خواب خرسی فضانوردان؛ راهکار آژانس فضایی اروپا برای کاهش هزینه‌های سفر به مریخ

یورونیوز :یک تحقیق که تحت هدایت آژانس فضایی اروپا انجام شده نشان می‌دهد فرستادن فضانوردان به خواب زمستانی می‌تواند بهترین راه برای صرفه‌جویی در هزینه‌های ماموریت اعزام انسان به مریخ باشد.

هر فضانورد به طور متوسط در هفته نیاز به ۳۰ کیلوگرم آب و غذا دارد و از این رو مسئله تامین آب و غذا برای سفر طولانی‌مدت فضانوردان از مهم‌ترین چالش‌‌های پیش‌روی سازمان‌های فضایی بوده است.

مسئله از آن‌جا اهمیت بیشتری پیدا می‌کند که برای تحقق سفر انسان به مریخ باید برای حدود دو سال غذا و آب جهت مصرف خدمه در نظر گرفته شود، امری که با توجه به هزینه‌های سرسام‌آور نقل و انتقالات فضایی بسیار دشوار بوده است. حال دانشمندان می‌گویند به جای جستجو برای فشرده کردن مواد غذایی، بهتر است دنبال راهی رفت که انسان را دستکم برای یک بازه زمانی به کلی از آن‌ها بی‌نیاز کند، پدیده‌ای که در طبیعت مشابه آن وجود دارد.

گونه‌هایی از جانوران در طول زندگی خود به خواب زمستانی فرو می‌روند. در این وضعیت که اصطلاحا Torpor یا «کندی حرکتی» نام دارد، دما و سرعت سوخت و ساز بدن پایین می‌آید و در نتیجه انرژی حیوانات حفظ می‌شود. دانشمندان می‌گویند کاهش سرعت سوخت و ساز بدن به یک‌چهارم حالت عادی، به طرز چشمگیری مقدار ذخیره‌سازی مورد نیاز را کاهش می‌دهد و اکتشاف طولانی‌مدت‌تری را در فضا امکان‌پذیر می‌کند. ضمن آن‌که علاوه بر حل مسئله تغذیه، استرس و تنش‌های محیطی و ارتباطی حاصل از بیداری را نیز حذف می‌کند.

جنیفر انگو-آنه، هماهنگ‌کننده تحقیقات و اکتشافات انسانی در آژانس فضایی اروپا، می‌گوید: «ما باید چالش‌های ذهنی و فیزیولوژیکی را در طول سفر فضانوردان در نظر بگیریم. هرجا زندگی وجود دارد، استرس هم وجود دارد. با به کارگیری استراتژی خواب زمستانی، سطح خستگی، تنهایی و پرخاشگری مرتبط با محبوس شدن در فضاپیما به حداقل می‌رسد.»

ایده فرستادن انسان به خواب زمستانی از دهه ۸۰ میلادی وجود داشته است و پزشکان در تلاش بوده‌اند راهی بیابند که متابولیسم بدن را در زمان جراحی‌های طولانی و پیچیده پایین بیاورند. با این حال آن روش‌ها دربرگیرنده‌ راه‌هایی برای کاهش مصرف انرژی نبوده‌اند و مطالعات مربوط به خواب زمستانی برای رفتن به دیگر سیارات می‌تواند کاربردهای بالقوه جدیدی برای بیماران در زمین ارائه دهد.

خواب زمستانی در حیوانات در دوره‌های سرما و کمبود آب و غذا اتفاق می‌افتد و طی آن ضربان قلب، تنفس و سایر عملکردهای حیاتی بدن آن‌ها کاهش یافته و دمای بدن‌شان تا نزدیک دمای محیط پایین می‌آید. هرچند گونه‌‌هایی از قورباغه‌ها نیز این کار را انجام می‌دهند، با این حال به نظر می‌رسد خرس‌ها بهترین الگو برای خواب زمستانی انسان در فضا هستند. آن‌ها توده بدنی مشابه ما دارند و دمای بدن خود را فقط چند درجه کاهش می‌دهند (حدی که برای انسان بی خطر است). خرس‌های قهوه‌ای و سیاه در طول خواب زمستانی شش ماه بی‌حرکتی بدون آب و غذا را تجربه می‌کنند.
خرس‌های سیاه برای مدت شش ماه به خواب زمستانی فرو‌می‌روندعکس: اداره جنگلبانی آمریکاتحقیقات نشان داده است که اگر فردی شش ماه را در در حالت عادی در رختخواب بگذراند، با تحلیل عضلانی واز بین رفتن استحکام استخوان‌ها مواجه می‌شود و همچنین خطر نارسایی قلبی در او بالاتر می‌رود. این در حالی است که خرس‌ها در فصل بهار با کاهش جزئی توده عضلانی، به سلامت از لانه خود خارج می‌شوند و فقط حدود ۲۰ روز طول می‌کشد تا به حالت عادی برگردند. این نکته‌ای کلیدی است چرا که به ما می‌آموزد خواب زمستانی از آتروفی ماهیچه‌ها و استخوان‌ها و همینطور آسیب بافت‌ها جلوگیری می‌کند.

الکساندر چوکر، استاد پزشکی در دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیانس مونیخ، می‌گوید: «سطح پایین تستوسترون به خواب زمستانی طولانی کمک می‌کند و به همین خاطر زنان برای آزمایش‌هایی ارجح هستند.»

برای تحقق ایده خواب زمستانی فضانوردان دانشمندان به مهندسان فضایی پیشنهاد کرده‌اند که کپسول‌های مخصوص با تنظیمات دقیق برای یک خواب شیرین ساخته‌ شود؛ محیطی آرام با نور کم، دمای کمتر از ۱۰ درجه سانتی‌گراد و رطوبت بالا در همان حال که حسگر‌های متصل به بدن‌ها نیز وضعیت عمومی، دما و ضربان قلب آن‌ها را در طول مدت خواب اندازه خواهند گرفت. لباس فضانوردان نیز باید از جنسی باشد که از گرم شدن بیش‌ از حد بدن جلوگیری کند و این کپسول‌ها همچنین باید در ظروف آب قرار بگیرند که به عنوان محافظ در برابر تشعشعات عمل می‌کند.

دکتر چوکر درباره ضرورت وجود آب به عنوان محافظ تشعشع می‌گوید: «به دور از میدان مغناطیسی زمین، آسیب ناشی از ذرات پر انرژی می‌تواند منجر به مرگ سلولی، بیماری حاصل از پرتوها یا سرطان شود.»

بدین گونه فضانوردان با داروی القای خواب زمستانی، که به صورت مستمر دریافت خواهند کرد، سفر ۶ ماهه به مریخ را در حالت غیرهشیار خواهند گذراند. البته برای انجام این عمل لازم است که فضانوردان نیز مانند خرس‌ها، قبل از خوابیدن چربی بدن خود را اضافه کنند.

پژوهش تازه می‌گوید که در شرایط خواب خدمه برای مدت طولانی، هوش مصنوعی به هنگام حوادث و شرایط اضطراری می‌تواند وارد عمل شود و رایانه‌های موجود در فضاپیما نیز می‌توانند، علاوه بر نظارت بر مصرف انرژی فضانوردان، عملکرد بهینه فضاپیما را تا زمانی که خدمه از خواب بیدار شوند حفظ کنند.

نتایج مطالعات محققان آژانس فضایی اروپا در نشریه علمی «Neuroscience & Biobehavioral Reviews» منتشر شده است.