Wir haben uns schon lange vor Gagarins erstem Weltraumflug vorgestellt, Menschen zum Mars zu schicken. Wernher von Braun, Hauptarchitekt des Saturn V-Trägers, der Neil Armstrong und Buzz Aldrin zum Mond brachte, sah 1965 als das Datum vor, an dem die ersten Menschen auf dem Mars ankommen könnten. Seitdem wurden mehr als tausend verschiedene technische Studien durchgeführt, von denen die meisten davon ausgehen, dass der Mars in der Zukunft kaum mehr als 20 Jahre liegt.
Aber hier ist der Mars geblieben: immer in unserer Zukunft.
Der Weltraum ist kein einzelnes Ziel. Die Erdumlaufbahn, der Mond und der Mars beinhalten sehr unterschiedliche Reisen und Herausforderungen. Da die Gefahren für frühere Missionen unmittelbarer und dramatischer waren – katastrophale Explosionen, auf deren Überleben niemand hoffen konnte -, war die Fähigkeit des menschlichen Körpers, sich an die Extreme terrestrischer Umgebungen anzupassen, weitgehend irrelevant.
Der Mars stellt jedoch eine Herausforderung von unterschiedlichem Ausmaß und Charakter dar: Es ist eher ein Marathon als ein Sprint. Hier nimmt das Fehlen einer Gravitationslast eine neue Dimension an und verwandelt sich von einer Neuheit in eine schleichende Bedrohung, da sich das Leben auf der Erde in den letzten dreieinhalb Milliarden Jahren in einem unveränderlichen Gravitationsfeld entwickelt hat. In diesem Zusammenhang sollte es keine Überraschung sein, dass so viel von unserer Physiologie durch die Schwerkraft definiert zu sein scheint oder von dieser abhängt.
Nehmen Sie die Schwerkraft weg, und unser Körper wird für uns zu virtuellen Fremden
Dies ist dein Körper. Dies ist dein Körper auf dem Mars
In unserem täglichen Leben ist die Schwerkraft die physische Kraft des Fußgängers, die uns am Boden festhält. Sie müssen sich aus dem Weg räumen – eine Klippe erklimmen oder aus einem Flugzeug springen – bevor es Ihre Aufmerksamkeit fordert.
Aber wir spüren ständig die Auswirkungen der Schwerkraft und arbeiten gegen sie. weitgehend unbewusst.
#### Kevin Fong
##### Über
(https://twitter.com/Kevin_Fong) ist ein Doktor der Medizin, der auch einen Abschluss in Astrophysik und Ingenieurwesen besitzt. Er ist ehrenamtlicher Dozent für Physiologie am University College London sowie Gründer und Co-Direktor des Zentrums für Höhen-, Weltraum- und extreme Umweltmedizin. Fong arbeitete mit dem NASA-Büro für menschliche Anpassung und Gegenmaßnahmen im Johnson Space Center in Houston und der Medical Operations Group im Kennedy Space Center in Cape Canaveral zusammen.
Ohne Quadrizeps, Gesäß, Waden und Erektorspinae Wenn man die Wirbelsäule umgibt und sie hoch hält, würde die Schwerkraft den menschlichen Körper zu einer fötalen Kugel zusammenbrechen lassen und sie dicht am Boden zusammenrollen lassen. Diese Muskelgruppen werden durch die Schwerkraft in einem Zustand ständiger Bewegung geformt und im Laufe unseres täglichen Lebens ständig belastet und entladen. Aus diesem Grund ist die Fleischmasse, die den größten Teil unserer Oberschenkel ausmacht und das Knie streckt und streckt, die am schnellsten verschwendende Gruppe im Körper.
In Experimenten, in denen die Veränderungen des Quadrizeps von im Weltraum geflogenen Ratten aufgezeichnet wurden, ging innerhalb von neun Tagen mehr als ein Drittel der gesamten Muskelmasse verloren.
Auch unsere Knochen werden durch die Schwerkraft geformt. Wir neigen dazu, unser Skelett als ziemlich träge zu betrachten – kaum mehr als ein Gerüst, an dem das Fleisch oder ein System biologischer Rüstung aufgehängt werden kann. Aber auf mikroskopischer Ebene Es ist weitaus dynamischer: Es ändert ständig seine Struktur, um mit den Gravitationskräften, die es erfährt, fertig zu werden, und verwebt sich eine Architektur, die den Knochen am besten vor Belastungen schützt. Ohne Gravitationsbelastung fallen Knochen einer Art raumfluginduzierter Osteoporose zum Opfer. Und weil 99 Prozent des Kalziums unseres Körpers im Skelett gespeichert sind, während es verschwendet wird, findet dieses Kalzium seinen Weg i nto den Blutkreislauf, was noch mehr Probleme von Verstopfung über Nierensteine bis hin zu psychotischen Depressionen verursacht.
Medizinstudenten erinnern sich an diese Liste als: „Knochen, Steine, Bauchstöhnen und psychisches Stöhnen“.
Die biologischen Anpassungen an die Schwerkraft hören hier nicht auf. Wenn wir aufstehen, muss unser Herz, selbst eine Muskelpumpe, gegen die Schwerkraft arbeiten und Blut vertikal in die Halsschlagadern drücken, die von unserem Herzen weg in Richtung unseres Gehirns führen. Wenn das Herz und sein Gefäßsystem nicht mehr gegen die Schwerkraft arbeiten müssen, werden sie dekonditioniert – langsam werden Sportler aufgenommen und in Sofakartoffeln verwandelt.
Das System der Beschleunigungsmesser in unserem Innenohr, die Otolithen und halbkreisförmigen Kanäle, sind so konstruiert, dass sie feinste Details über Bewegungen liefern und ihre Ein- und Ausgänge mit den Augen teilen Herz, Gelenke und Muskeln. Diese Organe gelten nicht als „lebenswichtig“ in dem Sinne, dass sie nicht erforderlich sind, um den menschlichen Körper am Leben zu erhalten.Infolgedessen wird die wesentliche Rolle, die sie bei der Bereitstellung eines fein kalibrierten Bewegungsgefühls spielen, oft übersehen.
Wie bei den besten Dingen im Leben schätzen Sie das, was Sie haben, erst dann wirklich, wenn Sie es haben es verlieren. Stellen Sie sich eine sanft oszillierende, Übelkeit auslösende Szene vor, aus der es kein Entrinnen gibt. So fühlt es sich an, wenn die Organe des Innenohrs versagen. Und das kann durch Krankheiten, Drogen, Gifte und – wie sich herausstellt – durch das Fehlen der Schwerkraft verursacht werden.
Die Beeinträchtigungen hören hier nicht auf. Es gibt andere, weniger gut verstandene Änderungen. Die Anzahl der roten Blutkörperchen sinkt und führt zu einer Art Weltraumanämie. Die Immunität leidet, die Wundheilung verlangsamt sich und der Schlaf wird chronisch gestört.
> Der Körper wird der Notwendigkeit beraubt, gegen die Schwerkraft zu arbeiten dekonditioniert – Athleten nehmen und sie in Sofakartoffeln verwandeln.
* * *
Es gibt eine Reihe gewaltiger Probleme, die mit Missionen für Langzeitaufenthalte einhergehen. Das erste ist die Lebenserhaltung. Wie erfinden wir ein System, mit dem eine vierköpfige Besatzung fast drei Jahre lang am Leben bleibt?
Für Raumstationen erfordert atmungsaktiver Sauerstoff die Elektrolyse einer stetigen Wasserversorgung. Es gibt jedoch keine einfache Möglichkeit, ein Team, das zum Mars reist, wieder zu versorgen. Daher wurden eine Reihe genialer Lösungen für dieses Problem vorgeschlagen.
Eine davon beinhaltet einen eigenen Ansatz zur Lebenserhaltung und Ernährung. Es stellt sich heraus, dass Sie beim Anbau von 10.000 Weizenpflanzen mehr als genug Sauerstoff zum Atmen erzeugen können, während Sie das menschliche Abgas von Kohlendioxid entfernen. Besser noch, Sie haben eine teilweise Nahrungsquelle. Für eine Weile hatte das Space Center ein Team von vier Freiwilligen in einem hermetisch verschlossenen Rohr eingesperrt, das ziemlich unabhängig von diesem sich selbst regenerierenden, hydroponisch gewachsenen Lebenserhaltungssystem lebte.
