We zijn eraan gewend dat astronauten hun missies probleemloos uitvoeren. Ze gaan maandenlang naar het internationale ruimtestation ISS en doen wat ze doen en komen dan thuis. Maar aanstaande missies naar het oppervlak van de maan, en misschien Mars, vormen een geheel nieuwe reeks uitdagingen.
Een manier waarop astronauten zich op deze uitdagingen voorbereiden, is door de extreme omgeving in grotten te verkennen.
Het CAVES-programma (Cooperative Adventure for Valuing and Exercising human behavior and performance Skills) van de European Space Agency is een trainingsprogramma van drie weken voor astronauten. In CAVES leren teams van astronauten om samen, veilig en effectief te werken in multiculturele teams.
Deze week voert een team van zes astronauten een week lang experimenten uit diep in een grot op het Karst-plateau in Slovenië. De tijd wordt besteed aan experimenten zoals het zoeken naar microplastics. Ze testen de waterchemie en zoeken naar manieren om het water te volgen en te begrijpen hoe het door grotten stroomt. Ze zijn ook op zoek naar tekenen van een extreem leven dat is aangepast aan de grot.
Om dat allemaal te bereiken, moeten de astronauten samen fysieke obstakels overwinnen, de grotten in kaart brengen, beelden vastleggen en wetenschappelijke monsters verzamelen.
Maar misschien is het belangrijkste onderdeel van hun missie om erachter te komen hoe ze kunnen samenwerken in een diverse groep mensen. Ze leren hoe ze effectief kunnen communiceren, samenwerken en problemen kunnen oplossen. Leiderschap en teamdynamiek staan ook onder druk.
Hun werk begint voordat ze de grotten betreden. De astronauten brachten een week boven de grond door met de voorbereiding op de missie. Ze gebruiken die tijd om zich voor te bereiden op de mentale uitdaging om in een besloten ruimte zonder privacy te zijn. Ze moeten zich ook voorbereiden op alle technologische uitdagingen waarmee ze worden geconfronteerd met minimale apparatuur.
Het team van astronauten zal in totaal 12 wetenschappelijke experimenten uitvoeren zodra ze in de grotten zijn, met de nadruk op het delicate klimaat, de fauna en het water van de grot. Een belangrijk onderdeel van hun werk is de jacht op het leven.
"Dit is de eerste keer dat een team gedurende een aantal dagen het ondergrondse leven in deze specifieke grot van het Karst-plateau observeert", zegt Franci Gabrovšek, professor aan het Karst Research Institute ZRC SAZU in Slovenië, in een blog. 'We hopen weer nieuwe soorten te vinden', zegt Franci. Het was de tweede CAVES-expeditie van ESA die het schaaldier ontdekte Alpioniscus sideralis in 2012.
Alpioniscus sideralis is opmerkelijk omdat het een evolutionaire cyclus heeft voltooid van leven in water, op het land, terug naar water.
De biologie in de grotten is van bijzonder belang voor het CAVES-team. Er is daar geen licht en niet veel eten. Maar grotten herbergen nog steeds soorten die hebben ontdekt hoe ze in deze extreme omgevingen moeten leven. Soorten die in grotten worden aangetroffen, kunnen zeer zeldzaam zijn en hun aanwezigheid kan wetenschappers helpen bij het reconstrueren van klimatologische omstandigheden en habitats.
De astronauten zullen exemplaren verzamelen van de muren en vloeren van de grotten, maar ook van rotsen en plassen druppelwater. Ze analyseren het DNA en bestuderen de morfologie. Die analyses en observaties zullen enig licht werpen op hoe levensvormen zich hebben aangepast aan de grotomgeving.
Van bijzonder belang zijn de extremofielen die in grotten zijn gevonden. Deze microben hebben zich aangepast aan een voedselarme omgeving en sommige gebruiken biologische cycli op basis van stikstof en zwavel in plaats van koolstof. Sommigen van hen leven alleen op rotsen. Als we ergens in ons zonnestelsel leven tegenkomen, is het mogelijk dat die levensvormen extremofielen zijn, die een parallel trekken tussen de CAVES-missies en de uiteindelijke verkenning van andere werelden in het zonnestelsel.
Terwijl ze ondergronds zijn, communiceren de astronauten met missiecontrole aan de oppervlakte. Het oppervlakteteam kan de voortgang van het ondergrondse team volgen op een gegenereerde 3D-kaart en de experimenten lokaliseren die ze uitvoeren. Ze kunnen de experimenten koppelen aan afbeeldingen die het grotteam naar hen stuurt, en ze kunnen ook opmerkingen sturen naar het undergroundteam.
De zes astronauten in deze editie van CAVES zijn ESA-astronaut Alexander Gerst, NASA-astronauten Joe Acaba en Jeanette Epps, Roscosmos 'kosmonaut Nikolai Chub, Canadian Space Agency-astronaut Josh Kutryk en JAXA's Takuya Onishi. Chub en Gerst dienen als co-commandanten van de expeditie.
Meer:
- Persbericht: Into the Deep
- ESA Blog: Science Beneath the Surface
- Persbericht: Back to the Water
- Persbericht: Wat is CAVES?
