Niepokojący jest brak hibernacji w naszych planach lotów kosmicznych. Jeśli kiedykolwiek wymyślimy jakiś stan hibernacji, czy możemy skorzystać z niego, aby poradzić sobie z mniejszym statkiem kosmicznym?
Europejska Agencja Kosmiczna (ESA) pracuje nad odpowiedzią na to pytanie.
ESA ma tak zwany „zespół tematyczny” pracujący nad hibernacją ludzi. Zespół tematyczny pracuje pod kierunkiem zespołu Advanced Concepts Team, który bada pomysły i technologie, które mają długoterminowe znaczenie dla kosmicznych przedsięwzięć ESA. To jak think tank, który wspiera interdyscyplinarne badania.
Jeśli chcemy przyszłości, w której misje z załogą na inne planety - lub ewentualnie inne układy słoneczne - są rzeczywistością, to hibernacja ludzka będzie jej częścią. Albo to, albo wielopokoleniowy statek gwiezdny ze wszystkimi parametrami wymagającymi dużej ilości zasobów.
ESA twierdzi, że „zidentyfikowali kontrolowane użycie odrętwienia i hibernacji jako przełomowej technologii dla lotów kosmicznych człowieka”. Spekulują również, że obniżenie tempa metabolizmu astronautów podczas długich podróży kosmicznych może nie tylko oszczędzać powietrze, wodę i żywność, ale także zmniejszać ich podatność na uszkodzenia spowodowane promieniowaniem.
ESA korzysta ze swojego Concurrent Design Facility (CDF), narzędzia multimedialnego, które pozwala różnym zespołom współpracować, badając hibernację ludzi na wycieczkę na pobliską planetę, prawdopodobnie Mars. Członkowie zespołu dokonali przeglądu obecnej technologii podróży kosmicznych na pięcioletnią misję Marsa, która wysyła sześciu astronautów na czerwoną planetę iz powrotem. Po raz pierwszy zbadali wpływ hibernacji na projektowanie misji.
„Pracowaliśmy nad dostosowaniem architektury statku kosmicznego, jego logistyką, ochroną przed promieniowaniem, zużyciem energii i ogólnym projektem misji” - komentuje Robin Biesbroek z CDF.
Jest wiele do przemyślenia. Różne filmy science fiction i książki badały ludzką hibernację, więc większość z nas może wymienić wiele problemów. Jakie będą skutki psychologiczne? Hibernacja na tydzień, miesiąc, rok, jeszcze dłużej, a potem przebudzenie gdzieś w kosmosie byłoby szokujące. Jak człowiek mógłby się na to przygotować?
A co z bezpieczeństwem? Science fiction jest zaśmiecone ludźmi, którzy obudzili się zbyt wcześnie lub za późno po hibernacji. Słabe i wymiotujące, a może zimne poty, wielu bohaterów obudziło się w niewłaściwym czasie i odkryło, że ich życie wywróciło się do góry nogami z powodu nieprawidłowego działania systemu hibernacji.
Ale przede wszystkim.
Jak technologia hibernacji, jeśli moglibyśmy ją rozwinąć, wpłynęłaby na projekt statku kosmicznego?
„Przyjrzeliśmy się, w jaki sposób zespół astronautów można najlepiej wprowadzić w stan hibernacji, co zrobić w nagłych wypadkach, jak poradzić sobie z bezpieczeństwem ludzi, a nawet jaki wpływ ma hibernacja na psychologię zespołu. W końcu stworzyliśmy wstępny szkic architektury siedliska i stworzyliśmy mapę drogową, aby w ciągu 20 lat uzyskać potwierdzone podejście do hibernacji ludzi na Marsa ”- powiedział Biesbroek.
Prawdopodobnie pierwszą rzeczą, którą należy zauważyć, jest wielkość modułów mieszkalnych. Załoga hibernująca mogłaby wykorzystać znacznie mniejszy moduł hab niż przebudzona załoga, jak pokazuje to zdjęcie.
