SpaceXのインスピレーション4は、宇宙飛行が急速に変化していることを示しており、科学もそれに追いつく必要がある

土曜日、4人の探査機が3日間地球を周回した後、フロリダ沖に着水した。これまでに地球を周回した探査機の乗組員たちと同様に、彼らは、重力が小さく宇宙放射線が増加する異国の環境に人体、つまり自分たちの体がどう反応するかを研究するというまれな機会を利用して時間を費やした。

しかし、これまでの軌道上の乗組員とは異なり、スペースXが運営するインスピレーション4ミッションのメンバーは、この経験のためにキャリアを積んできたプロの宇宙飛行士ではない。むしろ、彼らは宇宙飛行参加者、宇宙飛行士、宇宙旅行者などと呼ばれる新興の旅行者層に属している。これらの冒険家は、富と幸運の組み合わせによって特徴づけられる。

しかし、それ以外では、初の民間宇宙飛行士は一般人で構成されており、研究者にユニークな機会と唯一の課題をもたらしました。研究者は初めて、一般人が宇宙にどのように適応するかを知る機会を得ました。しかし、そのためには、この世のものとは思えない休暇中に誰でも実行でき、実行したいと思える実験を設計する必要がありました。

「私たちは、民間の非専門家が宇宙に行く未来を見据えています。そのため、科学の実施と実行が容易で、負担が少ないというバランスを取らなければなりません」と、インスピレーション4の研究活動を組織したベイラー医科大学の宇宙保健トランスレーショナルリサーチ研究所（TRISH）の生物医学エンジニア、ジミー・ウー氏は言う。「これは、報酬を得て行うプロの宇宙飛行士との協力から確実にシフトしています。」

一連のテスト

TRISH の調査員たちは、インスピレーション 4 のクルー (億万長者のジャレッド アイザックマン、医師助手のヘイリー アルセノー、データ エンジニアのクリス センブロスキー、地質学者のシアン プロクター) が軌道上での滞在中に答えてくれることを期待する多くの疑問を抱えていた。科学者たちは、最も差し迫った懸念のいくつかに答えるために、いくつかの研究プロジェクトを設計した。

飛行の前後に、乗組員は加速度計付きのタブレットを使って、どれだけバランスを保てるかを調べた。体の向きを保つ内耳のシステムは重力に依存しており、その乱れが宇宙旅行者の悩みの種である宇宙酔いと関係している可能性がある。不思議なことに、研究者たちは車酔いする宇宙飛行士と宇宙酔いする宇宙飛行士の間に何の関連も見つけられていないため、TRISH の科学者たちはさらに広範囲に調査を行っている。

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「地球上で起きていることと宇宙で起きていることの間には、まだ良い相関関係は見られません」とウー氏は言う。「これを理解し、一般の人々とつながるためには、もっと多くのデータが必要です。」

インスピレーション4の参加者は、タブレットを使って反応時間と全体的な認知機能を測定する10のテストも受けた。国際宇宙ステーションで宇宙飛行士がこのようなテストを受けたとき、研究者は精神的な混乱は検出しなかった。しかし、それは、エリートパイロットなどのすでに高いパフォーマンスの微妙な低下を捉えるにはテストが厳しすぎるためかもしれない。より多様な背景を持つ宇宙飛行士がさらに著しい低下を経験するなら、研究者は知りたいと思うだろう。

リアルタイムの健康モニタリング

宇宙飛行の大きな課題は、病院や医師がいない状況で乗組員の健康を維持することです。スタートレックの探検家たちは、自分の体の一般的な状態を監視するための「トリコーダー」という装置を持っていました。その未来に向けた小さな一歩として、インスピレーション4の乗組員は、自分の健康状態をリアルタイムで調査するための2つの装置を現地でテストしました。

1 つは、重力に引っ張られていないときに水が体内をどのように移動するかを追跡するための携帯型超音波機器です。病院では技師が超音波検査を行いますが、Inspiration4 の機器は人工知能を使用して画像を確認し、初心者のユーザーに適切な指示を与えます。「これにより、何ヶ月ものトレーニングを受けることなく、より多くの未熟なオペレーターが超音波検査を行うことができます」と Wu 氏は言います。

乗組員は唾液と針で刺した血液のサンプルも採取し、別の装置で瞬時に分析してストレス、炎症、免疫の兆候を調べました。乗組員はサンプルを地球に持ち帰り、長期にわたる科学的取り組み「バイオバンク」構築の最初のエントリーとして保存しました。

これらのサンプルは、宇宙飛行中の人体現象の研究のため、ベイラー医科大学に保管される。例えば、NASA が宇宙飛行士の視覚の変化など、いまだに謎に包まれている変化を記録し始めたのは、宇宙飛行士が宇宙ステーションで長期間過ごすようになってからである。大規模なバイオバンクは、特に幅広い人々が宇宙に進出するようになるにつれて、研究者がまだ特定されていないその他の健康への影響を研究するのに役立つ可能性がある。

「20年後に過去を振り返って、『最初の民間宇宙飛行でこんなことが起こっていたのか？』という疑問に答えられたらいいなと思います」とウー氏は言う。

研究の短期集中講座

しかし、この情報の宝庫を収集し始める前に、TRISH の研究者は実験をできるだけ簡単に設計し、宇宙飛行士にそれを実行するための訓練を行う必要がありました。プロの宇宙飛行士はミッションの準備に何年もかかりますが、インスピレーション 4 の乗組員にはわずか数か月しかありませんでした。そして、その時間の多くは、宇宙船の窓が割れた場合の対処法など、生死に関わる緊急事態に対処する方法を学ぶことに費やされました。

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プロの宇宙飛行士は、自動化された実験を多く含む幅広い実験を監督しているが、Inspiration4 チームは、予定している研究プログラムをまだ研究する必要があった。TRISH の研究者は、SpaceX の従業員に実験の仕組みを教え、その従業員は現場で乗組員を訓練した。宇宙船と乗客が地球に帰還した今、TRISH は、研究飛行に非公開の金額を支払っており、プロジェクトがどれだけ成功したかを知るのを待っている。

「我々は彼らが科学研究を行えるよう準備し、能力を身に付けられるように最善を尽くしましたが、本質的には彼らは独力でやらなければなりません」とウー氏は言う。

宇宙飛行士は今後も増える

実験と訓練プログラムが十分に単純かつ効果的であったかどうかを判断することは、それ自体が重要な研究成果となるだろう。なぜなら、インスピレーション4号は宇宙旅行の新たな波の始まりとなる可能性が高いからだ。

1961年に人類の宇宙飛行が始まって以来、平均して毎年地球を周回した宇宙飛行士は12人未満だ。ウー氏によると、スペースXは民間飛行初年度ですでにその数に匹敵する勢いで進んでおり、同社が1、2か月ごとにミッションを打ち上げれば簡単にその数を上回る可能性がある。歴史的にゆっくりとした流れだった健康情報が、数年のうちに洪水のように大量に流れ込む可能性がある。

TRISH はそれをすべて記録するつもりだ。研究所はすでに、発表済み、未発表を問わず、今後のミッションに参加する特定の乗組員と連絡を取っている。「TRISH は、データ収集の機会を逃したくないので、すべての潜在的なミッションに積極的に参加しています」とウー氏は言う。