Вот почему гибернация в космосе может быть невозможна для человека

Отправка людей практически в любую точку космоса за пределы Луны ставит логистику здоровья, питания и психологии в такие рамки, которые мы только начинаем постигать.  

Основное решение этих проблем в научной фантастике - просто уложить путешественников в пустоту на некоторое время спать. В состоянии, напоминающем спячку или оцепенение, метаболизм снижается, а разум избавляется от скуки бесконечного ожидания пустых часов.

В отличие от сверхсветовых путешествий и червоточин, идея погружения астронавтов в спячку кажется вполне осуществимой. Настолько, что даже Европейское космическое агентство серьезно изучает научные основы этой идеи.

Результаты нового исследования, проведенного трио ученых из Чили, выявили математическое препятствие на пути воплощения потенциала длительного человеческого стазиса в реальность, которое может означать, что это навсегда останется за пределами нашей досягаемости.

Роберто Ф. Несполо и Карлос Мехиас из Института интегративной биологии Миллениум и Франциско Бозинович из Папского католического университета Чили задались целью выяснить взаимосвязь между массой тела и энергозатратами у животных, впадающих в спячку.

Они обнаружили минимальный уровень метаболизма, который позволяет клеткам сохраняться в холодных условиях с низким содержанием кислорода. Для относительно тяжелых животных, таких как мы, экономия энергии, которую мы могли бы ожидать от впадения в состояние, подобное глубокой спячке, была бы незначительной.

На самом деле, нам, вероятно, было бы лучше просто дремать по старинке.

Слово "спячка" часто вызывает в воображении образ медведя, затаившегося в берлоге для долгого зимнего отдыха.

Хотя медведи действительно закрываются на несколько долгих холодных месяцев, их спячка не совсем похожа на настоящую спячку мелких животных, таких как белки и летучие мыши.

У этих животных температура тела резко падает, метаболизм сокращается, а сердцебиение и дыхание замедляются. Этот процесс может снизить затраты энергии в некоторых случаях на 98 процентов, избавляя от необходимости тратить силы на охоту или добычу пищи.

Однако даже в таком состоянии животное может потерять более четверти массы тела, поскольку оно сжигает запасы топлива.

Если мы применим ту же математику к взрослому человеку, находящемуся в спячке, то ежедневное потребление пищи в размере около 12 000 килоджоулей будет заменено потребностью всего в паре сотен килоджоулей жира.

Продолжая этот сценарий, мы можем представить, что наш бесстрашный космический турист, укрывшись в своей специально оборудованной кровати, будет терять чуть более шести граммов жира в день. За год это составит около двух килограммов веса.

Это, возможно, подходит для быстрого путешествия к лунам Юпитера, но если средний взрослый человек хочет прожить десятилетия, летя через межзвездное пространство к ближайшей звезде, ему придется набрать еще несколько сотен килограммов жира. Или регулярно просыпаться, чтобы выпить молочный коктейль с салом или три.

Эти расчеты основаны на многих предположениях, и не последнее из них - как можно масштабировать спячку. В конце концов, вероятно, существует веская причина нехватки массивных млекопитающих нашего размера (или больше), впадающих в спячку.

Поэтому исследователи провели статистический анализ различных видов, впадающих в спячку, как это было описано в предыдущих исследованиях.

На основании этого они пришли к выводу, что ежедневные энергозатраты впадающих в спячку животных достаточно сбалансированы, поэтому грамм ткани крошечного млекопитающего, например, 25-граммовой ушастой летучей мыши, потребляет столько же энергии, сколько грамм ткани 820-граммовой белки.

Можно предположить, что если мы когда-нибудь научимся впадать в спячку так же эффективно, как белка, то каждый грамм нашей ткани будет требовать столько же энергии, сколько и каждый грамм их ткани. 

Однако, когда млекопитающие активны, это совсем другая история. Масштабирование зависимости между активным метаболизмом и массой дает несколько иной график, который показывает точку, в которой спячка не позволяет экономить много энергии для более крупных животных.

Эта точка находится рядом с нашей собственной массой, что означает, что наши общие энергетические потребности во время спячки не будут значительно отличаться от потребностей во время покоя.

Возможно, именно поэтому медведи не впадают в спячку так, как это делают более мелкие животные. А для нас, людей, это означает, что охлаждение тела, снижение частоты пульса и дыхания, а также искусственное снижение метаболизма могут не дать тех результатов, на которые мы рассчитываем.

Если мы хотим избавиться от скуки и не проглотить корабельный запас мороженого, мы можем посмотреть сериал "The Expanse", принять кучу успокоительных и в дремоте добраться до Марса.

Заставлять людей впадать в спячку просто не стоит.

Это исследование было опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B.