Und das ist alles großartig – Bis Sie die Möglichkeit eines Ernteausfalls berücksichtigen.
Eine andere Lösung, die auf einem Symposium zur Erforschung des menschlichen Weltraums der Europäischen Weltraumorganisation diskutiert wurde, wäre das Züchten von Algenfässern (die möglicherweise leichter zu erhalten sind als Weizen und dies auch tun würden) bieten auch eine Proteinquelle). Zwischen diesem und den Weizenpflanzen könnten Sie auf halbem Weg zu einer Diät aus pizzaähnlichem Essen – mit aromatisierten Algen überzogenem Brot – gelangen und das Gewicht und Volumen des für eine Mars-Mission erforderlichen Futters und Lebenserhaltungsapparats massiv reduzieren. Ein Franzose, der sich auf den Bereich der regenerativen Lebenserhaltung spezialisiert hatte, erklärte mir, wie dies funktionieren könnte, und erklärte sogar das Recycling von Urin und die Verwendung von Kot als Befruchtungsquelle.
„Siehst du“, rief er über dem Lärm der Bar, „diese Leute, die Gehen Sie zum Mars, sie werden buchstäblich ihre eigene Scheiße essen. “
Wenn Sie das noch nicht von der Reise abgehalten hat, dann überlegen Sie sich das Strahlengefahren. Soweit irgendjemand es beurteilen kann, sollte die Hintergrundstrahlung, der wir auf Reisen zwischen Erde und Mars ausgesetzt wären, innerhalb sicherer Grenzen liegen … es sei denn, es gibt eine Sonneneruption. Eine Sonneneruption ist wie eine Neutronenbombe, die neben Ihnen hochgeht. Energetische Teilchen – geladene Heliumkerne, Neutronen, Protonen und dergleichen – würden durch unseren Körper gelangen und Chaos anrichten und Zellen irreversibel schädigen. (Blei und andere Schwermetallbeschichtungen würden bei hochenergetischen Schwerpartikeln nicht helfen.)
Selbst wenn wir einen Weg finden, um die Strahlung zu verhandeln und ein lebenserhaltendes System aufzubauen, das zumindest ist Teilweise regenerativ, kehren wir immer wieder zu dem elementarsten Problem zurück: Wir müssen uns mit der Abwesenheit der Schwerkraft auseinandersetzen.
In unserem täglichen Leben wird unsere Physiologie nur durch zeitweise Exposition gegenüber der Schwerkraft aufrechterhalten – dem Aufstehen und herumstapfen wir tagsüber. Wenn Forscher die Auswirkungen der Mikrogravitation hier auf der Erde nachahmen möchten, schicken sie einfach eine Gruppe von Menschen ins Bett.
Aus dieser Erkenntnis entstand die Idee, dass wir die Schwerkraft wie a vorschreiben könnten Medikament, es in kurzen, aber großen Dosen geben. Die NASA ging raus und baute es. Erste Ergebnisse des NASA-Pilotprojekts zur künstlichen Schwerkraft deuteten darauf hin, dass Herz und Muskeln auf diese Weise sinnvoll geschützt werden könnten. Es wäre überraschend, wenn der Knochen nicht auch davon profitieren würde. Aber das Innenohr und seine Organe der Beschleunigungsmessung sind eine andere Geschichte.
Leider scheinen wir die Antworten nicht so schnell herauszufinden. Im Jahr 2009, als das Projekt der künstlichen Schwerkraft bereit war, in eine umfassendere Untersuchungsphase einzutreten, wurde die NASA von einer Reihe von Budgetkürzungen heimgesucht. Die Strategie, bei der eine Kurzarmzentrifuge am Boden gründlich untersucht und dann für den Flug an Bord der Raumstation vorbereitet worden wäre, wurde eingemacht.