilla Ari D'Agostino, neurobiologo dell'Università della Florida meridionale, spiega che i dati raccolti nel corso di questa missione sono fondamentali per creare un quadro completo di come tutti gli astronauti potrebbero comportarsi nello spazio, specialmente dai precedenti equipaggi NEEMO erano principalmente maschi.
"È importante raccogliere dati su entrambi i sessi", afferma Ari D'Agostino. “Se c'è una differenza, dobbiamo capire come gestirla. Altrimenti dobbiamo saperlo anche noi. "
Due membri del team NEEMO 23 preparano attrezzature per misurare il metabolismo delle spugne. (Karl Shreeves) Ad Ari D'Agostino si unirono l'aquanaut Shirley Pomponi, biologa marina presso l'Harbour Branch Oceanographic Institute della Florida Atlantic University, e la candidata astronauta della NASA Jessica Watkins. Il team era guidato dall'astronauta italiana Samantha Cristoforetti, che ha trascorso 200 giorni nello spazio nel 2014 e 2015, un volo spaziale da record per un europeo.
I non astronauti del gruppo sono stati scelti per la loro esperienza subacquea e per condurre le proprie ricerche. Ari D'Agostino studia gli effetti fisiologici delle immersioni, come quello che succede quando i subacquei respirano ossigeno in ambienti ad alta pressione. Durante la spedizione, ha anche studiato le dinamiche di gruppo e il modo in cui il comportamento cambia sotto stress fisico e mentale. Pomponi, d'altra parte, studia le spugne marine e ha testato un nuovo strumento di campionamento portatile che potrebbe avere potenziali applicazioni nello spazio, come campionare rocce planetarie e sedimenti.
Mentre le precedenti missioni NEEMO si concentravano sulla simulazione di attività sulla superficie di un asteroide, NEEMO 23 ha testato nuove apparecchiature e protocolli di lavoro per la Stazione Spaziale Internazionale e future missioni nello spazio profondo sulla Luna e su Marte.
In una giornata tipo, la metà dei membri dell'equipaggio ha trascorso fino a cinque ore fuori dall'apparecchiatura di collaudo della nave e raccogliendo campioni, mentre quelli all'interno erano incaricati di dirigere il lavoro e comunicare con il controllo della missione. "A volte comunicavo con quattro persone diverse contemporaneamente", afferma Pomponi. "Comunicherei con i subacquei, con le comunicazioni scientifiche, con il controllo della missione e con qualcuno all'interno dell'habitat."
All'interno dell'Acquario, Pomponi ha istruito i subacquei esterni su come utilizzare le sue attrezzature di ricerca per raccogliere campioni di spugne e misurare la loro attività metabolica. Questo metodo serviva da analogo per le future missioni su Marte, dove un astronauta poteva essere incaricato di usare strumenti specializzati progettati da qualcun altro.
"Prima c'era un po 'di allenamento sulla terra, ma non molto", dice Pomponi. "Ma nello spazio, quando esplorano, gli astronauti che sono lassù non sono necessariamente quelli che sanno come usare quegli strumenti."
Gli aquanauti e gli astronauti devono spingere contro la corrente per trasportare i loro attrezzi tra i siti di lavoro a quasi 80 piedi di profondità. (Csilla Ari D'Agostino) Sessantadue piedi sotto la superficie, il team ha anche incontrato problemi logistici: i dispositivi hanno faticato a connettersi a Internet, i microfoni si sono spenti e i cavi del casco si sono allentati, tra le altre disavventure. Per ciascuno di questi scenari, il team ha dovuto trovare una soluzione per il problema da solo. Pomponi afferma che la sua esperienza di comunicazione con i subacquei per operare e risolvere i problemi delle sue attrezzature ha dimostrato l'importanza di avere qualcuno con esperienza scientifica come parte dell'equipaggio, piuttosto che solo al controllo della missione.
