Dopóki ograniczeni jesteśmy prawami dynamiki musimy liczyć się z tym, że podróże kosmiczne będą bardzo czasochłonne i kosztowne. Niestety, nasze organizmy nie tolerują przeciążeń związanych z przyspieszeniem (a następnie hamowaniem) statku kosmicznego do prędkości, które umożliwiłyby szybki transfer na orbitę sąsiadującej planety.
Nawet gdyby było to dla nas znośne, nie dysponujemy jeszcze wystarczająco wydajnym i bezpiecznym silnikiem. Dotychczasowe osiągnięcia rocket science nie wniosły wiele nowego do podróży kosmicznych od ponad 50 lat. Z równania Ciołkowskiego (radziecki uczony polskiego pochodzenia) sprzed ponad stu lat wynika, że przynajmniej 80% masy obiektu uciekającego z ziemskiej grawitacji powinno stanowić paliwo zasilające silniki odrzutowe tego obiektu.
Dura lex, sed lex… Mimo ponad 100 lat na karku równanie wciąż obowiązuje i jest solą w oku planistów kosmicznych podróży. Trudno pogodzić marzenie o kosmicznej eksploracji z niewyobrażalnymi wręcz kosztami jego realizacji. Najprostszym rozwiązaniem jest maksymalnie ograniczyć masę ładunku zabieranego na pokład. Niestety, w konsekwencji podróż staje się raczej rzadką przyjemnością.
Na wielu filmach sci-fi niedogodności lotu międzyplanetarnego rozwiązane są przez uśpienie kosmonautów na czas podróży. Pogrążeni w hibernacji pasażerowie nie są świadomi upływających tygodni a ich podstawowe potrzeby życiowe są zminimalizowane przez znacznie spowolniony metabolizm. Nad ich zdrowiem czuwa w pełni autonomiczna aparatura medyczna pilnując ledwie wyczuwalnego pulsu i podając kroplówką miksturę bogatą w wartości odżywce. Brzmi jak fantastyka naukowa?
Ellen Ripley po wyrzuceniu Obcego z pokładuNostromo zapadła w sen na prawie 60 lat!
Torpor, bo tak właściwie brzmi medyczne określenie na opisany powyżej stan, polega na spowolnieniu metabolizmu w odpowiedzi na warunki środowiska. To mechanizm przetrwania który w toku ewolucji wykształciło wiele gatunków. Niedźwiedzie brunatne spędzają w stanie hibernacji do 5 miesięcy w roku, białe wiewiórki nawet o miesiąc dłużej. Niektóre naczelne, z którymi ludzie są najbliżej spokrewnieni też potrafią zapaść w sen zimowy (Lemur karłowaty).
W stanie torporu temperatura organizmu zmniejsza się o kilka do kilkunastu st. C a wszystkie funkcje życiowe ulegają znacznemu spowolnieniu. Zwierzęta wykształciły taki mechanizm ochronny w odpowiedzi na niedostępność pożywienia (a zatem energii) w okresie zimowym. Niedźwiedziom na 5 miesięcy hibernacji wystarcza tkanka tłuszczowa, którą zgromadziły przed zapadnięciem w sen zimowy. Po przebudzeniu się mają jej prawie o połowę mniej.
Ludzie jako gatunek dostosowali się do skąpych w pożywienie warunków zimowych w inny sposób (kto wie, być może ujarzmiając ogień a może organizując się w społeczności, a może te dwie funkcje razem? A może w jeszcze inny sposób? – przyp. clrk).
Torpor nie jest naszym ewolucyjnym zwyczajem. A jednak medycyna odnotowała wiele przypadków, w których organizm ludzki bronił się przed śmiercią w sposób podobny do snu zimowego. Podręczniki medyczne (a także sensacyjne wiadomości) opisują historie osób, które przeżyły długie godziny pod powierzchnią lodu albo zakryci śnieżną lawiną, właśnie dzięki stanowi torporu w jaki zapadli. Po odratowaniu ich organizmy powoli zaczynały normalnie funkcjonować bez szkód spowodowanych godzinami bez tlenu. W normalnych warunkach wystarcza kwadrans bez tego paliwa, żeby nieodwracalnie uszkodzić mózg.
Pozytywny wpływ zimna na stłuczenia i inne obrażenia znany jest już od starożytności, ale dopiero współcześnie sztuczna hibernacja znajduje zastosowanie w praktyce medycznej. Ofiary wypadków celowo wprowadza się w stan hypotermii w celu ratowania życia. Spowolniony metabolizm daje lekarzom czas na naprawienie uszkodzeń. Pacjenta okłada się woreczkami z lodem oraz podaje mieszankę leków spowalniających funkcje życiowe i “wyłączających” świadomość.
Taki zautomatyzowany system podtrzymywania życia działa w rzeczywistości! żródło NASA/SpaceWorks
Zjawisko jest bardzo wartościowe z punktu widzenia ratowania życia ale czy znajdzie rzeczywiste zastosowanie w podróżach kosmicznych? Współcześnie medycyna potrafi “zamrozić” pacjenta na okres do dwóch tygodni, bez skutków ubocznych. Z doświadczeń wynika, że uśpienie a następnie wybudzenie z stanu torporu trwa około 24 godzin i zdrowy organizm radzi sobie z tym bez przeszkód. Trwają prace nad wydłużeniem okresu hibernacji, opracowaniem mikstury leków oraz odżywek wspierających spowolnienie funkcji życiowych oraz podtrzymaniem kondycji organizmu, który na wiele tygodni pozostanie w bezruchu. Zanik mięśni to największy problem, z jakim musieliby zmagać się astronauci poddani procedurze.
Amerykańska agencja kosmiczna we współpracy z prywatnymi przedsiębiorstwami opracowała bardzo zaawansowany plan kosmicznej podróży uwzględniający wprowadzenie astronautów w stan torporu. Wszystko wskazuje na to, że to remedium na monotonię kosmicznej podróży oraz znaczne ograniczenie kosztów. Uśpieni astronauci nie potrzebują przestrzeni życiowej a ich potrzeby żywieniowe są znacznie zredukowane. W efekcie masa statku kosmicznego wraz z ładunkiem może zostać zmniejszona o 1/5 do nawet 80% !
Projekt moduły załogowego uwzględniający „uśpienie” pasażerów na czas podróży międzyplanetarnej, źródło NASA/SpaceWorks
Przy obecny m stanie wiedzy i technologii medycznej półroczna podróż jest w zasięgu ręki. Zakładając że członkowie załogi będą wybudzani co 2 tygodnie na kilkudniowe wachty. Taka rotacja załogi zagwarantuje stałą obecność świadomej osoby na pokładzie, czuwającej nad prawidłową pracą statku kosmicznego i aparatury podtrzymującej życie.
Zanim ludzie polecą na Czerwoną Planetę należy dołożyć starań, żeby mieli tam bezpieczne schronienie i zapewniony powrót. Dlatego najpierw na powierzchnie Marsa musi zostać wysłany działający habitat. Drugim pojazdem który powinien być już na miejscu według planu NASA jest rakieta powrotna, oczekująca na ich powrót z Marsa na orbicie planety.
Możecie zapoznać się ze szczegółową prezentacją projektu w języku angielksim klikając tutaj.
misja:MARS 