V naših načrtih za vesolje je moteče pomanjkanje mirovanja. V filmih in knjigah astronavti redno prihajajo in izstopajo iz hibernacije – ali staze, ali kriogenega spanja, ali začasno animacije ali kaj podobnega –. Če bomo kdaj ugotovili nekakšno hibernacijo, ali jo lahko izkoristimo za obvladovanje manjših vesoljskih plovil?
Evropska vesoljska agencija (ESA) si prizadeva odgovoriti na to vprašanje.
ESA ima tako imenovano 'tematsko skupino', ki se ukvarja s človeško hibernacijo. Tematska ekipa deluje pod okriljem Ekipa za napredne koncepte , ki preučuje ideje in tehnologije, ki so dolgoročno pomembne za vesoljska prizadevanja ESA. Je kot think tank, ki podpira multidisciplinarne raziskave.
Če želimo prihodnost, v kateri bodo misije s posadko na druge planete – ali morda druge sončne sisteme – realnost, bo človeško prezimovanje del tega. Ali to, ali a večgeneracijska zvezdna ladja , z vsemi parametri, ki potrebujejo vire.
ESA pravi, da so 'nadzorovano uporabo utrujenosti in hibernacije prepoznali kot tehnologijo, ki spreminja igro za človeški vesoljski polet.' Špekulirajo tudi, da bi znižanje stopnje presnove astronavtov na dolgih vesoljskih potovanjih ne le ohranilo zrak, vodo in hrano, ampak bi tudi zmanjšalo njihovo dovzetnost za poškodbe zaradi sevanja.
ESA jih uporablja Funkcija sočasnega oblikovanja (CDF), multimedijski objekt, ki omogoča njihovim različnim ekipam, da sodelujejo, da preučijo človeško hibernacijo za potovanje na bližnji planet, verjetno Mars. Člani ekipe so pregledali trenutno tehnologijo vesoljskega potovanja za petletno misijo na Mars, ki pošlje šest astronavtov na rdeči planet in nazaj. To je prvič, da so preučevali vpliv, ki bi ga lahko imela hibernacija na načrtovanje misije.
'Delali smo na prilagajanju arhitekture vesoljskega plovila, njegove logistike, zaščite pred sevanjem, porabe energije in celotne zasnove misije,' komentira Robin Biesbroek iz CDF.
Veliko je za razmišljati. Različni znanstvenofantastični filmi in knjige so raziskali človeško hibernacijo, zato lahko večina od nas poimenuje številna vprašanja. Kakšni bodo psihološki učinki? Zagotovo bi bilo šokantno prezimiti teden, mesec, leto, celo dlje, nato pa se prebuditi nekje v vesolju. Kako bi se človek sploh lahko pripravil na to?
Kaj pa varnost? Znanstvena fantastika je polna ljudi, ki so se prezgodaj ali prepozno zbudili iz zimskega spanja. Oslabljen in bruhajoč ali morda prekrit s hladnim znojem se je marsikateri protagonist prebudil ob napačnem času in ugotovil, da se jim je življenje obrnilo na glavo zaradi okvarjenega sistema mirovanja.
Ampak najprej stvari.
Kako bi tehnologija mirovanja, če bi jo lahko razvili, vplivala na oblikovanje vesoljske ladje?
»Pregledali smo, kako bi lahko astronavtsko ekipo najbolje spustili v hibernacijo, kaj storiti v nujnih primerih, kako ravnati z varnostjo ljudi in celo kakšen vpliv bi hibernacija imela na psihologijo ekipe. Končno smo ustvarili začetno skico arhitekture habitata in izdelali načrt za dosego potrjenega pristopa k prezimovanju ljudi na Mars v 20 letih,« je dejal Biesbroek.
Verjetno je prva stvar, ki jo opazite, velikost stanovanjskih modulov. Posadka v mirovanju bi lahko uporabila veliko manjši modul stanovanja kot budna posadka, kot prikazuje ta slika.
Referenčni bivalni modul za misijo na Mars s posadko v primerjavi z njegovim ekvivalentom, ki temelji na hibernaciji. Avtor slike: NASA
Preliminarna študija je pokazala, da bi lahko maso vesoljskega plovila zmanjšali za eno tretjino. Posadka bi prezimovala v majhnih podih, ki bi služile kot kabine za posadko, medtem ko bi bila budna. Odstranitev potrošnega materiala bi pomagala z odpravo več ton mase.