"[Se] sei su Marte e rispedisci un messaggio al controllo della missione, ci vorranno 20 minuti per arrivare [lì], e poi altri 20 minuti per ottenere la risposta", dice Pomponi. “Quindi almeno hai un ritardo di 40 minuti. Questa missione è stata specificamente progettata per pensare di dare agli astronauti l'opportunità di risolvere i problemi e ... di prendere decisioni da sole che fossero correlate alle procedure o agli strumenti che stavamo operando. "
I membri del team all'interno dell'habitat hanno anche valutato strumenti come un microscopio elettronico a scansione (SEM) destinato quest'anno alla Stazione Spaziale Internazionale. "È come una versione in miniatura di un SEM", afferma Ari D'Agostino. "È assolutamente sorprendente perché normalmente avresti bisogno di quasi la metà di una stanza, e questo era come le dimensioni di una caffettiera." Il team ha utilizzato il SEM per immagini di campioni come le spugne di Pomponi, e poiché la pressione all'interno dell'Acquario è 2, 5 volte superiore a che in superficie, gli aquanauti e gli astronauti potrebbero anche riferire come il microscopio operava in un ambiente estremo.
Al di fuori di Aquarius sul fondo del mare, i membri del team hanno provato una serie di nuovi dispositivi per un possibile utilizzo nello spazio. Hanno testato un nuovo pezzo di equipaggiamento medico, una barella lunare chiamata Lunar Evacuation System Assembly (LESA) che aiuta a sollevare e trasportare un astronauta inabile - un compito scoraggiante senza assistenza meccanica, considerando che le tute spaziali acquatiche includono un casco da 32 libbre, un ombelico linea e un peso da 10 a 20 libbre per evitare che gli aquanauti galleggino in superficie. Nello spazio, l'equipaggiamento ingombrante di un astronauta e la mancanza di gravità renderebbero questo compito altrettanto difficile, evidenziando i vantaggi di testare questi nuovi design sott'acqua prima di inviarli su un altro pianeta.
Per valutare in che modo le condizioni di vita hanno influito sulla loro attitudine mentale, l'equipaggio ha eseguito esercizi quotidiani come una simulazione di volo lunare, che ha testato la loro capacità di multitasking richiedendo loro di atterrare simultaneamente il veicolo, leggere le comunicazioni in arrivo e chiamare metriche come l'altitudine.
Samantha Cristoforetti e Csilla Ari D'Agostino lavorano su un pannello di habitat stampato in 3D che viene utilizzato come materiale da costruzione per habitat lunari o marziani. (Csilla Ari D'Agostino) Parte della ricerca di Ari D'Agostino riguardava lo studio del comportamento del gruppo nel suo insieme. Mentre alcune squadre potrebbero sgretolarsi sotto la pressione mentale e fisica, l'equipaggio del NEEMO 23 ha collaborato senza problemi.
"Ovviamente ci sono stati momenti molto stressanti in cui tutti erano molto occupati, l'habitat era molto piccolo e non siamo riusciti a toglierci l'uno dall'altro", afferma Ari D'Agostino. “Avevamo davvero bisogno di sapere quando qualcuno ha bisogno di aiuto, quando qualcuno deve intervenire e quando qualcuno deve fare un passo indietro. È stato un ottimo mix di personalità e ci siamo divertiti molto. "
Ora di nuovo sul livello del mare, il team è disperso e passerà le prossime settimane ad analizzare i loro dati e alla fine a riportare i risultati. Ari D'Agostino spera di poter contribuire alle future missioni NEEMO come parte dell'equipaggio di supporto.
"Stavamo ridendo un po 'con gli amici degli astronauti per la depressione postpartum ora che questa grande cosa è finita e stavamo solo cercando di riflettere", dice. “Penso che abbiamo avuto bisogno di un po 'di tempo per digerire ciò che è realmente accaduto, perché qualcosa avrebbe potuto andare storto e per fortuna no. Abbiamo sperimentato alcune cose davvero entusiasmanti e grandi. "
