Se gli astronauti si ibernassero durante lunghi viaggi, avrebbero bisogno di veicoli spaziali più piccoli
C'è una preoccupante mancanza di ibernazione nei nostri piani spaziali. Nei film e nei libri, gli astronauti entrano ed escono regolarmente dal letargo, dalla stasi, dal sonno criogenico, dall'animazione sospesa o qualcosa del genere. Se mai riusciamo a trovare una sorta di letargo, possiamo approfittarne per cavarcela con astronavi più piccole?
L'Agenzia spaziale europea (ESA) sta lavorando per rispondere a questa domanda.
L'ESA ha quello che chiamano un 'team di discussione' che lavora sul letargo umano. Il team tematico sta lavorando sotto l'egida del Team di concetti avanzati , che studia idee e tecnologie che hanno un significato a lungo termine per le attività spaziali dell'ESA. È come un think tank che supporta la ricerca multidisciplinare.
Se vogliamo un futuro in cui le missioni con equipaggio su altri pianeti, o forse altri sistemi solari, siano una realtà, allora l'ibernazione umana ne farà parte. O quello, o a nave stellare multigenerazionale , con tutti i suoi parametri affamati di risorse.
L'ESA afferma di aver 'identificato l'uso controllato del torpore e dell'ibernazione come una tecnologia rivoluzionaria per il volo spaziale umano'. Suppongono anche che l'abbassamento del tasso metabolico degli astronauti nei lunghi viaggi spaziali potrebbe non solo conservare aria, acqua e cibo, ma anche ridurre la loro suscettibilità ai danni da radiazioni.
L'ESA sta usando il loro Struttura di progettazione simultanea (CDF), una struttura multimediale che consente ai loro diversi team di lavorare insieme, per esaminare il letargo umano per un viaggio su un pianeta vicino, probabilmente Marte. I membri del team hanno fatto il punto sull'attuale tecnologia di viaggio spaziale per una missione quinquennale su Marte che invia sei astronauti sul pianeta rosso e ritorno. Questa è la prima volta che studiano l'impatto che l'ibernazione potrebbe avere sulla progettazione della missione.
'Abbiamo lavorato sulla regolazione dell'architettura del veicolo spaziale, della sua logistica, della protezione contro le radiazioni, del consumo energetico e del design generale della missione', commenta Robin Biesbroek del CDF.
C'è molto a cui pensare. Vari film e libri di fantascienza hanno esplorato il letargo umano, quindi la maggior parte di noi può citare molti dei problemi. Quali effetti psicologici ci saranno? Sarebbe sicuramente scioccante restare in letargo per una settimana, un mese, un anno, anche di più, e poi risvegliarsi da qualche parte nello spazio. Come potrebbe un essere umano prepararsi per questo?
E per quanto riguarda la sicurezza? La fantascienza è piena di persone che si sono svegliate troppo presto, o troppo tardi, dal letargo. Deboli e vomitanti, o forse coperti di sudore freddo, molti protagonisti si sono svegliati nel momento sbagliato e hanno trovato la loro vita sconvolta da un sistema di ibernazione malfunzionante.
Ma prima le cose principali.
In che modo la tecnologia dell'ibernazione, se potessimo svilupparla, influenzerebbe il design delle astronavi?
“Abbiamo esaminato il modo migliore per mettere in letargo una squadra di astronauti, cosa fare in caso di emergenza, come gestire la sicurezza umana e persino quale impatto avrebbe l'ibernazione sulla psicologia della squadra. Alla fine abbiamo creato uno schizzo iniziale dell'architettura dell'habitat e creato una tabella di marcia per raggiungere un approccio convalidato per l'ibernazione degli esseri umani su Marte entro 20 anni', ha affermato Biesbroek.
Probabilmente la prima cosa da notare è la dimensione dei moduli abitativi. Un equipaggio in letargo potrebbe utilizzare un modulo hab molto più piccolo di un equipaggio sveglio, come illustra questa immagine.
Un modulo abitativo di riferimento per una missione su Marte con equipaggio rispetto al suo equivalente basato sull'ibernazione. Credito immagine: NASA
Lo studio preliminare ha mostrato che la massa del veicolo spaziale potrebbe essere ridotta di un terzo. L'equipaggio andava in letargo in piccoli baccelli che fungevano anche da cabine per l'equipaggio da sveglio. La rimozione dei materiali di consumo aiuterebbe eliminando diverse tonnellate di massa.
