В наших космических планах тревожное отсутствие зимней спячки. Если мы когда-нибудь обнаружим какую-то зимнюю спячку, сможем ли мы воспользоваться этим, чтобы обойтись меньшим космическим кораблем?
Европейское космическое агентство (ЕКА) работает над тем, чтобы ответить на этот вопрос.
ESA имеет то, что они называют «тематической командой», работающей над гибернацией человека. Тематическая группа работает под эгидой группы продвинутых концепций, которая изучает идеи и технологии, которые имеют долгосрочное значение для космической деятельности ЕКА. Это как мозговой центр, который поддерживает междисциплинарные исследования.
Если мы хотим, чтобы будущее, в котором командные миссии на другие планеты - или, возможно, в другие солнечные системы - было бы реальностью, то человеческая спячка будет частью этого. Либо это, либо звездный корабль нескольких поколений со всеми его ресурсоемкими параметрами.
ESA заявляет, что они «определили контролируемое использование оцепенения и гибернации как технологии, изменяющей игру для полета человека в космос». Они также предполагают, что снижение скорости метаболизма космонавтов в дальних космических путешествиях может не только сохранить воздух, воду и пищу, но и снизить их восприимчивость к радиационному повреждению.
ESA использует свое средство одновременного проектирования (CDF), мультимедийное средство, которое позволяет их различным командам работать вместе, чтобы исследовать гибернацию человека для поездки на соседнюю планету, вероятно, на Марс. Члены команды подвели итоги современной технологии космических путешествий для пятилетней миссии на Марс, по которой шесть астронавтов отправляются на красную планету и обратно. Впервые они изучили влияние гибернации на дизайн миссии.
«Мы работали над настройкой архитектуры космического корабля, его логистики, защиты от радиации, энергопотребления и общего дизайна миссии», - комментирует Робин Бисбрук из CDF.
Есть над чем подумать. Различные научно-фантастические фильмы и книги исследовали гибернацию человека, поэтому большинство из нас могут назвать многие из проблем. Какие психологические последствия будут? Конечно, было бы шокирующим находиться в спячке в течение недели, месяца, года и даже дольше, а затем пробуждаться где-то в космосе. Как человек может подготовиться к этому?
А как насчет безопасности? Научная фантастика изобилует людьми, которые проснулись слишком рано или слишком поздно от спячки. Слабые и рвотные, или, может быть, покрытые холодным потом, многие главные герои проснулись в неподходящее время и обнаружили, что их жизнь перевернулась из-за неисправной системы гибернации.
Но обо всем по порядку.
Как технология гибернации, если мы сможем ее развить, повлияет на дизайн космического корабля?
«Мы рассмотрели вопрос о том, как лучше всего задействовать команду космонавтов в спящем режиме, что делать в случае чрезвычайных ситуаций, как управлять безопасностью человека и даже какое влияние окажет спящий режим на психологию команды. Наконец, мы создали первоначальный эскиз архитектуры среды обитания и создали дорожную карту для достижения проверенного подхода к гибернации людей на Марс в течение 20 лет », - сказал Бисбрук.
Вероятно, первое, что нужно заметить, это размер модулей жилья. Как показано на этом изображении, спящий экипаж может использовать гораздо меньший хаб-модуль, чем бодрствующий экипаж.
Предварительные исследования показали, что масса космического корабля может быть уменьшена на треть. Экипаж находился в спячке в маленьких капсулах, которые в то время как бодрствовали в каютах для экипажа. Удаление расходных материалов поможет избавиться от нескольких тонн массы.
Исследование рассматривало 180-дневный круиз на Марс. Космонавтам пришлось бы добавлять лишний жир до начала полета, а лекарство вызывало бы их спячку или оцепенение. Они впадают в спячку внутри своих затемненных, охлажденных стручков, и когда они проснутся, наступит 21-дневный период восстановления.
Одной из самых известных опасностей, с которыми сталкиваются космонавты при длительных космических полетах, является радиация. Высокоэнергетические частицы изобилуют в космосе, и защита экипажа является главной задачей. Но поскольку члены экипажа будут зимовать в одном месте, это облегчает проектирование защиты. Вокруг стручков может быть установлен защитный экран, например емкости для воды.
Основное предположение о спячке человека в космосе строится вокруг спячки животных. В царстве животных существует два вида гибернаторов: обязывают зимующих, которые зимуют ежегодно независимо от температуры или условий; и факультативные спящие, которые впадают в спячку как ответ на стрессовые факторы в окружающей среде. Многие виды животных зимуют, в том числе медведи, сумчатые, летучие мыши, некоторые грызуны и некоторые белки.
«В течение некоторого времени гибернация была предложена как инструмент, изменяющий игру для космических путешествий человека», - объясняет руководитель команды SciSpacE Дженнифер Нго-Ань. «Если бы нам удалось снизить базовый уровень метаболизма у космонавта на 75% - подобно тому, что мы можем наблюдать в природе у крупных зимующих животных, таких как определенные медведи, - мы могли бы получить существенную экономию массы и затрат, выполняя долгосрочные исследовательские миссии более выполнимо ».
Это все еще большой, если, хотя. Медвежья спячка до сих пор несколько загадочна. Они перерабатывают свои белки и мочу во время зимовки. И они могут зимовать до 7 месяцев без потери костной массы. Другие зимующие животные прерывают оцепенение с периодами более типичной температуры и частоты сердечных сокращений, которые называются эвтермическим возбуждением. Как все это будет управляться у людей, вида, который не впадает в естественную спячку, неизвестно.
Однако существует некоторая предпосылка для гибернации человека, и это исходит от современной медицины.
«И основная идея перевода астронавтов в длительную зимнюю спячку на самом деле не такая уж и безумная: широко сопоставимый метод был опробован и применен в качестве терапии у пациентов с травмой в критических состояниях и тех, кто перенес серьезные операции в течение более двух десятилетий», - сказал он. Нго-Ани. «У большинства крупных медицинских центров есть протоколы для индукции гипотермии у пациентов, чтобы уменьшить их метаболизм, чтобы в основном выиграть время, держа пациентов в лучшей форме, чем они были бы».
Таким образом, исследователи не начинают с нуля. По крайней мере, у них есть отправная точка, о которой и думают эти типы мозговых центров.
«Мы стремимся развивать это в будущем, исследуя мозговые пути, которые активируются или блокируются во время начала гибернации, начиная с животных и переходя к людям», - заключил Нго-Ань.
Больше:
- Пресс-релиз: спящим космонавтам понадобится меньший космический корабль
- ESA: команда продвинутых концепций; Биоинженерия: Спячка
- JSTOR Daily: Тайны зимней спячки
