- Als we willen overleven, moeten we de Aarde waarschijnlijk verlaten
- Onze aandrijfsystemen zijn te langzaam voor de verre ruimte
- Therapeutische hypothermie wordt in de geneeskunde al toegepast
- Is winterslaap de toekomst van ruimte-exploratie?
- We hebben nog steeds slaap nodig – winterslaap is geen echte slaap
- De gezondheidsrisico’s van gewichtloosheid
- Winterslaap is het antwoord op veel ruimtevaartgerelateerde uitdagingen
In sciencefictionverhalen of –films, zoals bijvoorbeeld Passengers, zie je vaak dat bemanningsleden van ruimteschepen in een soort winterslaap gaan, zodat ze enorme afstanden kunnen afleggen. Onze dichtstbijzijnde exoplanet, Proxima b, ligt op 4,25 lichtjaren afstand en met de huidige technologie is het nog niet mogelijk om zulke afstanden af te leggen. Sarah Marquart, wetenschapsschrijver voor Futurism, zegt bijvoorbeeld dat “New Horizons, het snelste ruimtevaartuig ooit, er negen en een half jaar over gedaan heeft om Pluto te bereiken”.
Maar naast nieuwe motorontwerpen, variërend van ion-aandrijving tot NASA’s experimentele EM-drive – een aandrijving die een ruimteschip zou kunnen versnellen zónder stuwstof – onderzoeken wetenschappers ook de mogelijkheid om ruimtereizigers een groot deel van de reis ‘winterslapend’ door te laten brengen. Dit zou voedsel, zuurstof, brandstof en geld besparen en bovendien levens kunnen redden.
Als we willen overleven, moeten we de Aarde waarschijnlijk verlaten
We moeten ons realiseren dat het onze ondergang zou kunnen betekenen als we er niet in slagen om de ruimte te verkennen. Zodra Stephen Hawking over dit soort dingen begint te praten, kunnen we maar beter goed luisteren. Hij vertelde Big Think: “Ik geloof dat de toekomst van het menselijk ras op lange termijn in de ruimte ligt. Het zal moeilijk genoeg zijn om een ramp op aarde in de komende honderd jaar te voorkomen, laat staan de komende duizend of miljoen. Het menselijke ras moet niet al zijn eieren in één mandje plaatsen – of op één planeet. Laten we hopen dat we onze mand vast kunnen houden totdat we de inhoud ervan over andere manden hebben verspreid”. De enige manier om dat te doen, is door eerst onze naburige planeten Venus en Mars te verkennen, voordat we het verderop gaan proberen.
Onze aandrijfsystemen zijn te langzaam voor de verre ruimte
Maar met de huidige technologie is zelfs het bereiken van een van onze naaste buren, Mars, een reis van zes maanden. Een echte uitdaging dus voor menselijke ruimtereizigers. Ze hebben water, voedsel en zuurstof nodig, maar ook ruimte voor lichaamsbeweging om hun lichamelijke conditie in de gewichtloosheid op peil te houden. Ook is sterke bescherming nodig om blootstelling aan dodelijke straling onderweg te voorkomen. Als je de oplossingen voor deze uitdagingen bij elkaar optelt, wordt zo’n reis al snel peperduur en moet het ruimteschip, om aan al die behoeften te voldoen, ook aanzienlijke afmetingen hebben.
Therapeutische hypothermie wordt in de geneeskunde al toegepast
Maar er is misschien een oplossing, eentje die in de medische wetenschap ook al onderzocht is. Om het leven van patiënten te redden, maken artsen al een tijd gebruik van een techniek die therapeutische hypothermie wordt genoemd. Je hebt waarschijnlijk wel eens gehoord van mensen die in ijskoud water vallen en waarvan de ademhaling stopt, maar die dit toch overleven. Het basisprincipe van therapeutische hypothermie is eigenlijk hetzelfde. Door het lichaam langzaam af te koelen kunnen medische teams de stofwisseling van een patiënt vertragen en een soort winterslaap simuleren. Voor elke graad Celsius waarmee de kerntemperatuur van een patiënt daalt, is er een overeenkomstige daling van 7 procent van de stofwisseling. Door de temperatuur langzaam te verlagen – maar hoog genoeg te houden om de hartslag en ademhaling in stand te houden – hebben mensen die anders zouden sterven toch een overlevingskans. Patiënten worden soms tot wel vier dagen in therapeutische hypothermie gehouden. In China hield een aantal patiënten zelfs al een medische winterslaap van maar liefst twee weken, zonder nadelige effecten.
