Ibernarsi per un viaggio su Marte, come gli orsi

Ibernare gli astronauti potrebbe essere il modo migliore per risparmiare sui costi di missione, ridurre le dimensioni dei veicoli spaziali di un terzo e mantenere l’equipaggio in salute durante il viaggio verso Marte. Un’indagine condotta dall’ESA suggerisce che l’ibernazione umana va oltre il regno della fantascienza e può diventare una tecnica che cambia il gioco per i viaggi spaziali.

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Ibernarsi per un viaggio su Marte – L’astronauta dell’ESA Paolo Nespoli dentro il suo sacco a pelo nel modulo Nodo 2 di costruzione italiana. Conosciuto anche come Harmony, il Nodo 2 è stato consegnato alla Stazione Spaziale Internazionale durante la missione Esperia di Nespoli, a bordo del volo STS-120 con lo Space Shuttle Discovery. Credito: NASA

Quando si preparano i bagagli per un volo andata e ritorno verso il Pianeta Rosso, gli ingegneri spaziali devono tenere conto di oltre due anni di cibo e acqua per l’equipaggio.

Stiamo parlando di circa 30 kg per astronauta a settimana, e oltre a questo dobbiamo considerare le radiazioni e le sfide mentali e fisiologiche“, spiega Jennifer Ngo-Anh, coordinatrice della ricerca ESA e del carico utile per l’esplorazione umana e robotica e uno degli autori del documento che collega la biologia all’ingegneria.

Il torpore durante l’ibernazione è uno stato indotto che riduce il tasso metabolico di un organismo. Questa “animazione sospesa” è un meccanismo comune negli animali che desiderano conservare l’energia.

Ridurre il tasso metabolico di un equipaggio in rotta verso Marte fino al 25% dello stato normale ridurrebbe drasticamente la quantità di provviste e la dimensione dell’habitat, rendendo l’esplorazione di lunga durata più fattibile.

Ibernarsi per un viaggio su Marte, lo studio di valutazione sugli orsi

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Ibernarsi per un viaggio su Marte. L’astronauta della NASA Kayla Barron riapre la porta del modulo Columbus dell’ESA, dopo che per due giorni e due notti i moduli laterali della Stazione Spaziale sono stati chiusi come misura precauzionale contro i detriti spaziali. Matthias ha postato questa immagine sui social media il 18 novembre 2021 con la didascalia: Credito: ESA/NASA

“Dove c’è vita, c’è stress”, osserva Jennifer Ngo-Anh. “La strategia ridurrebbe al minimo la noia, la solitudine e i livelli di aggressività legati al confinamento in un veicolo spaziale”, aggiunge.

Simulare il torpore terapeutico, ovvero l’idea di mettere l’uomo in uno stato di ibernazione, esiste negli ospedali dagli anni ’80: i medici possono indurre l’ipotermia per ridurre il metabolismo durante interventi lunghi e complessi. Tuttavia, non è una riduzione attiva di energia. Gli studi sull’ibernazione necessari per visitare altri pianeti potrebbero offrire nuove potenziali applicazioni per la cura dei pazienti sulla Terra.

Gli animali vanno in letargo per sopravvivere a periodi di freddo e scarsità di cibo o acqua, riducendo la loro frequenza cardiaca, la respirazione e altre funzioni vitali a una piccola frazione della loro vita normale, mentre la temperatura del corpo si abbassa vicino alla temperatura ambiente. Tardigradi, rane e rettili sono molto bravi a farlo.

Gli orsi sembrano essere il miglior modello per l’ibernazione umana nello spazio. Hanno una massa corporea simile alla nostra e riducono la loro temperatura corporea solo di pochi gradi, un limite considerato sicuro per gli esseri umani. Come gli orsi, gli astronauti avrebbero bisogno di acquisire grasso corporeo extra prima di entrare in letargo.

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Ibernarsi per un viaggio su Marte

Orsi e Astronauti

Durante il letargo, gli orsi bruni e neri si ritirano nelle loro tane e vivono sei mesi di digiuno e immobilizzazione. Se una persona passa sei mesi a letto, c’è una grande perdita di massa muscolare, forza ossea e più rischio di insufficienza cardiaca.

“Tuttavia, la ricerca mostra che gli orsi usciranno sani dalla loro tana in primavera con solo una perdita marginale di massa muscolare. Ci vogliono solo circa 20 giorni per tornare alla normalità. Questo ci insegna che l’ibernazione previene l’atrofia da disuso di muscoli e ossa e protegge dai danni ai tessuti”, spiega Alexander Choukér, professore di Medicina all’Università Ludwig Maximilians di Monaco, in Germania.

Livelli più bassi di testosterone sembrano aiutare l’ibernazione lunga nei mammiferi; gli estrogeni negli esseri umani regolano fortemente il metabolismo energetico.

L’equilibrio molto particolare e diverso degli ormoni nelle femmine o nei maschi e il loro ruolo nella regolazione del metabolismo suggeriscono che le donne potrebbero essere candidate preferite“, sottolinea Alexander.

Rendere confortevole e basso rischio la navicella

Gli scienziati suggeriscono agli ingegneri di costruire capsule a guscio molle con impostazioni ben calibrate per una dolce ibernazione: Un ambiente tranquillo con poche luci, bassa temperatura – meno di 10 °C – e alta umidità.

Gli astronauti si muoverebbero molto poco, ma non sarebbero limitati, e indosserebbero abiti che eviterebbero il surriscaldamento. Dei sensori indossabili misurerebbero la loro postura, la temperatura e la frequenza cardiaca.

Ogni capsula dovrebbe essere circondata da contenitori d’acqua che fungono da scudo contro le radiazioni. “L’ibernazione aiuterà effettivamente a proteggere le persone dagli effetti nocivi delle radiazioni durante i viaggi nello spazio profondo. Lontano dal campo magnetico terrestre, i danni causati dalle particelle ad alta energia possono provocare la morte delle cellule, la malattia da radiazioni o il cancro“, precisa Alexander.

Con l’equipaggio a riposo per lunghi periodi, l’intelligenza artificiale entrerà in gioco durante le anomalie e le emergenze.

Oltre a monitorare il consumo di energia e le operazioni autonome, i computer di bordo manterranno le prestazioni ottimali del veicolo spaziale fino a quando l’equipaggio potrebbe essere svegliato”, conclude Alexander.

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