Avaruusetäisyyssuunnitelmistamme on häiritsevä lepotila. Jos keksimme jonkinlaisen lepotilan, voimmeko hyötyä siitä saadaksesi aikaan pienemmillä avaruusaluksilla?
Euroopan avaruusjärjestö (ESA) pyrkii vastaamaan tähän kysymykseen.
ESA: lla on mitä he kutsuvat ”teemaryhmäksi”, joka työskentelee ihmisten lepotilan parissa. Aiheryhmä työskentelee Advanced Concepts -tiimin alaisuudessa, joka tutkii ideoita ja tekniikoita, joilla on pitkäaikainen merkitys ESA: n avaruuspyrkimyksille. Se on kuin poikkitieteellistä tutkimusta tukeva ajatuspankki.
Jos haluamme tulevaisuuden, jossa miehitetyt matkat muille planeetoille - tai mahdollisesti muille aurinkojärjestelmille - ovat todellisuutta, ihmisen lepotilat ovat osa sitä. Joko se, tai monisukupolven tähtilaiva, kaikilla resursseja nälkäisillä parametreilla.
ESA: n mukaan he ovat tunnistaneet torporin ja hibernaation hallitun käytön pelinmuutosteknologiana ihmisten avaruuslennoille. He myös spekuloivat, että astronautien metabolisen nopeuden alentaminen pitkillä avaruusmatkoilla ei vain säästäisi ilmaa, vettä ja ruokaa, vaan myös vähentäisi heidän alttiutta säteilyvahinkoille.
ESA käyttää heidän samanaikaista suunnittelua (CDF), multimedialaitetta, jonka avulla eri ryhmät voivat työskennellä yhdessä tutkiakseen ihmisten lepotilaa matkalle läheiselle planeetalle, todennäköisesti Marsille. Ryhmän jäsenet arvioivat nykyistä avaruusmatkustekniikkaa viisivuotiseen Mars-operaatioon, joka lähettää kuusi astronauttia punaiselle planeetalle ja takaisin. Tämä on ensimmäinen kerta, kun he ovat tutkineet hibernaation vaikutusta tehtävän suunnitteluun.
"Pyrimme säätämään avaruusaluksen arkkitehtuuria, sen logistiikkaa, säteilysuojausta, energiankulutusta ja yleistä tehtäväsuunnittelua", kommentoi Robin Biesbroek CDF: stä.
Mietittävä on paljon. Eri sci-fi-elokuvat ja -kirjat ovat tutkineet ihmisen lepotilaa, joten suurin osa meistä voi nimetä monia aiheita. Mitä psykologisia vaikutuksia siellä on? Se olisi varmasti järkyttävää, kun hibernaatit viikon, kuukauden, vuoden, jopa pidempään, ja sitten herätä jonnekin avaruuteen. Kuinka ihminen voisi valmistautua siihen?
Entä turvallisuus? Sci-fi on täynnä ihmisiä, jotka heräsivät liian aikaisin tai liian myöhään lepotilasta. Heikko ja puking, tai ehkä peitetty kylmällä hikeellä, monet päähenkilöt ovat heränneet väärään aikaan ja löytäneet elämänsä kääntyneet ylösalaisin toimintahäiriöisen lepotilan avulla.
Mutta ensin ensin.
Kuinka lepotilateknologia, jos voisimme kehittää sitä, vaikuttaisi avaruusaluksen suunnitteluun?
”Tarkastelimme, kuinka astronauttijoukot voitaisiin parhaiten siirtää lepotilaan, mitä tehdä hätätilanteissa, miten käsitellä ihmisten turvallisuutta ja jopa mitä horrostilan vaikutuksella olisi ryhmän psykologiaan. Lopuksi loimme alkuperäisen luonnoksen luontotyyppiarkkitehtuurista ja loimme etenemissuunnitelman validoidun lähestymistavan saavuttamiseksi hiirellä ihmisiin Marsiin 20 vuoden kuluessa ”, Biesbroek sanoi.
Todennäköisesti ensimmäinen asia, joka huomaa, on asumismoduulien koko. Hibernitoiva miehistö voisi hyödyntää paljon pienempää hab-moduulia kuin hereillä miehistö, kuten tämä kuva osoittaa.