Wstępne badania wykazały, że masę statku kosmicznego można zmniejszyć o jedną trzecią. Załoga hibernuje w małych strąkach, które po przebudzeniu mogłyby pełnić rolę kabin. Usunięcie materiałów eksploatacyjnych pomogłoby wyeliminować kilka ton masy.
Badanie dotyczyło 180-dniowego rejsu na Marsa. Przed misją astronauci musieliby przytyć dodatkową tkankę tłuszczową, a narkotyk wywołałby ich hibernację lub odrętwienie. Hibernują w swoich ciemnych, ochłodzonych strąkach, a kiedy się obudzą, nastąpi 21-dniowy okres rekonwalescencji.
Jednym z najbardziej znanych zagrożeń dla astronautów podczas długich lotów kosmicznych jest promieniowanie. Cząsteczki wysokoenergetyczne obfitują w przestrzeń kosmiczną, a ochrona załogi jest najważniejsza. Ponieważ jednak członkowie załogi hibernują w jednym miejscu, łatwiej jest zaprojektować ochronę. Wokół strąków można zbudować osłony, takie jak pojemniki na wodę.
Podstawowe założenie hibernacji człowieka w kosmosie opiera się na hibernacji zwierząt. W królestwie zwierząt istnieją dwa rodzaje hibernatorów: obowiązkowe hibernatory, które hibernują co roku, bez względu na temperaturę i warunki; oraz fakultatywne hibernatory, które hibernują w odpowiedzi na stresory w środowisku. Wiele gatunków zwierząt hibernuje, w tym niedźwiedzie, torbacze, nietoperze, niektóre gryzonie i niektóre wiewiórki.
„Od pewnego czasu hibernacja jest proponowana jako zmieniające grę narzędzie do podróżowania w kosmosie” - wyjaśnia lider zespołu SciSpacE, Jennifer Ngo-Anh. „Gdybyśmy byli w stanie obniżyć podstawowe tempo metabolizmu astronautów o 75% - podobnie do tego, co możemy obserwować w przyrodzie z dużymi zimującymi zwierzętami, takimi jak niektóre niedźwiedzie - moglibyśmy osiągnąć znaczne oszczędności masy i kosztów, tworząc długotrwałe misje poszukiwawcze bardziej wykonalne. ”
To wciąż jest duże, jeśli. Hibernacja niedźwiedzi jest wciąż nieco tajemnicza. Podczas hibernacji przetwarzają białka i mocz. I mogą hibernować przez okres do 7 miesięcy bez utraty masy kostnej. Inne hibernujące zwierzęta przerywają odrętwienie okresami bardziej typowej temperatury i tętna, zwanymi pobudzeniami eutermicznymi. Jak to wszystko byłoby u ludzi, gatunek, który naturalnie nie hibernuje, nie jest znane.
Istnieją jednak pewne przesłanki hibernacji ludzi, które pochodzą od współczesnej medycyny.
„A podstawowa idea długotrwałego hibernacji astronautów nie jest wcale taka szalona: szeroko porównywalna metoda została przetestowana i zastosowana jako terapia u pacjentów z urazami krytycznymi i poddawanych poważnym operacjom przez ponad dwie dekady”, powiedział Ngo-Anh. „Większość dużych centrów medycznych ma protokoły wywoływania hipotermii u pacjentów, aby zredukować ich metabolizm i zasadniczo zyskać na czasie, utrzymując pacjentów w lepszej formie niż byliby w innym przypadku”.
Więc naukowcy nie zaczynają od zera. Mają przynajmniej punkt początkowy, o to właśnie chodzi w tego rodzaju think tankach.
„Naszym celem jest wykorzystanie tego w przyszłości poprzez badanie ścieżek mózgowych, które są aktywowane lub blokowane podczas inicjacji hibernacji, zaczynając od zwierząt i przechodząc do ludzi”, podsumował Ngo-Anh.
Więcej:
- Informacja prasowa: hibernujący astronauci potrzebowaliby mniejszych statków kosmicznych
- ESA: Zespół zaawansowanych koncepcji; Bioinżynieria: hibernacja
- JSTOR Daily: The Mysteries of Hibernation