Una sezione trasversale del modulo di ibernazione che mostra i singoli alloggi che fungerebbero anche da capsule di ibernazione durante la fase di crociera. I pod dal guscio morbido avrebbero controlli termici individuali e isolamento flessibile, con una ventola per far circolare l'aria e controllare l'umidità per prevenire la condensa quando la temperatura si abbassa durante il letargo. I baccelli sarebbero anche ben schermati contro le radiazioni. (1) alloggio equipaggio privato, (8) sistema di supporto vitale e stivaggio, (10) spazio di circolazione. Credito immagine: ESA
Lo studio ha esaminato una crociera di 180 giorni su Marte. Gli astronauti dovrebbero mettere su grasso corporeo extra prima della missione e un farmaco indurrebbe il loro letargo, o torpore. Sarebbero andati in letargo all'interno dei loro baccelli oscurati e raffreddati e quando si sarebbero svegliati ci sarebbe stato un periodo di recupero di 21 giorni.
Uno dei pericoli più noti che gli astronauti devono affrontare durante lunghi voli spaziali sono le radiazioni. Le particelle ad alta energia abbondano nello spazio e proteggere l'equipaggio è una preoccupazione primaria. Ma poiché i membri dell'equipaggio sarebbero in letargo in un punto, è più facile progettare la protezione. Schermature, come contenitori per l'acqua, potrebbero essere costruite attorno ai baccelli.
Aree funzionali del modulo di ibernazione: (1) alloggio equipaggio privato, (2) esercizio fisico, (3) igiene e rifiuti, (4) sala da pranzo e guardaroba, (5) postazione di lavoro, (6) cambusa e cibo, (7) forniture mediche , (8) sistemi di supporto vitale e stivaggio, (9) forniture operative e di manutenzione. In generale, l'habitat è suddiviso in due zone di volumi abitabili: gli alloggi dell'equipaggio che vengono utilizzati durante l'intera durata della missione, e i volumi destinati a reparto e postazione di lavoro, preparazione e consumo dei cibi, raccolta e igiene dei rifiuti, esercizio, medico, operativo e scopi di manutenzione che vengono utilizzati solo durante il tempo in cui l'equipaggio è sveglio e attivo. Credito immagine: ESA
L'assunto di base dietro il letargo umano nello spazio è costruito attorno al letargo animale. Ci sono due tipi di ibernatori nel regno animale: ibernatori obbligati che vanno in letargo ogni anno indipendentemente dalla temperatura o dalle condizioni; e ibernatori facoltativi che vanno in letargo come risposta ai fattori di stress nell'ambiente. Molti tipi di animali vanno in letargo, tra cui orsi, marsupiali, pipistrelli, alcuni roditori e alcuni scoiattoli.
“Da un po' di tempo il letargo è stato proposto come strumento rivoluzionario per i viaggi spaziali umani ', spiega Jennifer Ngo-Anh, capo del team di SciSpacE. 'Se fossimo in grado di ridurre il tasso metabolico di base di un astronauta del 75%, simile a quello che possiamo osservare in natura con grandi animali in letargo come alcuni orsi, potremmo ottenere notevoli risparmi di massa e costi, effettuando missioni di esplorazione di lunga durata. più fattibile».
Questo è ancora un grande se, però. Il letargo dell'orso è ancora un po' misterioso. Riciclano le loro proteine e le loro urine durante il letargo. E possono andare in letargo fino a 7 mesi senza perdere massa ossea. Altri animali in letargo interrompono il loro torpore con periodi di temperatura e frequenza cardiaca più tipici chiamati risvegli eutermici. Non è noto come tutto questo verrebbe gestito negli esseri umani, una specie che non va in letargo naturalmente.
Tuttavia, c'è qualche premessa per il letargo umano, e questo deriva dalla medicina moderna.
'E l'idea di base di mettere gli astronauti in letargo di lunga durata non è in realtà così folle: un metodo ampiamente comparabile è stato testato e applicato come terapia in pazienti traumatizzati in terapia intensiva e quelli che devono subire importanti interventi chirurgici per più di due decenni', ha affermato Ngo-Anh. 'La maggior parte dei principali centri medici ha protocolli per indurre l'ipotermia nei pazienti a ridurre il loro metabolismo per guadagnare sostanzialmente tempo, mantenendo i pazienti in una forma migliore di quanto sarebbero altrimenti'.
Quindi i ricercatori non iniziano da zero. Hanno almeno un punto di partenza, che è ciò di cui trattano questi tipi di think tank.
“Miriamo a costruire su questo in futuro , ricercando i percorsi cerebrali che vengono attivati o bloccati durante l'inizio del letargo, iniziando dagli animali e procedendo verso le persone', ha concluso Ngo-Anh.
Di più:
- Comunicato stampa: Gli astronauti in letargo avrebbero bisogno di veicoli spaziali più piccoli
- QUESTO: Team di concetti avanzati; Bioingegneria: ibernazione
- JSTOR Giornaliero: I misteri dell'ibernazione