Vi har sett for oss å sende folk til Mars siden i god tid før Gagarins første romfart. Wernher von Braun, hovedarkitekt for Saturn V-bæreraketten som leverte Neil Armstrong og Buzz Aldrin til månen, så for seg 1965 som datoen da de første menneskene kunne ankomme Mars. Siden den gang har det blitt gjennomført mer enn tusen forskjellige tekniske studier, de fleste antar at Mars ligger litt mer enn 20 år i fremtiden.
Men det er der Mars har vært: alltid i vår fremtid.
Plassen er ikke en enkelt destinasjon. Jordens bane, Månen og Mars innebærer veldig forskjellige reiser og utfordringer. Siden farene var mer umiddelbare og dramatiske for tidligere oppdrag – katastrofale eksplosjoner som ingen kunne håpe å overleve – var menneskekroppens evne til å tilpasse seg ytterpunktene i terrestriske miljøer stort sett irrelevante.
Mars gir imidlertid en utfordring av annen skala og karakter: Det er mer en maraton enn en sprint. Her får fraværet av gravitasjonsbelastning en ny dimensjon, og transformerer seg fra en nyhet til en krypende trussel, fordi livet på jorden har utviklet seg de siste tre og en halv milliard årene i et uendret gravitasjonsfelt. I den sammenhengen burde det ikke være en overraskelse at så mye av fysiologien vår ser ut til å være definert av – eller avhengig av – tyngdekraften.
Ta bort tyngdekraften, og kroppene våre blir virtuelle fremmede for oss .
Dette er kroppen din. Dette er kroppen din på Mars
I vårt daglige liv er tyngdekraften den fysiske kraften til fotgjengere som holder oss limt til bakken. Du må gå ut av veien – klatre opp en klippe eller hoppe ut av et fly – før det begynner å kreve oppmerksomhet.
Men vi registrerer hele tiden effekten av tyngdekraften og jobber mot dem, stort sett ubevisst.
#### Kevin Fong
##### Om
(https://twitter.com/Kevin_Fong) er lege i medisin som også har grader i astrofysikk og ingeniørfag. Han er en æreslektor i fysiologi ved University College London, samt grunnlegger og meddirektør for Center for Altitude, Space og Extreme environment medicine. Fong jobbet med NASAs Human Adaptation and Countermeasures Office ved Johnson Space Center i Houston og Medical Operations Group ved Kennedy Space Center i Cape Canaveral.
Uten quadriceps, rumpe, kalver og erector spinae som omgir ryggsøylen og holder den stående høy, ville tyngdekraften kollapse menneskekroppen i en fosterball og la den krølles nær gulvet. Disse muskelgruppene er skulpturert av tyngdekraften, i en tilstand av konstant trening, vedvarende belastet og losset når vi går om hverdagen. Derfor er massen av kjøtt som utgjør hoveddelen av lårene våre og arbeider for å forlenge og rette kneet, den raskeste gruppen i kroppen.
I eksperimenter som kartla endringene i quadriceps hos rotter som ble fløyet i verdensrommet, gikk mer enn en tredjedel av den totale muskelmassen tapt i løpet av ni dager.
Også beinene våre er formet av tyngdekraften. Vi har en tendens til å tenke på skjelettet vårt som ganske inert – litt mer enn et stillas som vi kan henge kjøttet på eller et system med biologisk rustning. Men på mikroskopisk nivå, det er langt mer dynamisk: endrer kontinuerlig strukturen for å møte de gravitasjonskreftene den opplever, og vever seg selv en arkitektur som best beskytter beinet mot belastning. Bortsett fra gravitasjonsbelastning blir bein byttedyr for en slags romfartindusert osteoporose. Og fordi 99 prosent av kroppens kalsium er lagret i skjelettet, etter hvert som det går bort, finner kalsium veien i til blodbanen, og forårsaker enda flere problemer fra forstoppelse til nyrestein til psykotisk depresjon.
Medisinstudenter husker denne listen som: «bein, steiner, magesukker og psykiske stønn».
De biologiske tilpasningene til tyngdekraften stopper ikke der. Når vi står opp, må hjertet vårt, i seg selv en muskelpumpe, arbeide mot tyngdekraften og skyve blodet loddrett i halspulsårene som fører bort fra hjertet vårt mot hjernen vår. Når det blir fratatt behovet for å arbeide mot tyngdekraften, blir hjertet og dets fartøysystem dekondisjonert – sakte tar idrettsutøvere og gjør dem om til sofa poteter.
Systemet med akselerometre i vårt indre øre, otolittene og halvcirkelformede kanalene, er konstruert for å gi de fineste detaljene om bevegelse, og dele deres innganger og utganger med øynene, hjerte, ledd og muskler. Disse organene anses ikke som «vitale» i den forstand at de ikke er pålagt å holde menneskekroppen i live.Som et resultat blir den viktige rollen de spiller for å levere en finkalibrert følelse av bevegelse ofte oversett.