Is winterslaap de toekomst van ruimte-exploratie?
Wetenschappers onderzoeken nu of de ‘suspended animation’ techniek – een toestand waarin het lichaam in diepe ruststand of een soort schijndood gebracht wordt – ook geschikt is voor de ruimtevaart. John Bradford, een ingenieur en de CEO van SpaceWorks, experimenteert met wat hij ‘geïnduceerde torpor’ noemt, een soort winterverlamming. Voor medische ingrepen onderkoelt men momenteel patiënten voor enkele uren. Voor een bemande ruimtevaart wordt nu onderzocht of dat voor langere tijd – tot 180 dagen – mogelijk is.
“Dan zullen robotarmen en verschillende monitoringsystemen een oogje op de bemanning houden. Bovendien krijgen ze kleine transnasale buizen voor de koeling en verwarmingssystemen om ze weer op te warmen”, vertelt hij Quartz. Het is waarschijnlijk gevaarlijk om mensen langdurig in zo’n medische winterslaap te houden, dus onderzoekt hij nu de mogelijkheid van verschillende winterslaapcycli.
We hebben nog steeds slaap nodig – winterslaap is geen echte slaap
Het probleem met een medische winterslaap is dat er eigenlijk geen sprake is van slaap. Het lijkt alsof je slaapt, maar een winterslaap geeft je hersenen en lichaam niet de slaap die het nodig heeft. Jessa Gamble schrijft in The Atlantic: “Tijdens een medische winterslaap lig je wel met je ogen dicht, maar je slaapt niet. Sterker nog, je krijgt eigenlijk te maken met ernstig slaapgebrek. Als films als Passengers – waarin een ruimteschip met 5.000 mensen in slaapcabines onderweg is naar de planeet Homestead II om een nieuw leven te beginnen – meer waarheidsgetrouw waren, zou actrice Jennifer Lawrence in haar winterslaapcapsule niet wakker worden om te luisteren naar de computerupdate over de bemanning. Ze zou haar ogen misschien even openen maar dan weer sluiten en direct in een diepe slaap vallen”.
De gezondheidsrisico’s van gewichtloosheid
Een ander probleem is dat lange perioden zonder zwaartekracht niet goed voor ons zijn. Bradford werkt aan oplossingen op basis van hoe we met comateuze patiënten omgaan. “We hebben ideeën over hoe we hen lichamelijk kunnen trainen – bijvoorbeeld met neuromusculaire elektrische stimulatie”, zegt Bradford. Door spieren direct met elektrische stroom te stimuleren, kun je ze in principe net zo laten samentrekken als wanneer je sportoefeningen doet.
“Er zijn veelbelovende resultaten met deze techniek die we bij comateuze patiënten toepassen om spieratrofie te voorkomen”, voegde hij eraan toe. En met medicijnen om de botdichtheid te behouden en te voorkomen dat vocht zich verplaatst naar weefsels waar het niet thuishoort, kunnen we de bemanning waarschijnlijk gezond houden. Hij is voorstander van het idee om ruimtereizigers in ‘ploegendiensten’ te laten slapen. Zo kan de ene groep de andere tijdens de ruimtereis monitoren en voor hen zorgen, waarna de groepen elkaar afwisselen.
Winterslaap is het antwoord op veel ruimtevaartgerelateerde uitdagingen
Het is waarschijnlijk dat een bepaalde vorm van medische winterslaap toegepast zal worden in de ruimte-exploratie. Als de bemanning een groot deel van de reis ‘slaapt’, wordt de behoefte aan voedsel, water en zuurstof drastisch verminderd en kunnen enorme afstanden afgelegd worden. Bovendien zal het op deze manier makkelijker zijn om hen tegen straling te beschermen, omdat dan alleen de slaapcabine echt afgeschermd hoeft te worden. Ook zullen zaken als verveling, de behoefte aan entertainment en psychologische uitdagingen als ‘cabin fever’ veel minder aan de orde zijn.
