برخلاف تصورات رایجی که شاید از آثار علمی-تخیلی مانند «پیشتازان فضا» یا «جنگ ستارگان» در ذهن ما نقش بسته باشد، واقعیت انکارناپذیر کیهان، گستردگی عظیم فواصل بین ستاره‌ای و به تبع آن، زمان فوق‌العاده زیادی است که برای پیمودن این مسافت‌ها لازم است؛ این مسئله، چالش اصلی پیش روی سفرهای فضایی طولانی مدت به شمار می‌رود. برای درک بهتر این مقیاس نجومی، کافی است نگاهی به سرنوشت فضاپیمای وویجر 1 بیندازیم؛ این کاوشگر که با سرعتی سرسام‌آور (حدود 61,155 کیلومتر بر ساعت) در حال حرکت در فضای بیکران است، اگر مسیرش به سمت نزدیک‌ترین ستاره به منظومه شمسی ما، یعنی پروکسیما قنطورس، تنظیم شده بود (که البته اینطور نیست)، برای رسیدن به مقصد خود به زمانی حدود 73,000 سال نیاز داشت!
این محاسبه ساده به وضوح نشان می‌دهد که حتی با دستیابی به فناوری‌های پیشرانش بسیار سریع‌تر از آنچه در وویجرها به کار رفته، هرگونه سفرهای فضایی طولانی مدت با سرنشین انسانی به مقاصد بین ستاره‌ای، در بهترین حالت، دهه‌ها و به احتمال زیاد، قرن‌ها به طول خواهد انجامید. این محدودیت زمانی، یکی از بزرگترین موانع بر سر راه تحقق رویای دیرینه بشر برای کاوش فراتر از منظومه شمسی و آغاز سفرهای فضایی طولانی مدت به دنیاهای دیگر است.
خواب زمستانی انسان؛ راهکاری برای عبور از سد زمان در سفرهای فضایی طولانی مدت؟
در مواجهه با این چالش عظیم زمان، یکی از راهکارهای پیشنهادی که مدت‌هاست مورد بحث و بررسی دانشمندان و آینده‌پژوهان قرار گرفته، مفهوم «خواب زمستانی انسان» یا آنگونه که گاهی در ادبیات علمی-تخیلی از آن یاد می‌شود، «حیات معلق» است. ایده اصلی این است که اگر بتوان راهی یافت تا سرعت متابولیسم یا سوخت‌وساز بدن انسان را به شکلی چشمگیر و ایمن کاهش داد، فضانوردان قادر خواهند بود تا برای بازه‌های زمانی بسیار طولانی، عملاً به خوابی عمیق فرو روند و تنها در زمان نزدیک شدن به مقصد نهایی سفرهای فضایی طولانی مدت خود، بیدار شوند.
این مفهوم، که به شکلی جذاب در فیلم‌های کلاسیکی چون «2001: ادیسه فضایی» (محصول سال 1968) یا «بیگانه» (محصول سال 1979) به تصویر کشیده شده، این پرسش اساسی را مطرح می‌کند: آیا چنین چیزی واقعاً در دنیای واقعی امکان‌پذیر است؟ و فراتر از امکان‌پذیری فنی، آیا انسان‌ها اصولاً حاضر به پذیرش چنین تجربه‌ای برای مشارکت در سفرهای فضایی طولانی مدت خواهند بود؟
مزایای بالقوه خواب زمستانی در فضا
سندی مارتین (Sandy Martin)، استاد بازنشسته زیست‌شناسی سلولی و تکوینی در دانشگاه کلرادو، به این پرسش پاسخ مثبتی می‌دهد. او معتقد است:
همیشه افرادی وجود خواهند داشت که خواب زمستانی چند ماهه یا حتی چند ساله را به عنوان یک مصالحه قابل قبول، اگر نگوییم مطلوب، در برابر گذراندن همان زمان در فضاهای بسیار تنگ و محدود فضاپیما، یا حتی از دست دادن کامل فرصت شرکت در سفرهای فضایی طولانی مدت، در نظر بگیرند.
پروفسور مارتین در ادامه توضیح می‌دهد که خواب زمستانی علاوه بر کمک به حل مشکلات روانی و اجتماعی ناشی از انزوا در سفرهای فضایی طولانی مدت، مزایای عملی قابل توجهی نیز دارد؛ کاهش نیاز به ورزش، غذا، اکسیژن، آب و مدیریت پسماندها، که همگی به سبک‌تر شدن محموله فضاپیما و ساده‌سازی چالش‌های مهندسی پیچیده برای سفرهای فضایی طولانی مدت کمک شایانی می‌کنند. علاوه بر این، به نظر می‌رسد خواب زمستانی بتواند خطر قرار گرفتن در معرض تابش‌های کیهانی مضر را در طول سفرهای فضایی طولانی مدت کاهش دهد، چرا که متابولیسم پایین‌تر ممکن است به ترمیم بهتر آسیب‌های سلولی کمک کرده یا نیاز به محافظت سنگین را کمتر نماید.
مسیرهای تحقق و چالش‌های پزشکی خواب زمستانی
با این حال، تحقق رویای خواب زمستانی برای انسان‌ها در سفرهای فضایی طولانی مدت، مستلزم حل انبوهی از مشکلات فنی و پزشکی بسیار پیچیده است. هنوز مشخص نیست که آیا اساساً قادر خواهیم بود انسان را به طور ایمن و برگشت‌پذیر به حالت خواب زمستانی واقعی ببریم یا خیر.
هیپوترمی القایی: کاهش مصنوعی دمای بدن
یکی از مسیرهای تحقیقاتی بالقوه، استفاده از روشی به نام «هیپوترمی القایی» است؛ در این روش، دمای بدن فضانوردان به صورت خارجی و کنترل شده کاهش داده می‌شود تا سرعت متابولیسم آن‌ها به میزان قابل توجهی پایین بیاید. هیپوترمی القایی پزشکی در حال حاضر نیز، هر چند با نتایج متغیر، در بیمارستان‌ها برای بیمارانی که دچار حملات قلبی شدید یا آسیب‌های مغزی تروماتیک شده‌اند، به کار گرفته می‌شود، با این امید که به بهبود بازیابی عصبی کمک کند.
البته، درجه هیپوترمی مورد استفاده در کاربردهای پزشکی فعلی نسبتاً خفیف است (دمای بدن تنها چند درجه سانتی‌گراد پایین‌تر از حد نرمال نگه داشته می‌شود) و این وضعیت تنها برای مدت کوتاهی (معمولاً یک تا دو روز) حفظ می‌شود. این در حالی است که برای سفرهای فضایی طولانی مدت، نیاز به هیپوترمی عمیق‌تر و برای مدت زمان بسیار طولانی‌تر (سال‌ها یا دهه‌ها) وجود دارد.
هیپوترمی با کاهش تقاضای اکسیژن در سطح سلولی و کاهش برون‌ده قلبی در دماهای پایین، ممکن است به انسان‌ها اجازه دهد دوره‌های طولانی خواب را تحمل کنند. موارد مستندی از افرادی وجود دارد که پس از غوطه‌وری تصادفی در آب بسیار سرد، از هیپوترمی عمیق جان سالم به در برده و بهبودی کامل یافته‌اند، که نشان می‌دهد بدن انسان تا حدی پتانسیل بقا در این شرایط را دارد. اما اینکه آیا فضانوردان در سفرهای فضایی طولانی مدت می‌توانند هیپوترمی طولانی و کنترل شده را تحمل کنند یا نه، و اثرات چنین وضعیتی بر قلب، مغز، پوست، چشم‌ها، کلیه‌ها، عروق خونی و سایر اندام‌ها در بلند مدت چه خواهد بود، عمدتاً ناشناخته باقی مانده و نیازمند پژوهش‌های گسترده است.
الهام از طبیعت: شبیه‌سازی خواب زمستانی حیوانات
مسیر احتمالی دیگر برای تحقق خواب زمستانی در سفرهای فضایی طولانی مدت، الهام گرفتن از طبیعت و تلاش برای القای حالتی شبیه به خواب زمستانی یا «رخوت» (Torpor) در انسان‌هاست که بسیاری از حیوانات برای بقا در زمستان‌های سخت یا دوره‌های کمبود منابع از آن استفاده می‌کنند. خواب زمستانی در حیوانات، که در گونه‌های مختلفی از جمله پرندگان، پستانداران و کیسه‌داران مشاهده می‌شود، می‌تواند از چند ساعت تا چند روز و حتی چندین ماه طول بکشد. به عنوان مثال، خرس‌های آلاسکا می‌توانند تا هفت ماه در خواب زمستانی باقی بمانند، هر چند ممکن است در صورت ایجاد مزاحمت، برای مدت کوتاهی بیدار شوند.
حیوانات در حال خواب زمستانی، دمای بدن و ضربان قلب خود را به شدت کاهش می‌دهند، از ذخایر انرژی داخلی بدن خود استفاده می‌کنند و از خوردن و آشامیدن امتناع می‌ورزند. نکته بسیار مهم و تفاوت کلیدی با هیپوترمی القایی این است که حیواناتی که به طور طبیعی به خواب زمستانی می‌روند، قادرند خودشان این حالت را القا کرده و بدون نیاز به حمایت یا مداخله خارجی، در آن باقی بمانند و از آن خارج شوند.