Alustava tutkimus osoitti, että avaruusaluksen massa voitaisiin vähentää kolmanneksella. Miehistö hibernoituu pienissä palkoissa, jotka kaksinkertaistuvat miehistön mökkeinä hereillä. Kulutustarvikkeiden poistaminen auttaisi poistamalla useita tonneja massaa.
Tutkimuksessa tarkasteltiin 180 päivän risteilyä Marsiin. Astronautit joutuisivat levittämään ylimääräistä kehon rasvaa ennen operaatiota, ja lääke indusoi heidän lepotilansa tai torporin. He hibernoivat pimennettyjen, jäähdytettyjen palkojensa sisällä, ja kun he heräsivät, olisi 21 päivän toipumisaika.
Yksi tunnetuimmista vaaroista, joita astronautit kohtaavat pitkillä avaruuslennoilla, on säteily. Avaruudessa on runsaasti energiaa sisältäviä hiukkasia, ja miehistön suojaaminen on ensisijainen huolenaihe. Mutta koska miehistön jäsenet lepotilaan yhdessä paikassa, suojauksen suunnittelu on helpompaa. Suojaus, kuten vesisäiliöt, voitaisiin rakentaa palkojen ympärille.
Ihmisten avaruudessa tapahtuvan lepotilan taustalla oleva oletus perustuu eläinten lepotilaan. Eläinvaltiossa on kahta tyyppiä hibernaattoreita: pakottaa hibernaattorit, jotka hibernatoivat vuodessa lämpötilasta tai olosuhteista riippumatta; ja valinnaiset hibernaattorit, jotka hibernoivat vastauksena ympäristön stressitekijöihin. Monen tyyppiset eläimet hibernoivat, mukaan lukien karhut, marsupialit, lepakot, jotkut jyrsijät ja jotkut oravat.
”Hibernaatiota on ehdotettu jo jonkin aikaa pelinmuutosvälineeksi ihmisten avaruusmatkoille”, SciSpacE-tiiminvetäjä Jennifer Ngo-Anh selittää. ”Jos kykenisimme vähentämään astronautin aineenvaihdunnan nopeutta 75 prosentilla - samankaltainen kuin mitä luonnossa voidaan havaita suurten hibernoloivien eläinten, kuten tiettyjen karhun kanssa -, voimme päästä huomattaviin massa- ja kustannussäästöihin tekemällä pitkäkestoisia tutkimusmatkoja toteuttamiskelpoisempi. ”
Se on silti iso, jos. Karhun lepotila on edelleen hieman salaperäinen. He kierrättävät proteiininsa ja virtsansa hibernation aikana. Ja he voivat hibernatoida jopa 7 kuukautta menettämättä luumassaa. Muut lepotilassa olevat eläimet keskeyttävät torporinsa tyypillisillä lämpötiloilla ja sykeillä, joita kutsutaan rehevöityneiksi hermoiksi. Kuinka kaikkea tätä hoidetaan ihmisissä, laissa, joka ei luonnostaan talvehti, ei ole tiedossa.
Ihmisen lepotilaan on kuitenkin olemassa jokin lähtökohta, ja se tulee nykyaikaisesta lääketieteestä.
"Ja perusidea astronautien asettamisesta pitkäaikaiseen lepotilaan ei oikeastaan ole niin hullu: laajalti vertailukelpoinen menetelmä on testattu ja sovellettu terapiana kriittisen hoidon traumapotilailla ja potilailla, joille on tehty suuret leikkaukset yli kahden vuosikymmenen ajan", sanoi. Ngo-Anh. "Useimmissa suurimmissa lääketieteellisissä keskuksissa on protokollia potilaiden hypotermian indusoimiseksi vähentämään aineenvaihduntaa aikaansaamaan periaatteessa aikaa pitäen potilaat paremmassa kunnossa kuin muuten olisi."
Joten tutkijat eivät aloita tyhjästä. Heillä on ainakin lähtökohta, mistä tämäntyyppiset ajatuspankit ovat kyse.
"Pyrimme rakentamaan tämän tulevaisuudessa tutkimalla aivoreittejä, jotka aktivoituvat tai tukkeutuvat lepotilan aloittamisen aikana, aloittamalla eläimistä ja siirtymällä ihmisille", Ngo-Anh totesi.
Lisää:
- Lehdistötiedote: Hibernoivat astronautit tarvitsevat pienempiä avaruusaluksia
- ESA: Advanced Concepts Team; Biotekniikka: Hibernation
- JSTOR Daily: Hibernaation salaisuudet
