Hibernando para uma viagem a Marte, como os ursos fazem

O astronauta da ESA Paolo Nespoli dentro de seu saco de dormir no módulo Node 2 construído na Itália. Também conhecido como Harmony, o Nó 2 foi entregue à Estação Espacial Internacional durante a Missão Esperia de Nespoli, a bordo do voo STS-120 com o ônibus espacial Discovery. Crédito: NASA

A hibernação de astronautas pode ser a melhor maneira de economizar custos de missão, reduzir o tamanho da espaçonave em um terço e manter a tripulação saudável a caminho de Marte. Uma investigação liderada pela ESA sugere que a hibernação humana vai além do reino da ficção científica e pode se tornar uma técnica revolucionária para viagens espaciais.

Ao fazer as malas para um voo de volta ao Planeta Vermelho, os engenheiros espaciais devem contabilizar cerca de dois anos de comida e água para a tripulação.

“Estamos a falar de cerca de 30 kg por astronauta por semana e, para além disso, temos de considerar a radiação, bem como os desafios mentais e fisiológicos”, explica Jennifer Ngo-Anh, coordenadora de investigação e carga útil da ESA para Exploração Humana e Robótica e uma das os autores do artigo que liga a biologia à engenharia.

O torpor durante a hibernação é um estado induzido que reduz a taxa metabólica de um organismo. Essa “animação suspensa” é um mecanismo comum em animais que desejam preservar energia.

Reduzir a taxa metabólica de uma tripulação a caminho de Marte para 25% do estado normal reduziria drasticamente a quantidade de suprimentos e o tamanho do habitat, tornando a exploração de longa duração mais viável.

“Onde há vida, há estresse”, observa Jennifer Ngo-Anh. “A estratégia minimizaria os níveis de tédio, solidão e agressão ligados ao confinamento em uma espaçonave”, acrescenta.

Imitando o torpor terapêutico, a ideia de colocar o ser humano em estado de hibernação existe nos hospitais desde a década de 1980 ? os médicos podem induzir hipotermia para reduzir o metabolismo durante cirurgias longas e complexas. No entanto, não é uma redução ativa de energia. Estudos sobre a hibernação necessária para visitar outros planetas podem oferecer novas aplicações potenciais para o atendimento de pacientes na Terra.

A astronauta da NASA Kayla Barron reabre a porta do módulo Columbus da ESA, depois de dois dias e duas noites de fechamento dos módulos laterais da Estação Espacial como medida de precaução contra detritos espaciais. Matthias postou esta imagem nas mídias sociais em 18 de novembro de 2021 com a legenda: “A astronauta da NASA Kayla Barron reabrindo a escotilha do laboratório de ciências da ESA Columbus após dois dias e noites dos módulos laterais sendo fechados como precaução contra detritos espaciais. fim da nossa festa do pijama no Nó 2, enquanto volto a dormir nos meus aposentos da tripulação do CASA em Columbus Na segunda foto, você pode ver os quatro quartos da tripulação dos meus colegas astronautas da NASA em primeiro plano, com minha ‘cama’ diagonal temporária na parte de trás. A orientação não importa no espaço – eu dormi muito bem.” Crédito: ESA/NASA

Não acorde o urso

Os animais hibernam para sobreviver a períodos de frio e escassez de comida ou água, reduzindo sua frequência cardíaca, respiração e outras funções vitais a uma fração de sua vida normal, enquanto a temperatura corporal diminui perto da temperatura ambiente. Tardígrados, sapos e répteis são muito bons nisso.

Os ursos parecem ser o melhor modelo para a hibernação humana no espaço. Eles têm massa corporal semelhante à nossa e reduzem a temperatura corporal apenas alguns graus ? um limite considerado seguro para os humanos. Como os ursos, os astronautas precisariam adquirir gordura corporal extra antes de cair no sono.

Durante a hibernação, os ursos pardos e pretos se retiram para suas tocas e passam seis meses de jejum e imobilização. Se uma pessoa passa seis meses na cama, há uma grande perda de força muscular, óssea e mais risco de insuficiência cardíaca.

“No entanto, a pesquisa mostra que os ursos saem de sua toca de forma saudável na primavera com apenas uma perda marginal de massa muscular. Leva apenas cerca de 20 dias para voltar ao normal. Isso nos ensina que a hibernação evita a atrofia de músculos e ossos por desuso e protege contra danos nos tecidos”, explica Alexander Choukér, professor de Medicina da Universidade Ludwig Maximilians em Munique, Alemanha.

Urso dormindo. Crédito: MJ Boswell/Creative Commons Atribuição 2.0 Licença genérica

Níveis mais baixos de testosterona parecem ajudar a longa hibernação em mamíferos; estrogênios em humanos regulam fortemente o metabolismo energético.

“O equilíbrio muito específico e diferente de hormônios em mulheres ou homens e seu papel na regulação do metabolismo sugerem que as mulheres podem ser candidatas preferidas”, acrescenta Alexander.

Aproveite o seu pod

Os cientistas sugerem que os engenheiros construam cápsulas de casca macia com configurações ajustadas para uma hibernação suave: um ambiente silencioso com pouca luz, baixa temperatura – menos de 10 ° C – e alta umidade.

Os astronautas se moveriam muito pouco, mas não seriam contidos e usariam roupas que evitariam o superaquecimento. Sensores vestíveis mediriam sua postura, temperatura e frequência cardíaca.

Cada cápsula deve ser cercada por recipientes de água que agem como escudo contra a radiação. “A hibernação realmente ajudará a proteger as pessoas dos efeitos nocivos da radiação durante as viagens espaciais profundas. Longe do campo magnético da Terra, os danos causados por partículas de alta energia podem resultar em morte celular, doença por radiação ou câncer”, diz Alexander.

A hibernação humana tem sido recomendada como uma ?tecnologia de habilitação? chave para o espaço. Uma vez que a preservação da ficção científica, a hibernação ou ?animação suspensa? pode um dia se tornar um importante facilitador de viagens espaciais profundas. A hibernação ocorreria em pequenas cápsulas individuais que funcionariam como cabines enquanto a tripulação estivesse acordada. A suposição é que uma droga seria administrada para induzir ?torpor? ? o termo para o estado de hibernação. Como os animais que hibernam, espera-se que os astronautas adquiram gordura corporal extra antes do torpor. Suas cápsulas de casca mole seriam escurecidas e sua temperatura bastante reduzida para resfriar seus ocupantes durante um cruzeiro projetado de 180 dias entre a Terra e Marte. A exposição à radiação de partículas de alta energia é um dos principais riscos das viagens espaciais profundas, mas como a tripulação em hibernação passará tanto tempo em suas cápsulas de hibernação, então a blindagem ? como recipientes de água ? pode ser concentrada em torno deles. Crédito: Agência Espacial Europeia

Com a tripulação em repouso por longos períodos, a inteligência artificial entrará em ação durante anomalias e emergências.

“Além de monitorar o consumo de energia e as operações autônomas, os computadores a bordo manterão o desempenho ideal da espaçonave até que a tripulação possa ser acordada”, explica Alexander.

Publicado em 02/02/2022 16h16

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