Im Tiefschlaf zum Roten Planeten?

Hibernation – ein weiterer Schritt auf dem Weg ins All
20 September 2004

Es klingt wie Science-Fiction: Bemannte Langzeitflüge im Tiefschlaf. Im Auftrag der ESA untersuchen Wissenschaftler an der Universität Verona die Möglichkeiten, Menschen durch eine chemische Substanz in eine Art künstliche Winterstarre zu versetzen. Die Forschungsarbeit dient der Vorbereitung bemannter ESA-Missionen zum Roten Planeten ab 2030.

Man kennt die Bilder aus Filmen wie Ridley Scotts „Alien“: Astronauten steigen nach jahrelangem Kälteschlaf – der Fachmann spricht von „Hibernation“ – erfrischt aus ihren Kojen und machen sich ausgeruht an die Arbeit. Wenn es nach dem Willen der ESA geht, soll diese Vision in nicht allzu ferner Zukunft Realität werden. Wissenschaftler des im Europäischen Zentrum für Weltraumforschung und -technologie (ESTEC) angesiedelten Teams für Fortschrittliche Konzepte (ACT) arbeiten bereits heute den Forschungsfahrplan aus, um dieses Ziel zu verwirklichen. Bis jedoch praktisch verwertbare Ergebnisse vorliegen, ist noch viel Forschungs- und Entwicklungsarbeit notwendig. „Mit anwendbaren Hibernationstechniken ist frühestens in zehn Jahren zu rechnen“, so Dr. Mark Ayre vom ACT der ESA.
Die Vorteile liegen auf der Hand: Eine Raumschiffbesatzung im Dauertiefschlaf wäre nicht den außerordentlichen Stressfaktoren sowie den psychischen Belastungen ausgesetzt, die ein jahrelanger Raumflug mit sich bringt – das Eingeschlossensein, latente Lebensgefahr, Monotonie, fehlende Privatsphäre, soziale Abschottung sowie Isolation vom Heimatplaneten. Zum anderen könnte der extrem herabgesetzte Sauerstoff-, Nahrungs- und Platzbedarf der Schlafenden Größe und Startgewicht des Raumschiffs und damit die Missionskosten erheblich senken.

Den Tieren abgeschaut

Schlafender Astronaut: Im All bald die Regel?

Um diesem Ziel näher zu kommen, setzen die Wissenschaftler auf Biomimikry, d.h. auf die Entwicklung von Methoden sowie Lösungen durch Beobachtung und Nachahmung von Pflanzen und Tieren. In der Natur sind Winterschlaf, Winterstarre oder ähnliche Zustände gängige Strategien, mit denen ein Organismus sein Überleben in lebensfeindlicher Umgebung sichert. Der Trick besteht darin, den Energieverbrauch des eigenen Körpers dem äußerst geringen Ressourcenangebot des Umfeldes anzupassen. Das betreffende Tier fährt seine Lebensfunktionen herunter und der Metabolismus pendelt sich auf ein neues Gleichgewicht im extremen Energiesparmodus ein.
Hibernation bedeutet Leben auf Sparflamme. Herzschlag, Atemfrequenz, Körpertemperatur und Stoffwechsel sind drastisch herabgesetzt und der Organismus verfällt in eine Art Starre, Dauerschlaf oder zeitweiliges Koma. Die Körpertemperatur liegt dabei oft nur wenige Grad Celsius über Null, der Puls fällt von mehreren Hundert auf drei bis vier Schläge pro Minute und der Sauerstoffverbrauch sinkt auf 2% des Normalbedarfs. Das Tier zehrt monatelang von den körpereigenen Fettdepots.

Winterschlafmolekül DADLE

Die Untersuchung der Hibernationsmechanismen bei winterschlafenden Säugetieren ergab, dass ein bestimmtes Protein im Blut der Winterschläfer die Verlangsamung der Lebensfunktionen auslöst. Die chemische Beschaffenheit dieses als „Hibernation Induction Trigger“ oder kurz HIT bezeichneten Winterruhehormons ist noch nicht vollständig geklärt. Das Interesse der Forscher gilt derzeit einem Stoff, der dem HIT sehr ähnlich ist und synthetisch hergestellt werden kann, dem „D-Leu-Enkephalin“ oder kurz DADLE.
DADLE ist eine opiumähnliche Verbindung, die beispielsweise bei Erdhörnchen auch im Sommer den Winterschlaf auslösen kann. Und vielleicht lässt sich auch irgendwann der Mensch auf diese Weise in Winterschlaf versetzen. „Wir wissen zwar noch nicht, ob es funktioniert", meint Marco Biggiogera von der Universität Pavia, "aber diese Idee ist keineswegs abwegig“. Biggiogera ist Fachmann für Hibernation und berät die ESA in einschlägigen Forschungsfragen. Im Rahmen des Ariadna-Programms des Teams für Fortschrittliche Konzepte (ACT) hat er gemeinsam mit Kollegen von der Universität Verona für die ESA eine Studie erstellt, die dem Winterschlaf bei Säugetieren und dessen Relevanz für mögliche Hibernationszustände des Menschen nachgeht.

Versuche laufen bereits

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Biggiogera und sein Team haben bereits herausgefunden, dass DADLE auch menschliche Zellen quasi auf Zeitlupe schaltet, d.h. den Zellstoffwechsel sowie die intrazellulären Teilungsaktivitäten verlangsamt. Und vor kurzem sind Versuchsreihen angelaufen, in denen der Stoff Säugetieren verabreicht wird, die natürlicherweise keinen Winterschlaf halten. Die Wissenschaftler in Verona haben die Substanz zunächst an Ratten erprobt und dabei Herzschlag und Gehirnaktivität der Tiere aufgezeichnet. Ergebnisse liegen noch nicht vor, die erhobenen Daten werden aber derzeit ausgewertet.
Hibernationsmissionen stellen auch technisch enorme Anforderungen. Der Zustand der Dauerschläfer an Bord eines Raumschiffs muss permanent genauestens überwacht werden. Deshalb benötigt man ein ausgefeiltes Telemetriesystem für den Datenverkehr mit der Erde. Und weil es bei interplanetaren Missionen viele Minuten dauert, bis die Funksignale die enormen Entfernungen von und zur Erde zurückgelegt haben, wird nicht nur den Astronauten ein hoher IQ abverlangt. Erforderlich sind auch hochintelligente Bordsysteme, die bei unvorhergesehenen Zwischenfällen sofort und autonom reagieren können.
Erinnern Sie sich noch an den Beginn der Kultserie „Raumpatrouille – Die phantastischen Abenteuer des Raumschiffs Orion“: „Was heute noch wie ein Märchen klingt, kann morgen schon Wirklichkeit sein…“. In diesem Sinne: Auf zum Mars.

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