A jelenleg rendelkezésünkre álló meghajtási technológiák alkalmazása mellett körülbelül hét hónapig tart, hogy az emberek eljussanak a Marsra. Mivel nem valószínű, hogy belátható időn belül megjelenik egy olyan űrhajómotor, amely lényegesen lerövidítheti az utazás idejét, azt kell megoldani, hogy az asztronauták épségben elérjenek a célig. (A visszaút már más kérdés, aminek esélyeiről itt lehet olvasni .)
Számos oka van, hogy a Marsra való utazás miért lehet halálos az emberek számára. Ezek közül néhány tétel a káros űrsugárzás, az űrpszichózis és az űratrófia (sorvadás). Az ESA nemrégiben közzétett tanulmányának eredményei azonban arra mutatnak, hogy ezeket a problémákat enyhíteni lehet, ha az embereket hibernált állapotba helyezik. Az emberi hibernáció nem csupán tudományos fantasztikum. Ez egy olyan probléma, amelyet csak különféle szakterületek és tudományágak tudósai együttműködve oldhatnak meg, és ha eredményre jutnak, az óriási potenciális haszonnal járhat az emberiség számára. A kutatások azt mutatják ugyanis, hogy az alacsony metabolikus állapot kiváltása lelassíthatja a betegségeket és előnyöket nyújthat a gyógyuláshoz. Arra is vannak bizonyítékok, hogy hibernációban a szervezet jobban ellenállna a kozmikus sugárzás káros hatásainak is.
Kevesebb élettérrel minden egyszerűbb
A hibernált embereknek nincs szükségük szórakozásra vagy testmozgásra, aminek óriási előnyei vannak. A természetben az állatok nem szenvednek negatív fizikai mellékhatásoktól, például nem következik be izomsorvadás a téli álmuk (tudományos nevén topor) alatt. Továbbá a hosszú nyugalmi állapotban nem jelentkeznek negatív mentális hatások sem, azaz nem kell aggódnunk az elszigeteltség miatti zavarok vagy az űrpszichózis miatt. Az ESA vizsgálatának legfontosabb megállapítása az, hogy a hibernációt alkalmazó küldetések sokkal kevesebb fizikai helyet kívánnának, mint amire a normál körülmények mellett szükség volna. Az űrügynökség tervezőcsapatai (a CDF és a SciSpacE) azt vizsgálták, hogy egy hat embert a Marsra szállító és a Földre öt éven belül visszajuttató misszióban milyen szerepe lehet a hibernálásnak.
"Dolgoztunk az űrhajó architektúrájának, logisztikájának, a sugárzás elleni védelemnek, az energiafogyasztásnak és az általános küldetés-tervezésnek a kiigazításán. Megvizsgáltuk, hogyan lehet az űrhajósok csapatát a legjobban hibernálni, mit tegyünk vészhelyzet esetén, hogyan kezeljük az emberi biztonságot, és még azt is, hogy a hibernáció milyen hatással lenne a csapat pszichológiájára. Végül elkészítettük az űrhajó létfenntartó részlegének architektúráját és egy útitervet, amely elvezethet oda, hogy hibernált embereket küldhessünk a Marsra 20 éven belül " - közölte Robin Biesbroek , a CDF vezető kutatója.
A CDF azt feltételezte, hogy az űrhajósokat gyógyszerek segítségével hibernált állapotba hozzák, és egy saját egyedi "puha héjú hüvelyben" helyezik el őket. A hüvelyeket elsötétítik és lehűtik, és az űrhajósok testét a Föld és a Mars közötti 180 napos utazás nagy részében ezen az alacsony hőmérsékleten tartják. A hibernálás előtt a személyzetnek extra testzsírt kell felszednie, ugyanúgy, mint a hibernáló állatoknak a vadonban. Az űrhajósok a felébredés után egy 21 napos regenerációs időszakon mennek keresztül, hogy szervezetüknek legyen ideje helyreállítania magát. A hibernáció további hozadéka, hogy ebben az állapotban jobban meg tudják védeni az űrhajósokat a káros sugárzástól , amely a mélyűrben való utazás egyik fő veszélye. A legénység a küldetés nagy részét a hüvelyében töltené, amelyet speciális árnyékolással lehet ellátni.
5.-es biológiakvíz: hány veséje van egy embernek? – 10 kérdés az emberi testről
A CDF szerint azonban az emberi hibernációt alkalmazó missziók egyik kihívása, hogy nagyrészt automatizálni kell a folyamatokat. Ehhez egy olyan mesterséges intelligencia-rendszert kell létrehozni, amely technikai kérdésekkel foglalkozik addig, amíg a személyzet nincs tudatos állapotban. Fontos szempont a tanulmány szerint az is, hogy a hibernációs technológia lehetővé teszi az űrhajók tömegének egyharmaddal való csökkentését, mivel a legénységnek nem lesz szüksége nagy élettérre , nem beszélve a több tonna fogyóeszközről.
