Vor fünf bis sieben Millionen Jahren erschienen die ersten menschlichen Vorfahren, als einige affenähnliche Tiere im Afar-Dreieck in Ostafrika begannen, auf zwei Beinen zu laufen. Von dort aus begannen sie zu expandieren und die Welt um sich herum zu erkunden. Sie wanderten auf andere Kontinente aus und besiedelten das heutige Europa, Asien und Amerika. Einige von ihnen bauten Boote und segelten über riesige Entfernungen zu Inseln, von denen sie nicht wussten, dass sie existierten.
Heute wissen wir (fast) alles über die Erde. Jetzt schauen wir uns den Weltraum an. Vor mehr als 50 Jahren haben wir den Mond betreten. Jetzt ist unser nächstes Ziel der Mars. Danach könnten wir zu anderen Planeten in unserem Sonnensystem weiterziehen. Vielleicht wollen wir weiter in die Milchstraße vordringen. Vielleicht werden wir schließlich zu anderen Galaxien reisen. Damit dies möglich ist, muss die Menschheit jedoch zunächst Technologien wie den Kälteschlaf und die Kryokonservierung von Menschen entwickeln.
Warum wir (vielleicht) kryogenen Schlaf brauchen
Ein großes Problem im Zusammenhang mit der Raumfahrt sind Geschwindigkeit und Entfernung. Da die Planeten so weit voneinander entfernt sind, kann es Jahre oder sogar Jahrhunderte dauern, von einem Planeten zum anderen zu gelangen. Betrachten wir einmal die interstellare Raumfahrt innerhalb unseres Sonnensystems.
Nach Angaben der NASA würde es im Durchschnitt und mit den derzeitigen Technologien etwa 7 Monate dauern, um zum Mars zu gelangen, der auf seiner Umlaufbahn 480 Millionen km von der Erde entfernt ist. Ein Raumschiff bräuchte etwa 6 Jahre, um zum Jupiter zu gelangen, und 9,5 Jahre, um zum Pluto zu gelangen. Wenn Sie sich schon einmal auf einem Langstreckenflug gelangweilt haben, stellen Sie sich vor, Sie müssten jahrelang im Inneren eines Raumschiffs warten.
Wie lange würde es stattdessen dauern, zwischen Galaxien zu reisen? Wenn wir zum Beispiel zur Andromeda-Galaxie, der nächstgelegenen großen Spiralgalaxie, reisen wollten, wie viel Zeit würde das in Anspruch nehmen? Die zu überbrückende Entfernung beträgt 2,537 Millionen Lichtjahre , das sind etwa 22.833.000.000 Millionen km. Vergleicht man diese Zahl mit den sieben Monaten, die man braucht, um auf dem Mars zu landen, so ergibt sich, dass es etwa 28 Millionen Jahre dauern würde, um die Andromeda-Galaxie zu erreichen. Diese Zahl ist nicht exakt, aber sie kann uns eine Vorstellung davon vermitteln, wie viel Zeit man für intergalaktische Reisen benötigen würde. Da kein Mensch so lange leben kann und unser Bewusstsein immer noch vergänglich ist, wie können wir dieses Problem lösen?
Viele Science-Fiction-Filme wie 2001: Odyssee im Weltraum, Interstellar oder Passengers haben uns bereits eine Möglichkeit aufgezeigt: den induzierten Kälteschlaf, auch (fälschlicherweise!) als Scheintod bekannt! Um genau zu sein, setzt "Tiefschlaf" sehr niedrige Temperaturen voraus, während "Scheintod" in der Regel durch eine Absenkung um nur wenige Grad erreicht wird. In den populären Medien werden die Begriffe jedoch meist synonym verwendet.
Kryogener Schlaf: Pro und Kontra
Der Kälteschlaf kann als eine Art künstlich herbeigeführter menschlicher Winterschlaf angesehen werden. In der Natur gibt es mehrere Tiere, die ihren Stoffwechsel durch Senkung der Körpertemperatur herunterfahren können. In diesem Zustand der Biostase können sie monatelang mit begrenzter Nahrung und Wasser auskommen.
Ein Beispiel: Erdhörnchen verbringen 8 Monate in einem Winterschlaf, dem so genannten Torpor, in dem ihre Herzfrequenz, ihr Stoffwechsel und ihre Körpertemperatur unglaublich niedrig sind. Nach diesen Monaten erwärmt sich ihr Körper und sie "erwachen wieder zum Leben", ohne Schaden zu nehmen. Der Mensch kann sich zwar nicht auf natürliche Weise für einen Winterschlaf entscheiden, aber die Medizintechnik könnte diesen Zustand herbeiführen. Mehrere Forscher untersuchen derzeit, wie man Menschen in einen dem Kryoschlaf ähnlichen Zustand versetzen kann. Aus medizinischer Sicht könnte dies zur Behandlung von Krankheiten wie Herzkrankheiten, Diabetes und Alzheimer beitragen.
Aber was sind die Vorteile des Kälteschlafs für die Raumfahrt?
- Zunächst einmal könnten die Astronauten monatelang reisen, ohne es zu merken. Die psychische Gesundheit ist ein Problem, wenn man so viel Zeit auf engem Raum mit anderen Menschen verbringen muss - wie wir alle bei der jüngsten Abriegelung für COVID-19 sehr gut gesehen haben!
- Außerdem bräuchten sie geringere Mengen an Lebensmitteln und Wasser. Wenn ein Schiff weniger Fracht transportiert, verbraucht es auch weniger Treibstoff.
- Die Kryoschlafkammern könnten Astronauten besser vor schädlicher kosmischer Strahlung schützen. Auf der Erde schützen uns die Atmosphäre und der magnetische Schild unseres Planeten. Im Weltraum sind die Astronauten jedoch der Strahlung ausgesetzt.
- In den Kammern könnte eine künstliche, erdähnliche Schwerkraft herrschen, die den Körper der Astronauten in Form halten würde. Aufgrund der fehlenden Schwerkraft müssen die Astronauten gegen Muskelschwund oder Knochendegeneration ankämpfen, indem sie durchschnittlich zwei Stunden pro Tag trainieren. Die Technologie, die erforderlich wäre, um in einem so großen Raum wie einem Raumschiff künstliche Schwerkraft zu erzeugen, wäre äußerst komplex und teuer. Andererseits sind Kryoschlafkammern sehr klein, und es werden Studien durchgeführt, um die Schwerkraft in ihnen zu ermöglichen.
- Schließlich kann der Kryoschlaf (im Vergleich zur Kryokonservierung) relativ leicht rückgängig gemacht werden, indem der Astronaut einfach wieder auf seine normale Temperatur gebracht wird, ohne den Körper zu beschädigen.
Was sind stattdessen die Nachteile?
- Erstens ist diese Technik noch nicht erfolgreich perfektioniert worden.
- Zweitens wird der Alterungsprozess durch den Winterschlaf nicht vollständig gestoppt. Die Reduzierung des Stoffwechsels, die durch die niedrigen Temperaturen erreicht wird, verlangsamt den Alterungsprozess. Mit fortschrittlicher Technologie könnte der Alterungsprozess erheblich verlangsamt werden, vielleicht sogar für Jahrhunderte. Doch der Kälteschlaf allein wird es uns leider nicht ermöglichen, in die Andromeda-Galaxie zu reisen.
Kryokonservierung für die Raumfahrt
Wenn wir irgendwann extragalaktische Planeten erreichen wollen, kryonik könnte die Kryokonservierung von Menschen die Lösung sein, nach der wir suchen. Dabei handelt es sich um ein Verfahren, dem sich ein Patient nach seinem legalen Tod unterzieht und das es ihm ermöglicht, bei kryogenen Temperaturen (-196 °C) so lange wie nötig konserviert zu werden. Durch die Vitrifikation werden alle biologischen Prozesse gestoppt. Die Astronauten könnten sogar bis zu 28.000 Jahre lang konserviert werden, ohne dass es zu Veränderungen oder einem Abbau käme.
Natürlich müssen die Forscher erst die notwendige Technologie für die Wiederbelebung entwickeln, bevor sie überhaupt darüber nachdenken, wie die Kryokonservierung in der Weltraumforschung eingesetzt werden kann. Auf jeden Fall haben wir in unserer Galaxie noch eine ganze Reihe von Planeten zu erforschen.
Aktuelle Kryoschlaf-Forschung
Gibt es Forscher, die versuchen, den Kryoschlaf für die Raumfahrt zu erreichen? Die Antwort lautet: Ja. Ingenieure und Wissenschaftler des Luft- und Raumfahrtunternehmens SpaceWork Enterprises arbeiten für die NASA an einem Projekt namens Torpor Inducing Transfer Habitat For Human Stasis To Mars.
Die Idee ist, ein medizinisches Verfahren namens Therapeutische Hypothermie (TH) anzuwenden, das üblicherweise bei traumatischen Verletzungen eingesetzt wird. Durch die Abkühlung des Körpers um nur 5 bis 7 Grad Celsius wird die Stoffwechselrate erheblich gesenkt. Tatsächlich sinkt er um 5 bis 7 % pro 1 °C weniger Körperkerntemperatur.
Die Astronauten werden mehrere zweiwöchige Zyklen von Schwebeanimationen durchlaufen. Während dieser Zeit werden sie intravenös ernährt und ihre Ausscheidungen werden über Katheter entsorgt.
Fazit
Wenn man bedenkt, was bereits für den Kälteschlaf entwickelt wird, ist der Einsatz dieser Technologie in der Raumfahrt vielleicht gar nicht so weit entfernt. Sicherlich gibt es noch viele Probleme, die gelöst werden müssen. Die Raumfahrt birgt zahlreiche Schwierigkeiten. Für einige von ihnen haben wir noch keine Lösung gefunden. Wenn wir jedoch in die Vergangenheit zurückblicken, gab es auch beim Segeln einige Schwierigkeiten, als die uns zur Verfügung stehende Technologie noch in den Kinderschuhen steckte.
Auf Tomorrow Bio freuen wir uns auf die Chance, die zukünftigen Entwicklungen der Luft- und Raumfahrttechnik mitzuerleben. Die Wiederbelebungstechnologie würde es uns ermöglichen, Leben zu retten und unseren Mitgliedern die Chance auf ein längeres Leben zu geben. Wer weiß, ob die Kryokonservierung in Zukunft nicht auch für intergalaktische Reisen genutzt wird?
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