Prerez skozi modul mirovanja, ki prikazuje posamezne četrti, ki bi med fazo križarjenja služili kot hibernacijski moduli. Stroki z mehko lupino bi imeli individualne termične kontrole in fleksibilno izolacijo, z ventilatorjem za kroženje zraka in nadzorom vlažnosti, da bi preprečili kondenzacijo, ko se temperatura med mirovanjem zniža. Stroki bi bili tudi dobro zaščiteni pred sevanjem. (1) zasebne prostore za posadko, (8) sistem za vzdrževanje življenja in odlaganje, (10) prostor za kroženje. Zasluge slike: ESA
Študija je obravnavala 180-dnevno križarjenje na Mars. Astronavti bi morali pred misijo nanesti dodatno telesno maščobo, zdravilo pa bi povzročilo njihovo hibernacijo ali utrujenost. Hibernirali so v svojih zatemnjenih, ohlajenih strokih, in ko bi se prebudili, bi bilo obdobje okrevanja 21 dni.
Ena najbolj znanih nevarnosti, s katerimi se soočajo astronavti na dolgih vesoljskih poletih, je sevanje. V vesolju je veliko visokoenergetskih delcev in zaščita posadke je glavna skrb. Ker pa bi člani posadke prezimovali na enem mestu, je lažje načrtovati zaščito. Okoli strokov bi lahko zgradili zaščito, kot so posode za vodo.
Funkcionalna področja modula hibernacije: (1) zasebne prostore za posadko, (2) telovadba, (3) higiena in odpadki, (4) jedilnica in garderoba, (5) delovna postaja, (6) kuhinja in hrana, (7) medicinski material , (8) sistemi za vzdrževanje življenja in odlaganje, (9) zaloge za delovanje in vzdrževanje. Na splošno je habitat razdeljen na dve coni bivalnih volumnov: prostori za posadko, ki se uporabljajo med celotnim trajanjem misije, in prostornine za garderobo in delovno postajo, pripravo in prehranjevanje hrane, zbiranje odpadkov in higieno, telovadbo, medicinsko, operativno in vzdrževalne namene, ki se uporabljajo samo v času, ko je posadka budna in aktivna. Zasluge slike: ESA
Osnovna predpostavka za človeško hibernacijo v vesolju je zgrajena okoli prezimovanja živali. V živalskem kraljestvu obstajata dve vrsti hibernatorjev: obvezni prezimovalci, ki prezimujejo letno, ne glede na temperaturo ali pogoje; in fakultativni hibernatorji, ki prezimujejo kot odziv na stresorje v okolju. Mnoge vrste živali prezimujejo, vključno z medvedi, torbari, netopirji, nekateri glodalci in nekatere veverice.
»Že nekaj časa je bilo prezimovanje predlagano kot orodje za spreminjanje igre za človeška vesoljska potovanja ,« pojasnjuje vodja ekipe SciSpacE Jennifer Ngo-Anh. »Če bi lahko zmanjšali osnovno presnovo astronavta za 75 % – podobno kot lahko opazimo v naravi pri velikih prezimujočih živalih, kot so nekateri medvedi – bi lahko na koncu prihranili pri masi in stroških, kar bi naredilo dolgotrajne raziskovalne misije. bolj izvedljivo.'
Vendar je to še vedno veliko če. Hibernacija medveda je še vedno nekoliko skrivnostna. Med hibernacijo reciklirajo svoje beljakovine in urin. In lahko prezimujejo do 7 mesecev brez izgube kostne mase. Druge živali, ki prezimujejo, svojo utrujenost prekinejo z obdobji bolj značilne temperature in srčnega utripa, imenovanimi evtermična vzburjenja. Kako bi vse to obvladali pri ljudeh, vrsti, ki naravno ne prezimuje, ni znano.
Vendar pa obstaja nekaj predpostavk za človeško hibernacijo, in to izhaja iz sodobne medicine.
'In osnovna ideja, da astronavte spravite v dolgotrajno hibernacijo, pravzaprav ni tako nora: na splošno primerljiva metoda je bila preizkušena in uporabljena kot terapija pri bolnikih s travmo v kritični oskrbi in pri tistih, ki bodo podvrženi večjim operacijam že več kot dve desetletji,' je dejal. Ngo-Anh. 'Večina večjih medicinskih centrov ima protokole za induciranje hipotermije pri bolnikih, da bi zmanjšali njihov metabolizem, da bi v bistvu pridobili čas in ohranili bolnike v boljši formi, kot bi bili sicer.'
Torej raziskovalci ne začenjajo iz nič. Imajo vsaj izhodišče, kar je tisto, kar so te vrste možganskih trustov.
'Nameravamo gradite na tem v prihodnosti , z raziskovanjem možganskih poti, ki se aktivirajo ali blokirajo med uvedbo hibernacije, začenši z živalmi in nadaljujejo do ljudi,« je zaključil Ngo-Anh.
Več:
- Izjava za javnost: Hibernirajoči astronavti bi potrebovali manjše vesoljsko plovilo
- TO: Ekipa za napredne koncepte; Bioinženiring: Hibernacija
- JSTOR dnevno: Skrivnosti hibernacije