Впадение в спячку для путешествия на Марс.
Гибернация астронавтов может стать лучшим способом сэкономить на стоимости миссии, уменьшить размер космического корабля на треть и сохранить здоровье экипажа во время путешествия к Марсу. Исследование, проведенное под руководством Европейского Космического Агентства, предполагает, что человеческая спячка выходит за рамки научной фантастики и может стать революционным методом для космических путешествий.
При подготовке к полету на Красную планету инженеры должны предусмотреть запас пищи и воды для экипажа примерно на два года.
«Речь идет о 30 кг на астронавта в неделю, и, кроме того, необходимо учитывать радиацию, а также психические и физиологические проблемы», — объясняет Дженнифер Нго-Анх, координатор исследований и полезных нагрузок ЕКА по исследованию человека и роботов и один из авторов работы, в которой биология переплетается с инженерией.
Оцепенение во время спячки — это состояние, при котором снижается скорость метаболизма организма. Так называемая «приостановленная анимация» может быть вызвана несколькими способами, в которых процессы живого организма замедляются до такой степени, что тело не является ни живым, ни мертвым. Она является обычным механизмом у животных, которые хотят сохранить энергию.
Снижение скорости метаболизма экипажа на пути к Марсу до 25% от нормального состояния позволит значительно сократить количество припасов и размер среды обитания, что сделает длительные исследования более осуществимыми.
«Где есть жизнь, там есть и стресс», — замечает Дженнифер Нго-Анх. «Эта стратегия позволит свести к минимуму скуку, одиночество и уровень агрессии, связанные с пребыванием взаперти на космическом корабле», — добавляет она.
Имитация терапевтического оцепенения — идея введения человека в состояние спячки — применяется в больницах с 1980-х годов. Врачи могут вызывать гипотермию для снижения метаболизма во время длительных и сложных операций. Однако по сути своей это не совсем активное снижение затрат энергии. Исследования гибернации, необходимые для посещения других планет, могут предложить новые потенциальные способы ее применения для лечения пациентов на Земле.
Не разбудите медведя!
Животные впадают в спячку, чтобы пережить периоды холода и нехватки пищи или воды, снижая частоту сердечных сокращений, дыхания и других жизненно важные функции до некоторой доли от нормы при благоприятных условиях, в то время как температура тела снижается почти до температуры окружающей среды. Тихоходки, лягушки и рептилии в этом очень хороши.
Медведи, похоже, являются лучшей ролевой моделью для человеческой спячки в космосе. Они имеют схожую с нами массу тела и снижают температуру своего тела всего на несколько градусов — предел, который считается безопасным для человека. Как и медведям, астронавтам необходимо набрать дополнительный жир в организме, прежде чем впасть в спячку.
Во время спячки бурые и черные медведи уходят в свои берлоги и шесть месяцев проводят голодными и неподвижными. Если человек проводит шесть месяцев в постели, происходит значительная потеря мышечной и костной массы и повышается риск сердечной недостаточности.
«Однако исследования показывают, что весной медведи выходят из берлоги здоровыми и лишь с незначительной потерей мышечной массы. Им требуется всего около 20 дней, чтобы вернуться к нормальной жизни. Это учит нас тому, что спячка предотвращает атрофию мышц и костей и защищает от повреждения тканей», — объясняет Александр Чукер, профессор медицины в Университете Людвига Максимилиана в Мюнхене, Германия.
Снижение уровня тестостерона, по-видимому, способствует длительной спячке у млекопитающих; эстрогены у людей сильно регулируют энергетический метаболизм.
«Очень специфический и различный баланс гормонов у самок и самцов и их роль в регулировании метаболизма позволяют предположить, что женщины могут быть предпочтительными кандидатами», — добавляет Александр.
Наслаждайтесь своей капсулой.
Астронавты будут мало двигаться, но не скованы, и будут облачены в одежду, которая позволит избежать перегрева. Носимые датчики будут считывать их позу, температуру и пульс.
Каждая капсула должна быть окружена контейнерами с водой, которые выполнят роль защиты от радиации. «Гибернация действительно поможет защитить людей от вредного воздействия радиации во время полетов в дальний космос. Вдали от магнитного поля Земли повреждения, вызванные высокоэнергетическими частицами, могут привести к гибели клеток, лучевой болезни или раку», — говорит Александр.
Человеческая гибернация была рекомендована в качестве ключевой «благоприятной технологии» для космоса. Когда-то гибернация была уделом научной фантастики, но в один прекрасный день она может стать важным фактором, способствующим путешествиям в дальний космос. Гибернация будет проходить в небольших индивидуальных капсулах, которые будут служить каютами, пока экипаж бодрствует. Предполагается, что будет введен препарат, вызывающий «оцепенение» — термин, обозначающий состояние спячки. Как и впадающие в спячку животные, астронавты должны будут накапливать дополнительный жир в организме перед наступлением оцепенения. Их мягкие капсулы будут затемнены и температура в них будет значительно снижена, чтобы охладить их обитателей во время предполагаемого 180-дневного путешествия по маршруту Земля-Марс.
Поскольку экипаж будет находиться в состоянии длительного покоя, искусственный интеллект будет задействован во время аномалий и чрезвычайных ситуаций.
«Помимо контроля энергопотребления и автономных операций, бортовые компьютеры будут поддерживать оптимальную производительность космического корабля до тех пор, пока экипаж не будет разбужен», — объясняет Александр.
Безопасность бывает разная. Вода может защитить от радиации, гибернация – от психических и физических травм, а SSL сертификат – обеспечить безопасное шифрование. Кстати, последний вполне возможно приобрести.