A legnagyobb bökkenőt persze az jelenti, hogy jelenleg nem áll rendelkezésre bevált technológia, amely az embereket hibernált állapotba juttatná. Ez azonban hamarosan változhat. Ha ugyanis sikerülne egy űrhajós alapvető anyagcseréjét 75 százalékkal csökkenteni - hasonlóan ahhoz, amit megfigyelhetünk a természetben hibernáló állatoknál, például bizonyos medvéknél -, azzal jelentős tömeg- és költségmegtakarítást érhetnének el, és hosszabb távú felderítő missziók is megvalósíthatóvá válhatnának.
"Az űrhajósok hosszú távú hibernációba helyezésének gondolata valójában nem annyira őrült. Nagyon hasonlít egy széles körben két évtizede használt módszerre, amelyet az intenzív osztályokon ápolt egyes betegek és a nagy műtéteket átesettek esetében használnak az orvosok. A legtöbb nagy egészségügyi központnak vannak olyan protokolljai , amelyek a betegek hipotermiájának kiváltására irányulnak, hogy anyagcseréjük csökkentésével időt nyerjenek, és a betegek jobb állapotban maradjanak, mint egyébként lennének. Erre építve megvizsgáljuk azokat az agyi útvonalakat, amelyek aktiválódnak vagy blokkolódnak a hibernáció megkezdésekor" - fejtette ki a SciSpacE teamvezetője Jennifer Ngo-Anh.
A raphe pallidus csodája
A hibernáció és a téli álom (topor) kialakulását számos kutatóhelyen igyekeznek feltárni. A legfigyelemreméltóbb eredményt talán Matteo Cerri érte el a Bolognai Egyetemen. Rájött, hogy a válasz a raphe pallidusnak nevezett agyi idegsejtek kis csoportjában rejlik, amelyeknek fontos szerepük van a hőszabályozásban és a hideg elleni védelemben. Mivel a hibernáció alatt drámaian lecsökken az anyagcsere, valószínűleg ezt a folyamatot hormonális és agyi mechanizmusok indítják be.
Ennek bizonyítására már 2013-ban elvégeztek egy kísérletet patkányokon (amelyek köztudottan nem alszanak téli álmot). Vegyianyagokkal megakadályozták a raphe pallidus idegsejtjeinek aktivitását, hogy biológiai választ váltsanak ki a testhőmérséklet csökkentésének ellensúlyozására. A patkányokat ezután sötét, hűvös helyiségbe helyezték és magas zsírtartalmú étrenden tartották, azaz olyan körülményeket teremtettek, amelyekről ismert, hogy az alacsonyabb metabolizmushoz kapcsolódnak. A védelmi idegsejtek hat órán át történő leállítása aztán drasztikus hőmérsékleti csökkenést okozott a patkányok agyában. A szívfrekvencia és vérnyomás is csökkent. Végül agyhullám-mintázataik elkezdtek arra hasonlítani, amelyet természetes hibernációban lévő állatoknál rögzítettek. A legjobb az egészben az volt, hogy a kezelés abbahagyása után a patkányok egy napon belül felépültek és nem mutattak semmilyen rendellenes viselkedést.
Ez is érdekelhet
A nem hibernáló állatokban a torpor kiváltására irányuló korábbi kísérletek kudarcot vallottak, Cerri tanulmánya azonban bizonyította, hogy a raphe pallidus idegsejtek gátlása elengedhetetlen az ilyen állapot kialakulásához. Ez csak egy apró lépés az emberi hibernáció felé, amelynek gyakorlati megvalósulása még a láthatáron sincs, de már fokozatosan körvonalazódnak azok a molekuláris és idegi tényezők, amelyek ezt az állapotot potenciálisan lehetővé teszik. Leopold Summerer, az Európai Űrügynökség fejlett koncepciókkal foglalkozó csoportjának vezetője már évekel ezelőtt kifejtette , hogy reményteljesnek tartja az emberi hibernáció jövőjét."Úgy látjuk, hogy a tudomány elég fejlett ahhoz, hogy a sci-fi egy részét a tudományos valóság birodalmába helyezze." Ha az ESA ígéretét vesszük alapul, akkor húsz év múlva bizonyosodhatunk meg arról, hogy e reménykedés megalapozott volt-e.
