Det finns en störande brist på viloläge i våra rymdvägsplaner. Om vi någonsin räknar ut någon form av viloläge, kan vi dra nytta av det för att komma förbi med mindre rymdskepp?
Europeiska rymdorganisationen (ESA) arbetar för att besvara den frågan.
ESA har vad de kallar ett ”ämnesgrupp” som arbetar med mänsklig viloläge. Ämnesgruppen arbetar under paraplyet av Advanced Concepts-teamet, som studerar idéer och tekniker som är av långsiktig betydelse för ESA: s rymdavsiktliga insatser. Det är som en tankesmink som stöder tvärvetenskaplig forskning.
Om vi vill ha en framtid där besättningsuppdrag till andra planeter - eller eventuellt andra solsystem - är en verklighet, kommer människans viloläge vara en del av det. Antingen det, eller ett månggenererande stjärnfartyg, med alla dess resurshungande parametrar.
ESA säger att de har "identifierat den kontrollerade användningen av torpor & viloläge som en speländrande teknik för mänsklig rymdflukt." De spekulerar också att att sänka metabolismhastigheten för astronauter på långa rymdresor inte bara kunde spara luft, vatten och mat, utan också minska deras mottaglighet för strålskador.
ESA använder sin Concurrent Design Facility (CDF), en multimediaanläggning som gör att deras olika team kan arbeta tillsammans, för att undersöka mänsklig viloläge för en resa till en närliggande planet, troligt Mars. Teammedlemmarna tog reda på aktuell rymdreseteknologi för ett femårigt Mars-uppdrag som skickar sex astronauter till den röda planeten och tillbaka. Detta är första gången de har studerat påverkan som viloläge kan ha på uppdragsdesign.
"Vi arbetade med att anpassa rymdskeppets arkitektur, dess logistik, skydd mot strålning, strömförbrukning och övergripande uppdragsdesign," kommenterar Robin Biesbroek från CDF.
Det finns mycket att tänka på. Olika sci-fi filmer och böcker har undersökt mänsklig dvala, så de flesta av oss kan namnge många av frågorna. Vilka psykologiska effekter kommer det att bli? Det skulle säkert vara chockerande att vila i en vecka, en månad, ett år, ännu längre, och sedan vakna någonstans ute i rymden. Hur kan en människa eventuellt förbereda sig för det?
Och hur är det med säkerhet? Sci-fi är full av människor som vaknade för tidigt eller för sent från viloläge. Svaga och pukande, eller kanske täckta av en kall svett, många protagonister har vaknat vid fel tidpunkt och hittat att deras liv vändes upp och ned av ett felaktigt viloläge.
Men först saker först.
Hur skulle dvaleteknologi, om vi kunde utveckla den, påverka rymdskeppens design?
”Vi tittade på hur ett astronautlag bäst kan sättas i viloläge, vad man ska göra i nödsituationer, hur man ska hantera mänsklig säkerhet och till och med vilken påverkan viloläge skulle ha på psykologin i teamet. Slutligen skapade vi en inledande skiss av livsmiljöarkitekturen och skapade en färdplan för att uppnå en validerad strategi för att vila människor till Mars inom 20 år, ”sa Biesbroek.
Förmodligen är det första man märker storleken på bostadsmoduler. En vilande besättning skulle kunna använda en mycket mindre hab-modul än en vaken besättning, som denna bild illustrerar.
Den preliminära studien visade att rymdskeppets massa kunde minskas med en tredjedel. Besättningen skulle vila i små skidor som skulle fungera som hytter för besättningen medan de är vakna. Avlägsnande av förbrukningsartiklar skulle hjälpa till genom att eliminera flera ton massa.
Studien tittade på en 180 dagars kryssning till Mars. Astronauterna skulle behöva lägga på extra kroppsfett före uppdraget, och ett läkemedel skulle förorsaka deras viloläge, eller torpor. De skulle viloläge i sina mörkare, kylda skida, och när de vaknade skulle det bli en 21 dagars återhämtningsperiod.
En av de mest kända farorna som astronauter står inför på långa rymdflyg är strålning. Högenergipartiklar finns i överflöd i rymden, och att skydda besättningen är ett primärt problem. Men eftersom besättningsmedlemmarna skulle vila på en plats, gör det det lättare att utforma skyddet. Avskärmning, som vattenbehållare, kan byggas runt baljorna.
Det grundläggande antagandet bakom mänsklig dvala i rymden är byggd kring djurens viloläge. Det finns två typer av viloläge i djurriket: tvinga viloläggare som vilar varje år oavsett temperatur eller förhållanden; och fakultativa viloläge som vilar som ett svar på stressfaktorer i miljön. Många typer av djur vilar, inklusive björnar, pungdjur, fladdermöss, vissa gnagare och några ekorrar.
”I ett tag har viloläge föreslagits som ett speländrande verktyg för mänsklig rymdresa,” förklarar SciSpacE-teamledaren Jennifer Ngo-Anh. "Om vi kunde reducera en astronauts grundläggande ämnesomsättning med 75% - liknande det vi kan observera i naturen med stora vilande djur som vissa björnar - skulle vi kunna sluta med betydande mass- och kostnadsbesparingar och göra långsiktiga utforskningsuppdrag mer genomförbart. ”
Det är dock fortfarande ett stort om. Björnsdvalen är fortfarande något mystisk. De återvinner sina proteiner och urinen medan de är i viloläge. Och de kan vila i upp till 7 månader utan att förlora benmassa. Andra vilande djur avbryter deras torp med perioder med mer typisk temperatur och hjärtfrekvens som kallas euthermiska arousals. Hur allt detta skulle hanteras hos människor, en art som inte naturligt vilar, är okänt.
Det finns dock en viss premiss för mänsklig viloläge, och det kommer från modern medicin.
"Och den grundläggande idén att sätta astronauter i viloläge i lång tid är faktiskt inte så galen: en i stort sett jämförbar metod har testats och tillämpats som terapi i traumapatienter med kritisk vård och de som kommer att genomgå stora operationer i mer än två decennier," sade icke-statliga organisationer Anh. "De flesta stora medicinska centra har protokoll för att inducera hypotermi hos patienter för att minska deras ämnesomsättning för att i princip få tid, vilket håller patienterna i bättre form än de annars skulle vara."
Så forskare börjar inte från början. De har åtminstone en utgångspunkt, vilket är vad dessa typer av tankesmedlar handlar om.
"Vi strävar efter att bygga vidare på detta i framtiden genom att undersöka hjärnvägarna som aktiveras eller blockeras under initiering av viloläge, börjar med djur och fortsätter till människor," avslutade Ngo-Anh.
Mer:
- Pressmeddelande: Viloläge astronauter skulle behöva mindre rymdfarkoster
- ESA: Advanced Concepts Team; Bioingenjör: viloläge
- JSTOR Daily: The Mysteries of Hibernation