اگر دانشمندان بتوانند مکانیسم‌های زیستی این فرآیند طبیعی را درک کرده و راهی برای القای ایمن حالتی شبیه به خواب زمستانی حیوانات در انسان‌ها پیدا کنند، این می‌تواند دریچه‌ای نوین برای تحمل سفرهای فضایی طولانی مدت توسط بشر بگشاید. چالش اصلی در این مسیر آن است که انسان‌ها به طور طبیعی دوره‌های طولانی کاهش متابولیسم را تحمل نمی‌کنند؛ پارامترهای فیزیولوژیکی حیاتی ما (مانند دما، نبض، فشار خون) باید در محدوده کاملاً مشخصی حفظ شوند و انحراف جزئی از این محدوده، مانند تب چند درجه‌ای، می‌تواند کشنده باشد.
با این وجود، دانشمندان در حال مطالعه فاکتورهای ژنتیکی و بیوشیمیایی هستند که به حیوانات اجازه می‌دهد به طور ایمن و مکرر وارد حالت خواب زمستانی شده و از آن خارج شوند. اگر این تحقیقات به نتایج ملموسی برسد، ممکن است در آینده شاهد توسعه درمان‌هایی مانند ژن‌درمانی باشیم که به انسان‌های آینده امکان دهد نوعی از خواب زمستانی را برای سفرهای فضایی طولانی مدت تجربه کنند.
به گفته پروفسور مارتین:
بزرگترین مانع، درک دقیق چگونگی عملکرد خواب زمستانی در کاهش برگشت‌پذیر تقاضای متابولیک و محافظت از سیستم‌های اندامی در سراسر بدن در حیوانات خواب‌رو طبیعی است.
با این حال، او ابراز امیدواری می‌کند که با فناوری‌های موجود یا در آینده نزدیک و با «تخصیص منابع کافی برای یک تلاش منطقی و هماهنگ»، بتوانیم درک بهتری از خواب زمستانی حیوانات پیدا کرده و آن را در انسان‌ها شبیه‌سازی کنیم تا سفرهای فضایی طولانی مدت امکان‌پذیرتر شوند.
پرسش‌های بی‌پاسخ و آینده پیش رو در زمینه سفرهای فضایی طولانی مدت
اما فراتر از چالش‌های پزشکی و فنی، پرسش‌های کلیدی دیگری نیز در مورد کاربرد خواب زمستانی در سفرهای فضایی طولانی مدت بی‌پاسخ مانده‌اند.
چالش‌های عملیاتی و اخلاقی
- چه کسی یا چه چیزی مسئول نظارت بر وضعیت حیاتی خدمه در حال خواب زمستانی خواهد بود؟
- آیا نیاز است برخی از خدمه بیدار بمانند تا از ایمنی همسفران خفته خود (و شاید نسل‌های بعدی آن‌ها در سفرهای چند نسلی) اطمینان حاصل کنند؟
- اگر خدمه مراقب یا افراد در حال خواب زمستانی بیمار شوند، چه پروتکل‌هایی باید وجود داشته باشد؟
- آیا یک هوش مصنوعی پیشرفته می‌تواند به تنهایی مسئولیت نظارت بر ایمنی فضانوردان در خواب زمستانی را در طول سفرهای فضایی طولانی مدت بر عهده بگیرد؟ و اگر چنین هوش مصنوعی‌ای انتخاب شود، آیا می‌توان به عملکرد قابل اعتماد آن برای دهه‌ها یا قرن‌ها اطمینان کرد؟
- در صورت وقوع یک وضعیت اضطراری در طول سفرهای فضایی طولانی مدت، خدمه در حال خواب زمستانی با چه سرعتی می‌توانند بیدار شوند و چه مدت طول می‌کشد تا پس از بیداری، به عملکرد شناختی و فیزیکی عادی بازگردند؟
- آیا می‌توان خواب زمستانی را به طور ایمن در یک فرد بیش از یک بار القا کرد (برای سفرهای رفت و برگشت یا ماموریت‌های چند مرحله‌ای)؟
ضرورت تحقیق و چشم‌انداز آینده
پاسخ به تمام این سوالات پیچیده، پیش از آنکه بتوان از فناوری خواب زمستانی در سفرهای فضایی طولانی مدت واقعی استفاده کرد، ضروری است. با توجه به اینکه سفرهای فضایی طولانی مدت انسان به مریخ و شاید فراتر از آن، ممکن است در آینده نه چندان دور عملی شوند، تحقیقات جدی و همه‌جانبه در زمینه خواب زمستانی انسان، امری حیاتی و شایسته توجه و سرمایه‌گذاری دقیق به نظر می‌رسد، زیرا می‌تواند کلید عبور از محدودیت‌های فعلی و گشودن دروازه‌های کیهان به روی بشر باشد.
