Despre fizica si intrebari fundamentale (II)
Lui Roger i se facuse instructajul inainte de a pleca de pe Pământ; în ultimele doua ore citise din nou toate manualele sistemului, însă nu putea îndepărta senzația de gol în stomac pe care o avea. Urma să intre într-un mic spațiu care îi amintea de cel mai bun loc de odihnă al vampirilor din filmul Dracula – al lui Coppola, bineînțeles, celelalte erau doar creionări de idei pe aceeași temă – un coșciug. Se temea că atunci când va veni momentul să iasă un echipament nu va mai funcționa iar el va rămâne captiv pentru eternitate, se temea că substanțele nutriente îl vor transforma, se temea de o eventuală fisură în cupola care îl va separa 23 de ore din 24 de mediu, se temea de posibilitatea ca un senzor să nu mai funcționeze. Se temea de orice tehnologie care îl separa de realitate. Capacitatea lui de a evalua corect realitatea și de a acționa rapid pentru a rezolva probleme inginerești fusese unul din factorii cei mai importanți la selecție.
Acum trebuia să accepte separarea de realitate.
Urmau să părăsească orbita și stația care le devenise casă în ultimele șase luni. Au inspectat de nenumărate ori Contrapția*, interior și exterior, au simulat diverse situații critice, s-au familiarizat cu locul unde urmau să îșî petreacă următorii 20 de ani, cu navigația în acel spațiu închis, cu modul cel mai eficient de acces la diverse sisteme, cu inteligența artificială de la bord și interacțiunea cu ea. Toate după alți doi ani epuizanți de antrenamente pe Pământ, zi de zi, totul pentru un singur scop – prima misiune interstelară lansată de pe Pământ.
În urmă cu 10 ani se făcuseră progrese uimitoare în direcția criosomnului, după ce acum peste două secole frații Grimm enunțaseră prima dată ideea într-o poveste. Urmărise amuzat știrile despre primele teste care presupuneau inducerea unei stări de… hibernare. Se dovedise că metoda putea fi utilizată doar pe timp scurt – câteva săptămâni în cazul cel mai fericit – fiind potrivită doar pentru călătorii interplanetare. Apoi câțiva ruși descoperiseră o metodă de a suspenda aproape complet funcțiile vitale, încetinind metabolismul la 1%, corpul fiind ajutat de sisteme externe, metodă care permitea o hibernare pe durată medie, de 3-4 ani. Riscurile erau mai mari, însă niște ingineri deveniți contabili calculaseră că beneficiile depășeau cu mult riscurile.
Erau 45 de oameni care urmau să plece în prima misiune în spațiul interstelar și pentru toți cea mai mare provocare era criosomnul, chiar dacă trecuseră prin experiența celui de scurtă durată în timpul antrenamentului. Echipa de pshihologi, neurologi și psihiatri consideraseră că pentru a accepta situația – lipsa controlului și trișarea modului în care homo sapiens își ducea viața – trebuia ca ei să considere criosomnul ceva banal, parte a vieții cotidiene. A circulat la un moment dat și ideea ca somnul de noapte să fie înlocuit cu criosomn de foarte scurtă durată pentru ca ei să se acomodeze mai repede, însă toți refuzaseră propunerea.
În 8 ore Contrapția urma să se pună în mișcare iar el va fi în prima tură care va intra în criosomn pentru 6 luni. 6 luni.
* Contrapție – barbarism intentionat, preluare a termenului din limba engleză (contraption – mașinărie mult prea complicată, de cele mai multe ori nesigură).
Criosomnul (Cryosleep sau Suspended animation în engleză) este una din metodele prin care Homo Sapiens poate trișa timpul in călătoriile interstelare, conform literaturii și filmelor de specialitate. Echipajul intră în capsule, se închide ermetic, capsula e inundată de un fluid cu proprietăți magice, apoi Noapte bună, somnoroase păsărele. Ocupantul este trezit peste X ani, când nava ajunge la destinație, în timp ce el are cele mai frumoase vise pe care le poate avea o persoană în timpul întregii vieți (hei, cine sunt eu să contrazic autorii de SF care ignora rolul viselor?).
Există în acest moment două direcții majore de dezvoltare ale acestei tehnologii:
- încetarea până la un nivel extrem de redus al funcțiilor celulare, corpul uman intrând în ceea ce ar putea fi numită stare de hibernare;
- oprirea tuturor funcțiilor vitale și repornirea lor la un moment viitor (în acest caz călătorii sunt de fapt decedați, fiind readuși la viață la destinație).
Beneficiile nu țin doar de resursele umane – ajungere la destinație în timpul vieții călătorilor, lipsa afecțiunilor psihiatrice cauzate de viața într-un spațiu închis departe de casă, etc – ci și de logistică – spațiul și resursele necesare sunt mult mai mici în cazul acestui gen de călătorie. Evident, reducerea masei pe care o necesită logistica poate determina o mai bună protecție împotriva radiațiilor, costuri mai mici de lansare, mai mulți pasageri, o masă totală mai mică.
În natură pot fi întâlnite trei tipuri de hibernare:
- hibernarea forțată (animalele intră spontan în starea de hibernare, fara legătură cu condițiile de mediu)
- hibernarea facultativă (animalele intră în stare de hibernare pentru a își asigura supraviețuirea)
- torpor (reducerea nivelului metabolismului pentru conservarea energiei, fără reducerea temperaturii corpului)
Au fost identificate 3 variante de inducere a stării de hibernare până acum:
- prin temperatură (scăderea temperaturii corpului, utilizată deja în medicină)
- prin substanțe chimice (inhalarea de hidrogen sulfurat – H2S – de șoareci)
- prin intermediul sistemul nervos
NASA a făcut pași în această direcție, studiind domeniul ca soluție pentru călătoriile interplanetare (mai exact, spre Marte). Varianta explorată pentru cazul oamenilor a fost prima din lista de mai sus – reducerea nivelului metabolismului prin hibernarea indusă de hipotermie terapeutică, nutriția fiind asigurată intravenos. Procedura de răcire ar duce temperatura organismului până la 32 ℃ în 6 ore, în timp ce readucerea la temperatura normală ar fi realizată în 2-8 ore. Ca fapt divers, pentru o reducere a metabolismului cu 50% temperatura corpului ar trebui sa fie de aproximativ 25 ℃ în timp ce pentru o reducere a metabolismului cu 80% temperatura corpului ar trebui să fie 18 ℃.
Problemele pe care le poate avea organismul în cazul hibernării în spațiu pot fi cauzate atât de lipsa gravitației (demineralizarea oaselor și atrofia musculară) cât și de starea de hibernare și hrănirea intravenoasă (deteriorarea hepatică, dezechilibre de substanțe, hipo/hiper glicemie, infecții, hemoragii, coagularea sângelui), starea de sănătate a celor aflați în hibernare putând fi păstrată chimic, electric și prin design al sistemului.
Homo Sapiens în stare de hibernare (sursa: [1])
În continuare, dată fiind apropierea între termeni, ar trebui să definesc câțiva termeni (conform [3]):
Criogenie – într-o accepțiune mai nouă, metoda îmbălsămării prin înghețare (en: cryonics);
Criologie – tehnica producerii temperaturilor foarte joase; într-o accepțiune mai nouă, tehnica înghețării organismului;
Crionică – tehnica înghețării organismului (en: cryonics, din gr: kryos – rece).
Acești termeni, în cazul în care au același înțeles, vor fi folosiți alternativ cu acest sens, în funcție de sensul textului.
În acest moment crionica este modalitatea aleasă de cetățenii cu dare de mână, dispuși să parieze pe un viitor luminos în care medicina îi va putea readuce la viață din starea de conservare în care se află. Există în acest moment două variante de conservare la temperatură joasă:
- la -79 ℃ cu ajutorul zăpezii carbonice;
- la -196 ℃ cu ajutorul azotului lichid.
Țesuturile se păstrează cel mai bine la temperaturi de sub -130 ℃, astfel că soluția aleasă pentru păstrarea cetățenilor sus-numiți este utilizând azotul lichid. Problema majoră în cazul scăderii temperaturii este de a păstra integritatea celulelor (volumul apei crește la trecerea ei în stare solidă) și a tesuturilor (aglomerări de celule care funcționează împreună pentru îndeplinirea funcției) împreună cu toate substanțele existente în organism, pentru a asigura succesul revenirii la viață.
În timpul procesului de îngheț controlat celulele se dezhidratează, apa care îngheață fiind cea dintre celule, cristalele de gheață apăsând celulele. În cazul înghețului necontrolat apa îngheață iar cristalele de gheață care se formează pot distruge celulele. Provocarea este păstrarea unei rate îngheț egală cu cea de eliminare apei dintre celule și înlocuirea ei cu o altă substanță care să protejeze celulele împotriva formării gheții, evitând astfel apariția cristalelor de gheață între celule. [5] Au fost realizate congelări ale organelor și apoi aduceri la temperatura normală fără ca acestea să fie afectate mecanic de gheață utilizând diverse modalități de protecție printr-un proces numit vitrificare însă substanțele utilizate pentru protecție sunt toxice.
Readucerea la temperatura mediului este un proces mult mai laborios decât înghețarea, în prezent nefiind posibilă readucerea la viață a cetățenilor congelați (lipsa de oxigen deterioreză celulele, temperatura joasă face corpul uman casant, nu toate țesuturile sunt vitrificate, vitrificatul – substanța de protecție – este toxică).
În acest moment se pot păstra cu succes prin criogenie celule, țesuturi și organe mici, însă păstrarea prin criogenie a unui om este diferită de păstrarea unei bucăți de mușchi de grosimea unei felii de prosciutto.
În loc de încheiere
Dacă pentru perioade medii de timp (ani) se va putea utiliza metoda hibernării (succesiv pe durate scurte), păstrarea organismului uman în stază pe parcursul unei călătorii interstelare timp de câteva zeci de ani este cel mai probabil imposibilă – sau așa pare dacă privim acum în detaliu procesul. Probabil vom realiza teleportarea înainte de a putea realiza păstrarea omului într-o stare de suspended animation.
Daca vrem să ajungem la stele va trebui, deci, să găsim o modalitate de propulsie care să ne asigure deplasarea cât mai rapidă, FTL (Faster Than Light) dacă se poate, vă rog. Sau să construim o arcă spațială.
Iulian
Surse:
http://www.mnn.com/earth-matters/space/stories/cryosleep-its-not-just-science-fiction-anymore [1]
http://www.mnn.com/earth-matters/animals/stories/hunker-down-hibernating-animals-live-longer [2]
http://dexonline.ro [3]
https://en.wikipedia.org/wiki/Cryonics [4]
Peter Mazur – Freezing of living cells: mechanisms and implications, 1984 [5]