מצב התעופפות לקראת אסטרונאוטים למשימות דיסקוסמיות ארוכות: סיפור-פנטזיה או רפואה העתיד?

הרעיון של הכנת אסטרונאוטים למצב של אנאביוזה מלאכותית (או סטזיס) לתעופות דיסקוסמיות ממושכות (או ארוכות) עבר זמן רב מהדפים של ספרות המדע הבדיוני לתוך תוכניות מחקר רציניות של נאס"א, האגן האירופאי לחלל (ESA) וחברות פרטיות (למשל, SpaceX). הרעיון הזה נחשב לא כפרודוקס, אלא כטכנולוגיה פוטנציאלית שתשכל פתרון למשימות מאוישות למאדים ולפלנטות אחרות, המאפשרת להתגבר על מחסומים פיזיולוגיים, פסיכולוגיים ולוגיסטיים קריטיים.

1. אתגרים טכנולוגיים ורפואיים של תעופות ארוכות.

נסיעה למאדים במסגרת התסריט הקלאסי עם צוות פעיל דורשת 6-9 חודשים לכיוון אחד. זה יוצר בעיות מורכבות:

צריכת משאבים: הצוות צורך חמצן, מים, מזון, ומייצר פסולת. למשימה ארוכה זו דורשת מסה עצומה של מטען שימושי, עלולה להפוך אותה ללא כלכלית וטכנית בלתי אפשרית.

דעיכה של הגוף בחלל ללא משקל: למרות מערכת תרגילים פיזיים, לאסטרונאוטים מפתחים אטרופיה של שרירים, דעיכה של עצמות (עד 1-2% בחודש), שינויים קרדיו-וסקולריים, והפרעות בראייה.

לחץ פסיכולוגי: היות במרחק רב מכדור הארץ, חוסר שעון, חוסר תנועה, חוסר קשר חברתי וקונפליקטים פוטנציאליים בין אישים מייצרים סיכון רציני לבריאות הנפש.

התחשפות לקרינה: בחלל העמוק, מחוץ להגנה של המגנטוספירה של כדור הארץ, הצוות חשוף לקרינה קוסמית גלקטית ואירועים פרוטוניים סולאריים, שמגבירים את הסיכונים למחלות סרטניות ופגיעות במוח.

מצב הסטזיס המבוקר תאורטית יכול להמתיק את כל הבעיות האלה.

2. מודלים בטבע: גיברנציה וטורפור.

המדענים לא ממציאים אנאביוזה מלכתחילה, אלא משתדלים לשכפל ולשפר את המכניזמים הקיימים בטבע:

גיברנציה אמיתית אצל הקוברה, הסוסליק והעפיפון: ירידה רדיקלית במטבוליזם עד 85-99%, טמפרטורת גוף עד רמות קרובות לאפס, קצב דקות הלב והנשימה. חסרון מרכזי - מחזורים של התעוררות ספונטנית, הוצאה של אנרגיה כלכלית לגוף.

שינה חורפית של הדוב: מצב פחות עמוק, אך ארוך (עד 6 חודשים) עם ירידה קלה בטמפרטורת הגוף ובמטבוליזם, ללא אוכל, שתייה והוצאה של פסולת, עם שמירה על מסת שרירים ועצמות דורות תודות להסתגלויות ביוכימיות ייחודיות (מחזור מחדש של חומצה אמוניה).

טורפור (חוסר תנועה) אצל הקוליברי והיונקים הקטנים: ירידה קצרת-מועד בטמפרטורה ובמטבוליזם לצורך חיסכון באנרגיה.

המודל האידיאלי לאדם נחשב למצב הדוב, כמו שהוא ניתן לניהול ולהיות בטוח יותר ליונק גדול.

3. טכנולוגיות סטזיס מונע: גישות עיקריות.

מחקרים מודרניים נמצאים במספר כיוונים:

גיברנציה פרמקולוגית: חיפוש וסינתזה של חומרים היכולים ל"הפנות" את המטבוליזם של האדם למצב חיסכון. נחשב לפוטנציאלי לחקור חומצת המימן (H2S) ואדנוזין, שאצל חיות יכולים לגרום למצב טורפור. ב2005, מדענים אמריקאים הצליחו להכניס עכברים למצב מטבולי אנאביוזה על ידי הנשמה של אוויר עם דוגמה קטנה של חומצת המימן, והורידו את הצריכה לחמצן ב-90%.

היפותרמיה תרפוית (הקירור הנשקף): תופעה קיימת כבר בקליניקה, המשמשת לאחר עצירת הלב או פציעה במוח. טמפרטורת הגוף של המטופל נופלת ל-32-34°C למשך ימים. למטרות סטזיס קוסמי דרושה ירידה קיצונית ועמוקה יותר בטמפרטורת הגוף (עד 32°C, ובעתיד יותר נמוך) עם שימוש במערכות מורכבות של חילוף חום חיצוני וניטור.

גירוי של מרכזי הגיברנציה במוח: ב2020, מדענים יפנים מאוניברסיטת צוקובה, על ידי גירוי נוירונים מסוימים (נוירוני Q) בהיפוטלמוס של עכברים, הכניסו אותם למצב דומה לגיברנציה, למשך ימים, עם ירידה ניתנת בטמפרטורת הגוף ובמטבוליזם. תגלית זו מהווה פריצת דרך, שמצביעה על אפשרות לניהול ישיר של המצב הזה.

עובדה מעניינת: ב2014, חברת SpaceWorks Enterprises קיבלה גרנט מנאס"א לפיתוח תוכנית "טורפור לתעופה למאדים" (Torpor Inducing Transfer Habitat). פרויקטם דורש הכנת הצוות למצב היפותרמיה (32-34°C) למחזורים של 14 ימים עם תקופות קצרות של התעוררות לצורך צריכת אוכל ובדיקת מערכות. לפי חישובים, זה עשוי להפחית את משקל החללית ב-30-50% על ידי הפחתת נפח תשתית החיים.

4. יתרונות ובעיות לא פתורות.

יתרונות הסטזיס:

הפחתת צרכי הצוות: ירידה רדיקלית בצריכת משאבים, מזעור פסולת.

הגנה מפני חלל ללא משקל: במצב היפותרמיה והמטבוליזם הנמוך, תהליכי האטרופיה של השרירים והעצמות צריכים להאט למדי.

הפחתת סיכון קריני: תאים חסרי פעילות מטבולית פחות רגישים לפגיעה בקרינה.

פתרון בעיות פסיכולוגיות: זמן נראה "קורה" לצוות, מזעור הלחץ מחוסר קשר.

בעיות לא פתורות קריטיות:

דעיכה ארוכת-טווח בשרירים ואוסטאופורוזיס: אף על פי שהתהליכים האלה, למרות שהם מואטים, ימשיכו להתקדם, יש צורך בטכנולוגיות של סינון חשמ
© elib.co.il

Permanent link to this publication: