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Gedanken zum Kälteschlaf

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  • Gedanken zum Kälteschlaf

    Die Technologie des Kälteschlafs taucht in fast allen SF-Universen und in unzähligen Büchern auf. Realisten überbrücken damit die extrem langen Reisezeiten und Dramatiker freuen sich darüber, dass sie die öde Reise nicht darstellen müssen. Bei einem langen Raumflug kann ja über Jahre hinweg rein gar nichts passieren (wobei dies auch für gewisse SF-Serien gilt).

    Der Kälteschlaf ist ein interessantes technisches Konzept, das wir hier näher beleuchten wollen.

    Der Sinn hinter der ganzen Angelegenheit ist es, Energie und vor allem Sauerstoff zu sparen. Die meisten Systeme an Bord eines Schläferschiffs werden automatisiert sein und die Mannschaft wird eigentlich nur noch am Zielort gebraucht.

    Im Schlaf sinkt der Verbrauch von Sauerstoff, die Körpertemperatur fällt und das Herz schlägt langsamer. Alles gute Vorgänge, wenn man keine Ökosphäre vor der Hautür hat.
    Leider ist es recht schwierig über 8 Stunden Schlaf hinaus zu kommen, was dafür sorgt, dass die Mannschaft den Großteil der Reise über wach wäre, das wäre aber wie erwähnt nur begrenzt sinnvoll.

    Also muss man dafür sorgen, dass die Mannschaft den Großteil der Reise in einem schlafähnlichen Zustand verbringt. Der Verbrauch von Sauerstoff, die Energie für die Beleuchtung kann man sich sparen und beheizt werden nur noch die Schlafräume, während der Rest des Schiffes kühler wird (natürlich nicht vollkommen kühl, Frostschäden an den Systemen wären wenig wünschenswert).


    Was ist heute schon möglich?

    Das künstliche Koma ist ein verfügbares medizinisches Verfahren, hinzu kommen diverse Medikamente, welche die Schlafphasen zumindest etwas verlängern können.
    Wir können also die Mannschaft bisher nur ins Koma bringen oder unter Drogen setzen.

    Neben den Risiken dieser Prozedur gibt es allerdings handfeste Probleme. Die Verdauung arbeitet weiter, auch bei einer intravenösen Ernährung, wie sie wohl hier zum Tragen kommen würde. Okay, das Problem könnte man ja noch mit Kathetern lösen, aber beim Zweiten wird es schwieriger.

    Das Hauptproblem bei langen Phasen der körperlichen Inaktivität ist der Abbau von Muskelmasse, ein Effekt der sich bei Komapatienten überall finden lässt und bei Astronauten ebenso. Auf der Erde hat man Krankengymnastik, die einem komatösen Menschen dienlich ist, im Weltall wird viel Sport getrieben. Wenn man jedoch alle negativen Faktoren kombiniert sieht es ziemlich übel für unserer Schläfer aus: die Schwerelosigkeit und die fehlende Bewegung würden zum rapiden Abbau der Muskeln im Körper der Mannschaft führen. Wenn sie am Zielort aufwachen, könnten sie sich wohl kaum noch bewegen oder sie wären auf die Schwerelosigkeit ihres Schiffes angewiesen. Die einzige Alternative wäre das langsame Wiederaufbauen der Muskeln durch Sport. Gehen wir von einer höher entwickelten Technik und einem Schiff mit künstlicher Schwerkraft aus, so ist der Abbau dennoch vorhanden. Abgesehen davon, dass die Schläfer sich wundliegen.

    Die einzige Lösung wäre es, Pflegepersonal wach zulassen, das die Schläfer bewegt und mit ihnen trainiert. Bei einer großen Mannschaft könnte diese Aufgabe von einem Bruchteil der Crew übernommen werden. Denkbar und auch wahrscheinlicher ist der Einsatz von Maschinen, die diese Aufgaben übernehmen werden. Der Pflegeroboter kann rund um die Uhr arbeiten und verbraucht keine kostbare Luft.

    Bis zu dieser Stelle haben wir nur über „normales“ Schlafen geredet.

    Kälteschlaf ist jedoch ein anderes Verfahren, dass, wie der Namen schon sagt, Kälte mit einbezieht. Eigentlich ist das eine sehr gute Idee. Bei starker Kälte werden die Atmung und der Herzschlag sogar noch niedriger als im Tiefschlaf. Das Verfahren ist auf natürlichem Wege schon vorgekommen. Immer wieder mal hört man von Lawinenopfern, die viele Stunden eingeklemmt im Schnee überlebt haben, obwohl der Sauerstoff längst hätte aufgebraucht sein müssen. Ich muss aber anmerken, dass die Chance dies zu Überleben minimal ist. Es ist ein unglaubliches Glück auf diese Weise zu überdauern und künstlich wurde ein solcher Zustand noch nicht erreicht. Zumal selbst die härtesten Menschen früher oder später erfrieren werden.
    Gehen wir mal kurz von einem komplett durchgefrorenen Menschen aus. Der Körper bleibt über Jahrhunderte hinweg im tadellosen Zustand, wie uns etwa Ötzi beweist. Es ist die optimale Konservierungsart. Dumm ist es aber, dass die Eiskristalle die Zellen schädigen und man einen solchen Menschen zwar auftauen, aber nicht wiederbeleben kann.

    Wer sich mit dem Phänomen des Winterschlafs beschäftigt, der kennt sicherlich den mittlerweile doch recht populären kanadischen Frosch:

    Zoologie/Physiologie: Süße, auftaubare Frösche | Wissen | ZEIT ONLINE

    Glyzerin und Glukose werden im Blut dieser Tiere freigesetzt, um den Schäden der Kälte zu trotzen. Da stellt sich doch die Frage, ob dieser Trick nicht auch irgendwie auf dem Menschen anwendbar ist? Es laufen darüber tatsächlich bereits Studien. Aber es ist nach wie vor fragwürdig, ob unser Organismus dazu fähig ist und, falls er das ist, wie lange er diesen Zustand ertragen kann.

    Daher meine Fragen:

    Haltet Ihr die Technologie des Kälteschlafs für eines Tages realisierbar?

    Welche Risiken seht Ihr bei diesem Verfahren?

    Welche Alternativen kommen Euch in den Sinn (gentechnisch verbesserte Menschen, die die Schwerelosigkeit besser verkraften und länger leben oder gar keinen Menschen und bloß noch Roboter…)?

    In welchen Filmen und Büchern fandet ihr die Darstellung am glaubhaftesten oder am interessantesten?
    "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
    die in einem kleinen Gerät auf jemandes Tisch läuft."
    (Jean-Luc Picard über das Wesen der Wirklichkeit)

  • #2
    Ich halte Alastair Reynolds Sichtweise zu der Thematik sehr sinnvoll. Bei ihm gibt es 2 Arten von Kälteschlaf/Stasis:
    Beim richtigen Kälteschlaf wird die Temperatur so lange hinabgesetzt, bis sämtliche Vorgänge im Körper aufhören, jedoch braucht man noch gewisse Maschinen und Medikamente, damit das Blut nicht gefriert.

    Die zweite Art halte ich für interessanter:
    Nanobots im Blut halten einfach alle biologischen Prozesse an, man wird in Stase versetzt. Per Knopfdruck lässt sich wieder alles aktivieren.
    "But who prays for Satan? Who in eighteen centuries, has had the common humanity to pray for the one sinner that needed it most, our one fellow and brother who most needed a friend yet had not a single one, the one sinner among us all who had the highest and clearest right to every Christian's daily and nightly prayers, for the plain and unassailable reason that his was the first and greatest need, he being among sinners the supremest?" - Mark Twain

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    • #3
      Also ich halte Kälte schlaf für die beste metode lange reisen zu überwinden wenn FTL Antrieb noch nicht verfügtbar ist ich habe irgent wo mal gesehen das eine Maus 20 min gefroren wurde(ohne herzschlag ) und dan wiederbelebt ohne schäden .
      Und menschliche teile sind heute schon möglich Aufzutauen ohne schäden .
      Tiere könnte mal als Eizellen und Sperma mitbringen sie dan befruchten und in botischen heranzien (ein schlauch übernimmt die fuktion der Nabelschnur.

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      • #4
        Ich habe mich für meinen SF-Roman, den ich gerade schreibe, auch mit dem Tiefschlaf befasst, bin aber zu keiner wirklichen Lösung gekommen. Man altert eben nicht und kann sich über einige Jahre einfrieren lassen - ähnlich wie z.B. bei "Pandorum" usw.
        Ob es realistisch ist, kann ich schwer sagen (der Roman soll allerdings im 16. Jahrtausend n. Chr. spielen). Bei einem künstlichen Koma wäre man nach einigen Jahren sicherlich nicht mehr fit genug, um noch als Besatzungsmitglied eines Raumschiffs fungieren zu können.


        .
        EDIT (autom. Beitragszusammenführung) :

        Alexandermerow schrieb nach 2 Minuten und 12 Sekunden:

        Glyzerin und Glukose werden im Blut dieser Tiere freigesetzt, um den Schäden der Kälte zu trotzen. Da stellt sich doch die Frage, ob dieser Trick nicht auch irgendwie auf dem Menschen anwendbar ist? Es laufen darüber tatsächlich bereits Studien. Aber es ist nach wie vor fragwürdig, ob unser Organismus dazu fähig ist und, falls er das ist, wie lange er diesen Zustand ertragen kann.
        Das klingt clever!
        Zuletzt geändert von Alexandermerow; 15.08.2010, 12:04. Grund: Antwort auf eigenen Beitrag innerhalb von 24 Stunden!
        "Der Überwachungsstaat der Zukunft findet dich!"
        www.alexander-merow.de.tl
        http://www.amazon.de/Beutewelt-B%C3%.../dp/3869018399
        http://www.amazon.de/Das-aureanische...889779&sr=1-11

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        • #5
          Ich denke wir sind da technologisch heute so weit mit dem Kälteschlaf wie mit dem Beamen. Was als verrückte Idee begann, kann heute für einzelne Moleküle schon gelten. So mit dem künstlichen Koma, wo die Funktionen des Körpers auf ein Minimum heruntergefahren werden. Das kann aber keineswegs für Weltraumflüge gelten, da das heutige künstliche Koma nur über einen begrenzten Zeitraum verwendet werden kann.

          Rein medizinisch gesehen versagen während einer längeren Phase im künstlichen Koma die Organe nach und nach, sodass die Person am künstlichen Koma stirbt. Die Technik auch in diesem Bereich wird in naher/weiter Zukunft weiterentwickelt sein als die heutige, momentan sind Reisen im künstlichen Koma über lange Zeiträume undenkbar. Ich tendiere da auch eher auf Nanobots oder anderer chemischer Mittel, einen längeren Schlaf einzuleiten. Was beim Einfrieren passiert wissen wir alle: Flüssigkeiten dehnen sich aus, die Materie reißt. Patient tot. Auch keine Option.

          Vielleicht wird es in naher Zukunft neue Methoden geben...

          We will see!

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          • #6
            Also sinnvoll wäre es sicherlich, wenn Androiden bzw. Roboter die eingefrorenen Menschen auf langen Reisen überwachen würden. Oder es gibt Schichtbetrieb im Monats- oder Jahresrhytmus wie in einigen SF-Serien bzw. Filmen (Cargo).
            Ohne Warpantrieb, selbst wenn man Lichtgeschwindigkeit erreichen würde, dauerten Raumreisen wohl Jahrzehnte. Bis Proxima Centrauri wären es trotz Lichtgeschwindigkeit über 4 Jahre - das muss eine Crew erst einmal gesundheitlich und psychisch aushalten. Naja, und ein Antrieb mit Lichtgeschwindigkeit wird auch nicht "eben mal erfunden" und ist wohl eher utopisch. Wenn die Raumreisen Hunderte von Jahren dauern, ist die Frage, ob man jemals einen Kälteschlaf entwickeln wird, aus dem dann auch einer wieder aufwacht.
            "Der Überwachungsstaat der Zukunft findet dich!"
            www.alexander-merow.de.tl
            http://www.amazon.de/Beutewelt-B%C3%.../dp/3869018399
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            • #7
              Also eigenltich, vergehen für uns nur 4 Jahre bis die Crew dort ankommt, für sie vergeht die Zeit ja langsamer...

              Aber ich glaube, dass es igendwann möglich sein wird sowas wie Kälteschlaf zu realisieren, aber nicht ohne Risiken.

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              • #8
                Ich denke auch das das möglich sein wird denn eins ist sicherlich faktum, nämlich , dass man eine solche Reise bewusst nicht psychisch überstehen würde. Die Gefahr durchzudrehen auf engem Raume und Gewalt an seinen Mitmenschen und/oder sich selbst anzuwenden ist sehr groß.

                Das Problem mit dem Muskelschwund halte ich für ein kleines Problem wenn man die Möglichkeit findet das jemand anderes die Muskeln in Gang hält und dennoch der Geist des anderen in Kryostase gehalten wird bis der Zielort erreicht wurde.

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                • #9
                  Also wenn es möglich sein sollte, dann kann ich es mir nur so wie in Stargate vorstellen, der gesamte Körper wird in ein Kraftfeld eingehüllt, das die Bewegung aller Atome stoppt.
                  Schon hat man keine Probleme mit der Verdaung oder der Alterung.
                  Mit viel Phantasie könnte ich mir vorstellen das so was funktionieren könnte.

                  Bei Lem gabs übrigens eine andere Idee.
                  Die Besatzung wird über die Bauchadern an ein ein künstliches Blutsystem angeschlossen, wie ein Embryo und der Körper liegt dann in einer Art Fruchtwasser.
                  So sind extreme Beschleunigungen möglich, die einen Körper auf einer Liege oder ähnlichem zerdrücken würden.
                  Dr. Manhattan: "A live human body and a deceased human body have the same number of particles. Structurally there's no difference. "

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                  • #10
                    Die Bücher von Lem sind schon genial.

                    Die Idee mit dem flüssigen Medium kann man z.B. auch in "Cargo" oder in "Event Horizon" sehen.

                    Wobei das Verfahren mit der Atomstoppung doch schon eher ein Stasisfeld ist, nichts mit Kälte.



                    Die andere Frage ist aber, wie lange Menschen das mitmachen. Bei einem künstlichem Koma altert man ja weiter, zwar etwas langsamer, da der Stoffwechsel unten ist, aber dennoch beständig.

                    Reisen durch das All können jedoch Jahrhunderte andauern. Ohne eine fast völlig Konservierung ist da nichts zu machen.

                    Übrigens tauchen in fast jeder SF-Serie Schläfer aus der Vergangenheit auf, die in ihren Röhren Jahrhunderte verbacht haben.
                    "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
                    die in einem kleinen Gerät auf jemandes Tisch läuft."
                    (Jean-Luc Picard über das Wesen der Wirklichkeit)

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                    • #11
                      Naja bei relativistischer Geschwindigkeit sollten innerhalb der Schiffe eh nur ein paar Jahre statt Jahrzehnte oder Jahrhunderte vergehen. Mit dem Faktor dürfte dann wohl auch technisch was machbar sein oder?

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                      • #12
                        Hängt vom Zielpunkt ab.

                        Einmal quer durch die Galaxis dauert 100.000 Jahre bei Lichtgeschwindigkeit. Selbst für die Leute an Bord wäre das ein enormer Zeitabschnitt, auch wenn sie ingesamt kürzer unterwegs sind.
                        Ich bezweifele, dass, sagen wir mal 50 Jahre, Dauerfrost so optimal sind. Es könnte auch Wochen dauern, bis die Folgen des langen Kälteschlafs ausgestanden sind.
                        "All dies könnte bloß eine aufwändige Simulation sein,
                        die in einem kleinen Gerät auf jemandes Tisch läuft."
                        (Jean-Luc Picard über das Wesen der Wirklichkeit)

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                        • #13
                          Hmmm bei Frost gibt es eh das Problem der Kristallbildung bei Flüssigkeit und ich weiß nicht ob tiefgefrorene Organe oder das Gehirn so gut drauf reagieren wenn sich dort Eiskristalle bilden. Wird beim Auftauen bestimmt aua machen.

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                          • #14
                            Aber auch wenn der Kälteschlaf u/o die Stase funktionieren würde. Was passiert auf der langen Reise dann auf der Erde, von dem die Reisenden nichts mitbekommen würden ?

                            Ich gehe hier mal von 50-150 Jahren plus evtl. Berücksichtung v. Einsteins Relativitätstheorie aus. (Prä-Warp)

                            Theoretisch wäre es möglich, daß
                            a)
                            Beim Eintreffen am Ziel der Reise die menschliche Rasse auf der Erde entweder nicht mehr existiert oder sich mittlerweile dort keiner mehr an die Mission erinnert, geschweige denn dafür interessiert.
                            b)
                            Man entweder auf halber Strecke oder am Zielort von Terranern "aufgeweckt" wird, die das Raumschiff infolge von Fortschritt buchstäblich überholt haben. Man sich also die Reise auch hätte sparen können.

                            Nur so`n weiterführender Gedanke.
                            Will eigentlich kein Spaßverderber sein.
                            Zuletzt geändert von Galactus; 16.08.2010, 18:56.
                            "Ganz egal wo Ihr hingeht - da seid Ihr dann." (Buckaroo Banzai)

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                            • #15
                              Zitat von Jobe Beitrag anzeigen
                              Aber auch wenn der Kälteschlaf u/o die Stase funktionieren würde. Was passiert auf der langen Reise dann auf der Erde, von dem die Reisenden nichts mitbekommen würden ?
                              Theoretisch wäre es möglich, daß
                              a)
                              Beim Eintreffen am Ziel der Reise die Menschliche Rasse auf der Erde entweder nicht mehr existiert oder sich mittlerweile dort keiner mehr an die Mission erinnert, geschweige denn dafür interessiert.
                              b)
                              Man entweder auf halber Strecke oder am Zielort von Terranern "aufgeweckt" wird, die das Raumschiff infolge von Fortschritt buchstäblich überholt haben. Man sich die Reise auch hätte sparen können.

                              Naja, wollte kein Spaßverderber sein.
                              Was ähnliches ist ja in einer Babylon 5 Folge passiert. War recht interessant.

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