Als een sci-fi-ruimteschip niet met hyperdrive wordt geleverd, is het meestal uitgerust met slaapcapsules. In films uit 2001:A Space Odyssey tot Event Horizon, Vreemd voor passagiers, fictieve astronauten worden in "suspended animation" geplaatst om de uitgestrektheid van de ruimte te doorkruisen. Nu heeft ESA onderzocht hoe de winterslaap van de bemanning van invloed zou zijn op het ontwerp van ruimtemissies.

De menselijke winterslaap is het onderwerp geweest van eerste onderzoek binnen het ontdekkingselement van ESA's basisactiviteiten, vervolgens aanbevolen als een belangrijke "enabling technology" voor de ruimte door het Future Technology Advisory Panel van het Agentschap, wat resulteert in een toegewijd "Topical Team" in winterslaap.

Nu heeft het SciSpacE-team van het Agentschap de hulp ingeroepen van ESA's Concurrent Design Facility - een multimediafaciliteit waarmee teams van deskundigen de eerste evaluaties van voorgestelde toekomstige missies kunnen uitvoeren - om de voordelen van een menselijke winterslaap voor een reis naar een naburige planeet te beoordelen. zoals Mars.

Beginnend met een beoordeling van de huidige stand van de techniek in menselijke winterslaap, met de hulp van ESA Topical Team-wetenschappers van de Ludwig Maximilian Universiteit van München en de Universiteit van Goethe, Frankfurt, het CDF-team ging voor het eerst de mogelijke impact van winterslaap op het ontwerp van missies op systeemniveau onderzoeken. Ze namen als referentie een bestaande missiestudie om zes mensen naar Mars en terug te sturen in een tijdsbestek van vijf jaar.

"We hebben gewerkt aan het aanpassen van de architectuur van het ruimtevaartuig, zijn logistiek, bescherming tegen straling, stroomverbruik en algemeen missieontwerp, ", zegt Robin Biesbroek van het CDF.

"We hebben gekeken hoe een astronautenteam het beste in winterslaap kan worden gebracht, wat te doen in geval van nood, hoe om te gaan met menselijke veiligheid en zelfs welke impact de winterslaap zou hebben op de psychologie van het team. Ten slotte hebben we een eerste schets van de habitatarchitectuur gemaakt en een routekaart gemaakt om binnen 20 jaar een gevalideerde benadering te bereiken om mensen naar Mars te laten overwinteren."

De studie wees uit dat de massa van het ruimtevaartuig met een derde kon worden verminderd door de bemanningsverblijven te verwijderen met een vergelijkbare vermindering van verbruiksgoederen, gelijk aan enkele tonnen bespaarde massa. De winterslaap zou plaatsvinden in kleine individuele pods die als hutten zouden fungeren terwijl de bemanning wakker is.

De veronderstelling was dat een medicijn zou worden toegediend om "verdoving" te veroorzaken - de term voor de winterslaap. Als dieren in winterslaap, van de astronauten zou worden verwacht dat ze voorafgaand aan de verdoving extra lichaamsvet verwerven. Hun soft-shell pods zouden worden verduisterd en hun temperatuur sterk verlaagd om hun inzittenden af ​​te koelen tijdens hun geplande 180-daagse aarde-Mars-cruise.

De cruise-fase in winterslaap zou eindigen met een herstelperiode van 21 dagen - hoewel gebaseerd op de ervaring van de winterslaap van dieren, de verwachting zou zijn dat de bemanning geen bot- of spierverspilling zou ervaren.

Blootstelling aan straling van hoogenergetische deeltjes is een belangrijk gevaar van reizen door de diepe ruimte, maar omdat de overwinterende bemanning zoveel tijd in hun overwinteringscapsules zal doorbrengen, dan zou afscherming, zoals watercontainers, eromheen kunnen worden geconcentreerd. En uit bestaand onderzoek naar winterslaap blijkt dat het op zichzelf al een verbeterde stralingsbescherming biedt.

Maar met alle bemanningsleden voor langere tijd arbeidsongeschikt, de missie zou moeten worden ontworpen voor grotendeels autonome operaties, met optimaal gebruik van kunstmatige intelligentie en "foutdetectie, isolatie en herstel" om een ​​minimumniveau van systeemprestaties te handhaven totdat de bemanning weer tot leven kon worden gewekt.

"Sinds een tijdje wordt winterslaap voorgesteld als een baanbrekend hulpmiddel voor menselijke ruimtevaart, ", legt SciSpacE-teamleider Jennifer Ngo-Anh uit. "Als we de basisstofwisseling van een astronaut met 75% zouden kunnen verlagen – vergelijkbaar met wat we in de natuur kunnen waarnemen bij grote dieren in winterslaap, zoals bepaalde beren – zouden we een aanzienlijke massa kunnen krijgen. en kostenbesparingen, waardoor langdurige verkenningsmissies haalbaarder worden.

"En het basisidee om astronauten in een langdurige winterslaap te brengen is eigenlijk niet zo gek:een in grote lijnen vergelijkbare methode is getest en toegepast als therapie bij intensive care-traumapatiënten en degenen die al meer dan twee decennia grote operaties moeten ondergaan. De meeste grote medische centra hebben protocollen voor het induceren van hypothermie bij patiënten om hun metabolisme te verminderen om in feite tijd te winnen, patiënten in een betere conditie te houden dan ze anders zouden zijn.

“We willen hier in de toekomst op voortbouwen, door onderzoek te doen naar de hersenbanen die worden geactiveerd of geblokkeerd tijdens het begin van de winterslaap, beginnend bij dieren en overgaand naar mensen."