Saat wahana antariksa Artemis II membawa empat astronaut mengelilingi Bulan, ia juga akan membawa empat representasi miniatur kru yang terbuat dari sel-sel mereka sendiri.
Selain komandan misi Reid Wiseman, Victor Glover, Christina Koch, dan Jeremy Hansen akan menerbangkan sampel jaringan hasil kultur laboratorium yang dirancang untuk meniru bagian-bagian tubuh kru, khususnya sumsum tulang, komponen kunci sistem kekebalan tubuh. Eksperimen NASA yang diberi nama AVATAR — kependekan dari A Virtual Astronaut Tissue Analog Response — bertujuan menunjukkan bagaimana sel-sel hidup manusia merespons radiasi ruang angkasa dalam dan kondisi tanpa bobot.
Sebelum peluncuran, yang diperkirakan dapat terjadi sedini 6 Maret, dokter akan mengambil sampel darah dari setiap anggota kru. Para ilmuwan kemudian akan mengembangbiakkan sel dari sampel tersebut dan menempatkannya pada chip seukuran thumb drive komputer. Selama misi 10 hari, chip-chip tersebut akan mengalami paparan radiasi dan mikrogravitasi yang sama seperti rekan manusia mereka.
"Eksperimen ini kecil, namun dapat memberikan dampak yang sangat besar bagi dunia kesehatan, baik untuk para astronaut kami, maupun masyarakat di Bumi," ujar Jacob Bleacher, kepala ilmuwan eksplorasi NASA.
Artemis II menandai misi berawak pertama NASA di luar orbit rendah Bumi sejak era Apollo — dan yang pertama kali menempatkan penelitian biomedis sebagai inti dari penerbangan ke Bulan. Wahana Orion, yang dinamai Integrity oleh kru, akan melaju keluar dari gelembung magnet pelindung Bumi, memaparkan astronaut pada tingkat radiasi yang jauh lebih tinggi dibanding di Stasiun Luar Angkasa Internasional. Ini adalah kesempatan bagi para ilmuwan untuk mulai menyusun panduan perjalanan antariksa antarplanet, mempelajari cara menjaga manusia tetap hidup di lingkungan luar angkasa yang keras.
Di luar wahana, ruang angkasa sangatlah luas — tak terbayangkan luasnya. Namun di dalam kapsul, "ruang" justru menjadi sumber daya yang paling terbatas. Area hunian Orion lebih mirip studio apartemen daripada stasiun luar angkasa, membentuk segalanya mulai dari cara astronaut bergerak hingga cara mereka menyimpan sampel biologis. Para peneliti NASA telah memasukkan keterbatasan tersebut ke dalam desain studi mereka sendiri.
Studi Biomarker Kekebalan Tubuh
Satu penelitian, yang dikenal sebagai Immune Biomarkers, berfokus pada bagaimana ruang angkasa dalam mengubah sistem kekebalan tubuh. Penelitian sebelumnya menunjukkan bahwa penerbangan antariksa dapat melemahkan respons imun dan membangkitkan virus laten, seperti cacar api dan herpes simpleks.
Karena Orion tidak memiliki pendingin, para astronaut akan mengumpulkan air liur mereka dengan menjilat kertas khusus seperti perangko dan menyimpannya dalam buku kecil. Para ilmuwan akan merehidrasi sampel tersebut setelah kapsul kembali ke Bumi.
"Air liur pada dasarnya adalah jendela untuk melihat bagaimana sistem kekebalan tubuh kita berfungsi," kata Bleacher.
Studi Archer
Studi lain, Artemis Research for Crew Health and Readiness (Archer), akan mengkaji bagaimana astronaut tidur, berpikir, dan berinteraksi di ruang angkasa dalam. Anggota kru akan mengenakan perangkat pergelangan tangan, mirip dengan Fitbit, untuk memantau aktivitas dan istirahat mereka. Peneliti akan menggabungkan data tersebut dengan tes kognitif dan penilaian perilaku.
Pelacak kebugaran itu juga akan membantu NASA mempelajari bagaimana keempat astronaut menangani latihan fisik di ruang terbatas Orion, di mana peningkatan pernapasan akan meningkatkan kadar karbon dioksida.
Studi Spaceflight Standard Measures
Upaya ketiga, Spaceflight Standard Measures, memperluas program pemantauan kesehatan yang dimulai NASA di orbit rendah Bumi pada 2018. Para astronaut akan memberikan sampel darah, urin, dan air liur sebelum dan sesudah misi, serta menyelesaikan tes keseimbangan, kekuatan, dan daya tahan.
Mikrogravitasi berdampak buruk pada tulang dan otot astronaut, namun NASA ingin tahu seberapa cepat kru dapat pulih untuk melakukan pekerjaan fisik. Tak lama setelah mendarat di lepas pantai California, kru akan mengenakan pakaian antariksa dan menyelesaikan simulasi spacewalk serta rintangan untuk menilai pemulihan mereka.
Bagaimanapun, jika NASA ingin mengirim manusia dalam perjalanan berbulan-bulan ke Mars, para astronaut tersebut tidak akan memiliki fasilitas rehabilitasi untuk memulihkan kondisi fisik mereka setelah tiba.
Studi paparan radiasi
Radiasi masih menjadi salah satu faktor terbesar yang belum sepenuhnya dipahami dalam perjalanan antariksa jangka panjang. Medan magnet Bumi dan sabuk radiasi Van Allen, zona partikel bermuatan di sekitar magnetosfer planet, membantu melindungi wahana antariksa di orbit rendah seperti stasiun luar angkasa dari sebagian besar semburan matahari dan sinar kosmik. Namun, misi Artemis II akan melampaui itu, menuju lingkungan radiasi yang lebih berbahaya.
Para astronaut Artemis II akan membawa sensor radiasi personal di saku mereka, sementara detektor yang dipasang di seluruh kabin akan melacak tingkat paparan. Monitor tambahan yang dikembangkan bersama Badan Antariksa Jerman akan mengukur partikel berenergi tinggi yang diyakini menimbulkan risiko kesehatan lebih besar.
Studi AVATAR
Data radiasi juga akan mendukung salah satu eksperimen paling unik dalam misi ini: perangkat organ-on-a-chip yang berisi sel hidup dari kru.
NASA akan menempatkan chip jaringan AVATAR dalam kotak bertenaga baterai yang mengatur suhu dan distribusi nutrisi selama penerbangan. Setelah misi, para ilmuan akan menganalisis perubahan aktivitas gen dalam sel-sel individu, membandingkan sampel dari penerbangan dengan duplikatnya di Bumi.
Penelitian ini bertujuan mengungkap bagaimana radiasi antariksa dalam dan kondisi tanpa bobot mempengaruhi perkembangan sel darah. Selain itu, ini juga akan menjadi uji coba untuk menilai apakah chip tersebut dapat memprediksi kondisi kesehatan.
“Hal ini akan sangat penting untuk membangun pemahaman kita tentang tekanan yang dialami selama misi Artemis II pertama ini, dan juga kelak, saat kita membangun kehadiran berkelanjutan di Bulan dan kemudian berharap pergi ke Mars,” ujar Mark Clampin, Wakil Asisten Administrator untuk Sains NASA. “Ini merupakan suatu cara, mungkin di masa depan, bagi kita untuk membuat kit kesehatan personal yang membantu memastikan keselamatan astronaut.”