Slapend naar de Rode Planeet?
Het klinkt als sciencefiction: in een diepe slaap lange bemande ruimtemissies uitvoeren. In opdracht van ESA bekijken onderzoekers de mogelijkheid om mensen met een scheikundige substantie in een soort kunstmatige winterslaap te brengen. Misschien komt het ooit van pas bij de voorbereiding van een toekomstige bemande ESA-missie naar Mars.
In films als Alien van Ridley Scott is het te zien: astronauten die na een jarenlange winterslaap - ingewijden spreken over hibernatie - fris en monter aan de slag gaan.
Als het aan ESA ligt wordt dit in een niet al te verre toekomst werkelijkheid. Onderzoekers van het Advanced Concepts Team (ACT) in de technologische ESA-vestiging ESTEC in Noordwijk, Nederland werken eraan. Maar er is nog veel onderzoek nodig. "Het duurt nog minstens tien jaar alvorens we bruikbare technieken voor hibernatie zullen hebben", zegt Dr. Mark Ayre van het ACT.
Voordelen
De voordelen zijn duidelijk. Een bemanning van een ruimteschip in winterslaap krijgt niet met stress en fysische belasting te maken, zoals die bij een jarenlange ruimtemissie de kop opsteken en die het gevolg zijn van een opgesloten gevoel, latent levensgevaar, eentonigheid, een gebrek aan privacy en sociaal contact en heimwee naar de thuisplaneet.
Een slapende bemanning heeft bovendien ook minder zuurstof, plaats en voedsel nodig. Een kleiner en minder zwaar ruimteschip kan de kostprijs van een ruimtevlucht danig drukken.
Om hun doel te kunnen bereiken mikken de onderzoekers op biomimicry: de ontwikkeling van methoden en oplossingen door de waarneming en het nabootsen van planten en dieren. Fenomen als winterslaap zijn bestaande strategieën in de natuur, waarmee een organisme kan overleven in een vijandige omgeving.
Leven op een waakvlam
Het gaat erom het energieverbruik van het eigen lichaam aan te passen aan het uiterst geringe aanbod van de omgeving. Het dier zet zijn levensfuncties op een laag pitje en het metabolisme komt in een nieuwe evenwichtssituatie waarbij extreem energie wordt gespaard.
Hibernatie wil zeggen: leven op een waakvlam. Hartslag, ademfrequentie, lichaamstemperatuur en stofwisseling komen op een laag pitje en het organisme komt in een soort starre duurzame slaap of een tijdelijke coma terecht.
Vaak bedraagt daarbij de lichaamstemperatuur slechts enkele graden Celsius boven nul. De polsslag neemt af van meerdere honderden tot drie à vier slagen per minuut en het zuurstofverbruik bedraagt amper 2% van het normale inademen. Het dier kan maandenlang teren op de voorraad vet in het eigen lichaam.
Het onderzoek naar hibernatie bij zoogdieren toonde aan dat een bepaalde proteïne in het bloed van de winterslaper ervoor zorgt dat de levensfuncties vertragen. De scheikundige aard van deze Hibernation Induction Trigger, of kortweg HIT, is nog niet helemaal duidelijk.
DADLE
De onderzoekers zijn nu geïnteresseerd in een stof die zeer goed gelijkt op HIT en die synthetisch kan gemaakt worden: het D-Leu-Enkephalin of kortweg DADLE.
DADLE is een opiumachtige verbinding. "We weten weliswaar nog niet of het werkt", aldus Marco Biggiogera van de Universiteit van Pavia, "maar het valt in ieder geval te overwegen." Biggiogera is een specialist op het vlak van hibernatie en adviseert ESA bij onderzoek dat hiermee te maken heeft.
In het kader van het programma Ariadna van het ACT onderzoekt hij samen met collega's van de Universiteit van Verona winterslaap bij zoogdieren en de relevantie ervan voor mogelijke hibernatie bij de mens.
Biggiogera en zijn team ontdekten al dat DADLE ook menselijke cellen in slow motion zet en de celstofwisseling en celdeling trager doet verlopen. De stof werd al toegediend aan dieren die van nature uit geen winterslaag houden. De onderzoekers in Verona probeerden de substantie eerst uit op ratten en bekeken de hartslag en hersenactiviteit van de dieren. Er zijn nog geen resultaten, maar de gegevens worden momenteel geanalyseerd.
Ook technologische uitdagingen
Winterslaap tijdens bemande ruimtemissies brengt ook heel wat technologische uitdagingen met zich mee. De toestand van de bemanning in een dergelijke toestand moet permanent en uiterst nauwkeurig in de gaten worden gehouden. Daarvoor is een zeer goed telemetrisch systeem nodig voor het doorsturen van gegevens naar de aarde.
Aangezien signalen heen en terug bij interplanetaire missies minutenlang onderweg zijn moeten niet alleen de astronauten een hoog IQ hebben. Ook de boordsystemen moeten hoogintelligent zijn en bij onvoorziene gevallen onmiddellijk en autonoom kunnen reageren.
Maar het ziet er naar uit dat de sprookjes van gisteren morgen werkelijkheid kunnen worden: op naar Mars!
