Dvale-astronauter ville have brug for mindre rumfartøjer

Hvis et sci-fi rumskib ikke kommer med hyperdrive, er det normalt udstyret med dvalekapsler i stedet for. I film fra 2001:A Space Odyssey to Event Horizon, fremmed for passagerer, fiktive astronauter bliver sat ind i "suspenderet animation" for at krydse det store rum. Nu har ESA undersøgt, hvordan besætningsdvale i det virkelige liv ville påvirke design af rummissioner.

Menneskelig dvale har været genstand for indledende forskning inden for Discovery-elementet af ESA's Basic Activities, derefter anbefalet som en nøgle "muliggørende teknologi" til rummet af agenturets fremtidige teknologirådgivningspanel, resulterer i et dedikeret "Topical Team" på dvale.

Nu har agenturets SciSpacE-team indkaldt ESA's Concurrent Design Facility – en multimediefacilitet, der gør det muligt for eksperthold at udføre indledende evalueringer af foreslåede fremtidige missioner – for at vurdere fordelene ved menneskelig dvale for en tur til en naboplanet, såsom Mars.

Begyndende med en vurdering af den aktuelle tilstand i menneskelig dvale, med hjælp fra ESA Topical Team-forskere fra Ludwig Maximilian Universitetet i München og Universitetet i Goethe, Frankfurt, CDF-holdet gik for første gang for at undersøge den potentielle indvirkning af dvaletilstand på missionsdesign på systemniveau. De tog som reference et eksisterende missionsstudie for at sende seks mennesker til Mars og tilbage i en femårig tidsskala.

"Vi arbejdede på at justere rumfartøjets arkitektur, dens logistik, beskyttelse mod stråling, strømforbrug og overordnet missionsdesign, " kommenterer Robin Biesbroek fra CDF.

"Vi så på, hvordan et astronauthold bedst kunne sættes i dvale, hvad skal man gøre i nødstilfælde, hvordan man håndterer menneskelig sikkerhed og endda hvilken indvirkning dvale vil have på holdets psykologi. Til sidst lavede vi en indledende skitse af habitatarkitekturen og skabte en køreplan for at opnå en valideret tilgang til at dvale mennesker til Mars inden for 20 år."

Undersøgelsen viste, at rumfartøjets masse kunne reduceres med en tredjedel ved at fjerne besætningskvarteret med en tilsvarende reduktion i forbrugsstoffer, svarende til flere tons sparet masse. Dvale ville finde sted i små individuelle bælg, der ville fungere som kahytter, mens besætningen er vågen.

Antagelsen var, at et lægemiddel ville blive indgivet for at fremkalde "torpor" - betegnelsen for dvaletilstanden. Ligesom dvaledyr, astronauterne forventes at erhverve ekstra kropsfedt forud for torpor. Deres soft-shell bælg ville blive mørkere og deres temperatur reduceret kraftigt for at afkøle deres beboere under deres forventede 180-dages Jord-Mars krydstogt.

Dvalekrydstogtsfasen ville ende med en 21 dages restitutionsperiode - selvom den er baseret på erfaringerne fra dyredvale, Forventningen ville være, at besætningen ikke ville opleve knogle- eller muskelsvind.

Strålingseksponering fra højenergipartikler er en vigtig fare ved dyb rumfart, men fordi dvalebesætningen vil bruge så meget tid i deres dvalebælge, så kunne afskærmning – såsom vandbeholdere – koncentreres omkring dem. Og eksisterende forskning i dvale viser, at det giver forbedret strålingsbeskyttelse i sig selv.

Men med hele besætningen uarbejdsdygtig i længere perioder, missionen skulle udformes til stort set autonome operationer, med optimal brug af kunstig intelligens og "fejldetektion, isolation and recovery" for at opretholde et minimumsniveau af systemets ydeevne, indtil besætningen kunne genoplives.

"I et stykke tid er dvale blevet foreslået som et spilskiftende værktøj til menneskelig rumrejse, " forklarer SciSpacE-teamleder Jennifer Ngo-Anh. "Hvis vi var i stand til at reducere en astronauts grundlæggende stofskiftehastighed med 75 % – svarende til det, vi kan observere i naturen med store dvaledyr, såsom visse bjørne – kunne vi ende med en betydelig masse og omkostningsbesparelser, gør langvarige udforskningsmissioner mere gennemførlige.

"Og den grundlæggende idé med at sætte astronauter i langvarig dvale er faktisk ikke så tosset:En bredt sammenlignelig metode er blevet testet og anvendt som terapi hos patienter med intensiv pleje og dem, der skal gennemgå større operationer i mere end to årtier. De fleste større medicinske centre har protokoller til at inducere hypotermi hos patienter for at reducere deres stofskifte for i princippet at vinde tid, holde patienterne i en bedre form, end de ellers ville være.

"Vi sigter mod at bygge videre på dette i fremtiden, ved at undersøge de hjernebaner, der aktiveres eller blokeres under påbegyndelse af dvaletilstand, begynder med dyr og går videre til mennesker."