Winterslaap in de ruimte: wat astronauten van beren kunnen leren voor een trip naar Mars
Astronauten langdurig in een kunstmatige slaap brengen, zou wel eens een van de meest efficiënte manieren kunnen zijn om een ruimtereis naar Mars mogelijk te maken, zowel voor de kostprijs als de impact op de fysieke en mentale gezondheid van de astronauten. Dat blijkt uit een onderzoek van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA.
Slapend door de ruimte reizen, het is een techniek die in meerdere sciencefictionfilms wordt gebruikt. Denk bijvoorbeeld aan de filmklassieker "Alien" waarin Ripley (gespeeld door actrice Sigourney Weaver) op het einde van de film met de kat op haar schoot in haar slaapcocon kruipt, klaar voor een volgend ruimte-avontuur.
Volgens een nieuw onderzoek van de ESA dat is verschenen in het wetenschappelijke tijdschrift Neuroscience & Biobehavioral Reviews zou dat in de nabije toekomst tot de mogelijkheden kunnen behoren. Meer zelfs, het biedt volgens de onderzoekers heel wat voordelen om bijvoorbeeld een trip naar Mars echt mogelijk te maken.
Zo slapen astronauten momenteel: vastgebonden in een slaapzak:
Voor een reis heen en terug naar de Rode Planeet mag je op zeker twee jaar rekenen. Twee jaar betekent heel wat eten en drinken om mee te sleuren. "We spreken al snel over 30 kilo voorraad per astronaut per dag", zegt Jennifer Ngo-Anh, die mee aan het onderzoek werkte, in een persbericht. "Daarnaast moeten we ook rekening houden met straling en de mentale uitdagingen van zo lang onderweg te zijn in een kleine ruimte."
We spreken al snel over 30 kilo voorraad per astronaut per dag
Een winterslaap zou veel van die problemen kunnen oplossen. Slapende astronauten drinken en eten niet veel waardoor er minder voorraad nodig is. Minder voorraad betekent een kleiner en lichter ruimteschip. Dat is dan weer goedkoper om te bouwen en te lanceren. De onderzoekers wijzen ook op de verschillende mentale voordelen voor de bemanning.
De astronauten moeten bijvoorbeeld geen maanden aan een stuk met hun vingers zitten draaien. "De verveling op de lange reis wordt verminderd, net als eenzaamheid en agressie gelinkt aan de beperkte ruimte in een ruimteschip", aldus Ngo-Anh. "Waar er leven is, is er stress." En wat beter om stress te voorkomen dan een lang dutje?
Leren van beren
De wetenschappers denken niet aan gewone slaap, maar specifiek aan een met medicatie ingeleide kunstmatige slaap met bewegingloosheid (red. torpor). Dat is een staat van verminderde fysiologische activiteit met een sterk verlaagde lichaamstemperatuur, hartslag, ademhaling en stofwisseling. Sommige andere diersoorten passen die techniek toe in tijden van schaarste, bijvoorbeeld als winterslaap.
Volgens de onderzoekers is de beer mogelijk een goed voorbeeld voor astronauten tijdens lange ruimtereizen. Hun lichaamsmassa is vergelijkbaar met die van de mens en ze verminderen hun lichaamstemperatuur slechts met enkele graden, wat ook voor ons mensen nog veilig is. Net als beren bij de winterslaap, zouden astronauten een extra vetlaagje kunnen aanleggen vooraleer ze aan hun ruimteslaap beginnen.
Deze beer maakt zich klaar voor z'n winterslaap:
Een beer kan een half jaar aan een stuk slapen, zonder te bewegen en zonder te eten. Als een mens zes maanden in bed blijft liggen, verliest die heel wat spierweefsel, worden de botten minder sterk en stijgt de kans op een hartstilstand. "Beren daarentegen verliezen nauwelijks spierweefsel", legt Alexander Choukér, professor geneeskunde aan de Ludwig Maximilians-Universiteit in München uit in hetzelfde persbericht. Hij werkte ook mee aan het onderzoek.
"Een beer is na 20 dagen helemaal terug hersteld van de winterslaap", zegt Choukér. "De winterslaap voorkomt met andere woorden de afname van spier- en botweefsel." Volgens onderzoek blijkt dat lagere niveaus van testosteron daarbij kunnen helpen.
Een beer is na 20 dagen helemaal terug hersteld van de winterslaap
Oestrogeen speelt dan weer een belangrijke rol bij het regelen van onze stofwisseling. "De specifieke hormonale verschillen tussen mannen en vrouwen, en de rol daarvan in de stofwisseling, suggereert dat de winterslaaptechniek wellicht het beste zou werken bij vrouwelijke astronauten."
In ziekenhuizen wordt de techniek overigens al sinds de jaren 80 gebruikt bij sommige ingrepen. Artsen brengen de lichaamstemperatuur van een patiënt naar beneden om de stofwisseling te verminderen voor complexe operaties. Alleen gaan hierbij momenteel nog de grootste voordelen van torpor verloren. Volgens de wetenschappers is dus nog heel wat bijkomend onderzoek nodig voor astronauten slapend naar Mars vertrekken.
Zo zou het eruit kunnen zien:
De onderzoekers hebben wel al de ideale cocon voor zo’n ruimteslaap uitgewerkt. Het gaat om een stille omgeving met weinig licht, lage temperatuur (lees: minder dan 10 graden Celsius) en een hoge luchtvochtigheid. De astronauten zouden weinig bewegen, maar niet vasthangen aan de cocon. Ze zouden ook kledij dragen die oververhitting moet voorkomen.
Sensoren moeten hun positie, temperatuur en hartslag in de gaten houden. En artificiële intelligentie zou dan gebruikt worden om het ruimteschip te besturen en de astronauten wakker te maken in geval van nood. Of als ze bijna op hun bestemming zijn aangekomen.
Op aarde worden we beschermd door het magnetische veld dat de planeet omringt, maar in de ruimte is dat niet het geval
Elke cocon zou omringd worden door water tegen de straling. "Slapen zou dus zo ook tegen de schadelijke effecten van straling in de ruimte kunnen beschermen", legt Choukér nog uit. "Op aarde worden we beschermd door het magnetische veld dat de planeet omringt, maar in de ruimte is dat niet het geval. Die straling kan leiden tot stralingsziekte of zelfs kanker."
Dit is een schematische voorstelling (in het Engels) van hoe zo'n slaapcocon eruit zou kunnen zien:
