Oamenii își au originile în Africa, de unde s-au răspândit pe toate continentele. Astăzi există așezări permanente chiar și în cea mai aspră regiune de pe Pământ – Antarctica. Următorul pas al expansiunii noastre este spațiul cosmic.
Acest vis se află în centrul multor povestiri științifico-fantastice. Deja știm cum să trimitem vehicule cu oameni pe orbita Pământului și vehicule robotizate pe planetele vecine și chiar dincolo de granițele sistemului nostru solar. Cu toate acestea, în prezent sunt activi doar câteva zeci de astronauți, iar ideea creării unor colonii umane în afara planetei noastre este încă în stadiul de plan.
Explorarea spațială cu echipaj uman pare cu adevărat romantică în ficțiune, însă, în realitate, ea este foarte periculoasă pentru oameni. O ședere lungă în afara Pământului este plină de provocări. De aceea, înainte de a coloniza alte planete și sisteme solare, trebuie să exersăm viața în astfel de condiții. Iar Luna, satelitul nostru natural, este foarte potrivită pentru acest lucru, deoarece este cel mai apropiat vecin ceresc al nostru.
Radioactivitatea ridicată
Este evident faptul că crearea unei colonii lunare necesită resurse materiale considerabile și noi soluții tehnice. Printre problemele identificate este absența atmosferei pe Lună și, ca rezultat, scăderi de temperatură semnificative și niveluri ridicate de radiații. Teraformarea nu este încă o opțiune reală, deci o colonie viitoare va consta dintr-un complex de clădiri îngropate în subteran sau construite la suprafață.
Pe Pământ, viața este protejată de radiația ionizantă de către atmosfera și câmpul magnetic ale planetei noastre. Acesta din urmă protejează chiar și astronauții de pe Stația Spațială Internațională, însă, în fiecare zi, aceștia primesc o doză de radiații echivalentă cu o doză anuală de pe Pământ.
Pe suprafața Lunii, nivelurile de radiații sunt chiar și mai mari. Dacă nu vom descoperi materiale și tehnologii care să reducă expunerea la un nivel acceptabil, singura opțiune pentru a menține o activitate permanentă pe Lună va fi lucrul în schimburi. Chiar dacă locuitorii satelitului nostru natural vor fi protejați în interiorul clădirilor, ei vor trebui să iasă în exterior din când în când – pentru a întreține panourile solare, antenele etc. sau pentru a vizita coloniile vecine. Bineînțeles, roboții vor efectua numeroase sarcini de întreținere, reducând astfel riscul pentru oameni.
Cercetătorii au simulat nivelul așteptat de radiații care ar afecta astronauții în timpul călătoriilor interplanetare viitoare și au studiat efectele asupra funcționării creierului șoarecilor pe o perioadă lungă (șase luni). Diferențele descoperite nu au fost foarte încurajatoare.
De exemplu, a fost înregistrată o scădere a excitabilității neuronale în hipocampus – o structură a creierului implicată în învățare și memorie. În plus, au existat modificări în comportament care indicau o disfuncție a amigdalei cerebrale – una dintre structurile-cheie care controlează emoțiile. Bineînțeles, oamenii nu sunt șoareci, dar oamenii de știință sugerează că, în mediul radioactiv, unul din cinci astronauți sau locuitori ai unei colonii lunare ar putea avea asemenea tulburări depresive, iar unul din trei – tulburări de memorie.
Gravitația redusă
O altă problemă evidentă pentru viitorii coloniști este gravitația redusă de pe Lună, de doar 16% din cea a Pământului. Într-un astfel de mediu, mușchii sunt în mod constant subtensionați și, prin urmare, își pierd vitalitatea – o reacție fiziologică absolut normală. Acest fenomen a fost observat deja la astronauții de pe stațiile orbitale, însă o ședere mai lungă pe Lună ar putea avea consecințe mai serioase decât în cazul expedițiilor de scurtă durată.
Soluția pentru această problemă poate fi antrenamentul fizic sau terapia prin stimulare electrică a mușchilor. Oamenii de știință lucrează, de asemenea, la crearea unor agenți farmacologici capabili să stimuleze sistemul musculo-scheletal în condiții de gravitație redusă.
Un compus natural cu astfel de proprietăți este resveratrolul, care se găsește în coaja strugurilor, coacăze și vinul roșu. Cercetătorii de la Harvard Medical School (S.U.A.) au studiat efectele sale asupra masei musculare a șobolanilor care trăiau într-un mediu ce simula gravitația de pe Marte (de două ori mai mare decât cea de pe Lună). Cum era de așteptat, expunerea la mediul cu gravitație redusă a dus la o reducere semnificativă a masei musculare, însă resveratrolul a compensat cu succes aceste modificări. Așadar, compusul ar putea fi eficient la prevenirea distrofiei musculare în timpul zborului spațial și al șederilor prelungite pe o planetă cu gravitație redusă.
Următoarea întrebare ține de dozajul substanței. Cercetătorii au hrănit șobolanii cu o doză de 150 mg/kg/zi. Vinul roșu conține până la 5 mg/l, deci o persoană obișnuită ar avea nevoie de circa 2000 de litri de vin pentru a-și obține doza necesară. Probabil că viitorii coloniști vor trebui să înghită pastile în loc de a se baza pe băuturi alcoolice.
Cultivarea plantelor pe Lună
O colonie lunară trebuie să fie independentă în privința hranei; altfel proiectul nu ar avea niciun sens. Pentru o funcționare stabilă și pe termen lung, este necesară construirea unui ecosistem închis. Unul dintre elementele-cheie îl constituie plantele verzi care să producă biomasă pe baza radiației solare. Plantele vor absorbi dioxidul de carbon și vor produce oxigen pentru coloniști.
Cea mai la îndemână opțiune este utilizarea algelor microscopice comestibile, cum sunt chlorella și spirulina. Totuși, o astfel de dietă monotonă este puțin probabil să furnizeze o calitate acceptabilă a vieții. De aceea vor trebui cultivate plante mai diverse.
Proiectul ”Veggie” (Vegetable Production System) se desfășoară pe Stația Spațială Internațională încă din anul 2013. El este realizat de specialiștii de la NASA, care caută să determine valoarea nutrițională a plantelor crescute în spațiu.
În acest scop a fost cultivată salata comestibilă Lactuca sativa. Planta a fost recoltată atât gradual (colectarea frunzelor mature în fiecare săptămână), cât și pe de-a întregul. În același timp, pe Pământ au fost cultivate plante de control, expuse la condiții similare celor din spațiu (cu excepția gravitației), dar cu o întârziere de 24-72 de ore.
Apoi au fost comparate microbiomurile (bacteriile și ciupercile care trăiesc pe salată) și compoziția chimică a plantelor. Au fost observate o serie de diferențe, însă nu la nivelul microbilor periculoși pentru oameni, ci la nivelul numărului atomilor de Fe, K, Na, P, S și Zn. Însă, în general, acestea nu au redus valoarea nutrițională a plantelor cultivate în spațiu. Cultivarea plantelor pe Lună va fi mai facilă, deoarece acolo există o oarecare gravitație.
Pentru funcționarea cu succes a unei grădini lunare sunt necesare și insectele, care să polenizeze plantele, să îmbunătățească solul și să fie consumate de oameni. Insectele se înmulțesc cu rapiditate, nu sunt pretențioase în privința mediului de viață și nu au o valoare nutrițională inferioară cărnii ”adevărate”.
Crearea unui ecosistem sustenabil pe termen lung
În general, crearea unui ecosistem artificial sustenabil pe termen lung constituie o sarcină științifică deosebit de complexă. Unul dintre proiectele realizate în acest sens este Biosphere 2 (Biosfera 2), lansat în anul 1985. Acesta reprezintă o structură închisă ermetic, amplasată în statul Arizona din S.U.A., în care au fost introduse exemplare de floră și faună terestre. Sistemul a trebuit izolat de mediul exterior, pentru a nu pătrunde alte organisme străine, chimicale și energie, cu excepția luminii solare.
Echipa inițială a constat din opt voluntari. Obiectivul lor a fost să supraviețuiască acolo timp de doi ani – similar cu ceea ce ar fi de așteptat de la o colonie lunară. Totuși, prima încercare s-a dovedit a fi un eșec – ecosistemul și-a pierdut echilibrul, bacteriile consumatoare de oxigen s-au înmulțit (fiind necesară introducerea oxigenului din exterior), producția plantelor a fost mai redusă decât cea calculată, iar unele specii (în special polenizatorii) au murit. Voluntarii au reușit să finalizeze experimentul, dar rezultatele nu au fost cele așteptate.
Biosfera 2 nu este singurul proiect de acest fel. În prezent se desfășoară misiunea MEliSSA (MicroEcological Life Support System Alternative), sub conducerea Agenției Spațiale Europene, împreună cu alte 30 de organizații diferite. Scopul său este acela de a crea un sistem închis care să susțină viața umană – ceva ce va fi necesar pentru supraviețuirea coloniștilor pe Lună sau pe Marte.
Factorul psihologic
Spațiul închis al unei colonii provoacă dezechilibre psihologice. Desigur, primii coloniști vor fi selectați cu atenție după capacitatea de a se adapta la spațiul redus și la un grup restrâns de oameni. A fost acumulat un arsenal considerabil de teste de selecție și metode de rezolvare a conflictelor – acestea au fost verificate în timpul formării echipelor pentru expedițiile pe mare sau pentru stațiile de cercetare din Antarctica.
Cu toate acestea, în timpul unei expediții de lungă durată vor apărea probleme mai complexe – formarea cuplurilor căsătorite, creșterea copiilor etc. Pe Pământ, persoanele divorțate se pot muta pe străzi diferite sau chiar în orașe diferite. Însă acest lucru nu va fi posibil în spațiul limitat al unei colonii. Probabil că stabilitatea socială a unei colonii va necesita dezvoltarea unor noi modele sociale.
Alergia la praful lunar
Explorarea Lunii va aduce numeroase surprize pentru omenire, nu întotdeauna plăcute. Cercetările științifice din prezent sunt limitate la observațiile de pe Stația Spațială Internațională, unde un astronaut nu locuiește mai mult de un an în mod continuu.
Însă numeroase alte informații au început să se acumuleze. Se știe că praful lunar constituie o problemă. Datorită lipsei vântului, particulele de praf nu se freacă una de alta și își păstrează marginile ascuțite. Mai mult, ele dobândesc o încărcătură electrică și pot pătrunde peste tot. Pentru a scăpa de praful din interiorul unei colonii, vor fi necesare filtre speciale. În exterior, praful va crea probleme mecanismelor aflate în mișcare (antene, panouri solare etc.). Studierea proprietăților prafului lunar este problematică, deoarece, în condițiile de pe Pământ, acesta se comportă complet diferit.
Se pare că o persoană poate fi alergică la praful lunar, la fel ca în cazul polenului unei flori. Astronauții misiunii Apollo au raportat astfel de simptome. Iar ei au rămas pe suprafața satelitului nostru natural doar pentru un timp foarte limitat.
În afară de modificările aduse sistemelor muscular și osos, menționate mai sus, viața în spațiul cosmic mai este asociată cu tulburări de coagulare a sângelui, imunitate, circulație sanguină și ale sistemului nervos.
NASA a publicat recent rezultatele unui experiment unic. Specialiștii au monitorizat sănătatea astronautului Scott Kelly în timpul șederii sale pe Stația Spațială Internațională. În același timp, aici pe Pământ a fost monitorizată și starea fratelui său geamăn, Mark Kelly. Una dintre descoperiri a fost reducerea lungimii telomerelor din organismul lui Scott.
Telomerele sunt porțiunile terminale ale cromozomilor, pe care îi protejează de vătămări. În mod normal, reducerea lungimii telomerelor este asociată cu procesul de îmbătrânire. Probabil că pe orbită acest fenomen este cauzat de expunerea la nivelul crescut al radiației de fond.
Dormitul pe Lună
Problema somnului pe Lună este, de asemenea, interesantă, deoarece ciclul zi-noapte de acolo este complet diferit față de cel de pe Pământ. Desigur, acest aspect poate fi corectat pe cale artificială, dar gravitația redusă rămâne un factor.
Zborul primului cosmonaut, Yuri Gagarin, a fost prea scurt. Herman Titov a fost prima persoană care a dormit în spațiu. Pentru a simula ritmul circadian, hublourile navei au fost chiar acoperite pentru a ”anula” ciclul de 90-120 de minute asociat cu orbita în jurul Pământului. Cu toate acestea, condițiile din nava spațială nu erau adecvate datorită lipsei de spațiu și a poziției incomode a astronauților.
Somnul a fost studiat mai detaliat în timpul programului Skylab (1973-1974). A reieșit că durata totală a somnului în spațiu este pe scurtă decât pe Pământ, însă rezultatele observațiilor au fost influențate de programul de lucru și factorii sociali. Observațiile șederilor de lungă durată la cosmonauților de pe stația Mir au arătat că organismul se poate adapta la noile condiții, iar somnul se poate normaliza.
Sursa: Universe Magazine