Som alle de beste tingene i livet, setter du ikke veldig pris på hva du har før du tap det. Tenk deg en forsiktig oscillerende, kvalmeinduserende scene som det ikke er noen flukt fra. Slik føles det når organene i det indre øret ikke fungerer. Og det kan være forårsaket av sykdom, narkotika, gift, og – som det viser seg – fraværet av tyngdekraft.
Svekkelsene stopper ikke der. Det er andre, mindre velforståtte endringer. Antall røde blodlegemer faller og fremkaller en slags romanemi. Immunitet lider, sårheling bremses, og søvn forstyrres kronisk.
> Fratatt behovet for å arbeide mot tyngdekraften, blir kroppen dekonditionert – ta idrettsutøvere og gjøre dem om til sofa poteter.
* * *
Det er en rekke formidable problemer som følger med oppdrag for lengre opphold. Den første er livsstøtte. Hvordan oppdager vi et system som kan holde et mannskap på fire i nesten tre år?
For romstasjoner krever oksygen som puster, elektrolyse av en jevn tilførsel av vann. Men det er ingen enkel måte å forsyne et team som reiser til Mars, og det er derfor foreslått en rekke geniale løsninger på dette problemet.
Den ene innebærer en vokse din egen tilnærming til livsstøtte og ernæring. Det viser seg at hvis du dyrker 10.000 hveteplanter, kan du generere mer enn nok oksygen til å puste mens du fjerner den menneskelige avgassen av karbondioksid. Enda bedre, du har en delvis ernæringskilde. For en stund hadde Space Center et team på fire frivillige innesperret i et hermetisk forseglet rør, og levde ganske uavhengig av dette selvregenererende, hydroponisk dyrkede livsstøttesystemet.
Og alt er bra – til du tar hensyn til muligheten for avlingssvikt.
En annen løsning, diskutert på et europeisk romfartssymposium for menneskelig romutforskning, ville være å dyrke kar av alger (som kan være lettere å opprettholde enn hvete og ville gir også en kilde til protein). Mellom det og hveteplantene kan du komme halvveis til en diett av pizza-lignende mat – brød belagt med smaksatte alger – og massivt redusere vekten og volumet på mat- og livsstøtteapparatet som kreves for et Mars-oppdrag. En franskmann som spesialiserte seg innen regenerativ livsstøtte fortalte meg hvordan dette kunne fungere, og gikk så langt som å forklare resirkulering av urin og bruk av avføring som kilde til befruktning.
«Ser du,» ropte han over baren, «disse menneskene som gå til Mars, de vil bokstavelig talt spise for sin egen dritt.
Hvis det ikke allerede har satt deg av turen, så vurder strålingsfare. Så vidt noen kan vite, bør bakgrunnsstrålingen vi vil bli utsatt for når vi reiser mellom jorden og Mars, være innenfor trygge grenser … med mindre det er solfakkel. En solbluss er som en nøytronbombe som går ved siden av deg. Energiske partikler – ladede heliumkjerner, nøytroner, protoner og lignende – ville passere gjennom kroppen vår og forårsake kaos og skade irreversibelt celler. (Bly og annet tungmetallbelegg hjelper ikke når det gjelder svært energiske tunge partikler.)
Selv om vi finner ut en måte å forhandle om stråling og bygge et livsstøttende system som i det minste er delvis regenerativ, fortsetter vi å komme tilbake til det mest elementære problemet: å måtte kjempe med fraværet av tyngdekraften.
I vårt daglige liv opprettholdes vår fysiologi av bare intermitterende eksponering for tyngdekraften og tråkker rundt gjør vi på dagtid. Når forskere vil etterligne effekten av mikrogravitasjon her på jorden, sender de ganske enkelt en haug med mennesker til sengs.
Fra denne erkjennelsen vokste ideen om at vi kunne foreskrive tyngdekraften som en legemiddel, og gir det i korte, men store doser. NASA gikk ut og bygde den. Tidlige resultater fra NASAs Artificial Gravity Pilot Project antydet at hjertet og musklene kan være nyttig beskyttet på denne måten. Det ville være overraskende hvis ikke bein også hadde nytte. Men det indre øret og dets organer for akselerometri er en annen historie.
Dessverre ser det ikke ut til at vi finner ut svarene når som helst snart. I 2009, akkurat som kunstig-tyngdeprosjektet var klart til å gå inn i en mer omfattende etterforskningsfase, rev en rekke budsjettkutt gjennom NASA. Strategien som ville ha sett en sentrifuge med kort arm undersøkt grundig på bakken og deretter gjort klar for flyging ombord på romstasjonen ble hermetisert.