We hebben ons voorgesteld om mensen naar Mars te sturen lang voor Gagarins eerste ruimtevlucht. Wernher von Braun, hoofdarchitect van de Saturn V-draagraket die Neil Armstrong en Buzz Aldrin naar de maan bracht, zag 1965 als de datum waarop de eerste mensen op Mars zouden aankomen. Sindsdien zijn er meer dan duizend verschillende technische studies uitgevoerd, waarvan de meeste ervan uitgaan dat Mars iets meer dan 20 jaar in de toekomst ligt.
Maar daar is Mars gebleven: altijd in onze toekomst.
Ruimte is niet een enkele bestemming. De baan om de aarde, de maan en Mars brengen heel verschillende reizen en uitdagingen met zich mee. Aangezien de gevaren directer en dramatischer waren voor eerdere missies – catastrofale explosies waarvan niemand kon hopen dat ze zouden overleven – was het vermogen van het menselijk lichaam om zich aan te passen aan de uitersten van terrestrische omgevingen grotendeels irrelevant.
Mars biedt echter een uitdaging van een andere schaal en karakter: het is meer een marathon dan een sprint. Hier krijgt de afwezigheid van zwaartekracht een nieuwe dimensie en verandert het van een nieuwigheid in een sluipende dreiging, omdat het leven op aarde zich de afgelopen drie en een half miljard jaar heeft ontwikkeld in een onveranderlijk zwaartekrachtveld. In die context zou het geen verrassing moeten zijn dat zoveel van onze fysiologie lijkt te worden bepaald door – of afhankelijk is van – zwaartekracht.
Neem de zwaartekracht weg en ons lichaam wordt virtueel vreemden voor ons .
Dit is je lichaam. Dit is je lichaam op Mars
In ons dagelijks leven is de zwaartekracht de fysieke kracht van voetgangers die ons aan de grond houdt. Je moet uit de weg gaan – een rotswand beklimmen of uit een vliegtuig springen – voordat het je aandacht begint te eisen.
Maar we voelen constant de effecten van de zwaartekracht en werken ertegen, grotendeels onbewust.
#### Kevin Fong
##### Over
(https://twitter.com/Kevin_Fong) is een doctor in de geneeskunde en heeft ook diplomas in astrofysica en engineering. Hij is ere-hoofddocent fysiologie aan het University College London en tevens oprichter en mededirecteur van het Centre for Altitude, Space and Extreme environment medicine. Fong werkte met NASAs Human Adaptation and Countermeasures Office in Johnson Space Center in Houston en de Medical Operations Group in Kennedy Space Center in Cape Canaveral.
Zonder de quadriceps, billen, kuiten en erector spinae die de wervelkolom omringen en hem hoog houden, zou de aantrekkingskracht van de zwaartekracht het menselijk lichaam in een foetale bal doen instorten en het dicht bij de vloer gekruld achterlaten. Deze spiergroepen worden gevormd door de zwaartekracht, in een staat van constante inspanning, voortdurend belast en ontlast terwijl we ons dagelijks leven leiden. Daarom is de massa vlees die het grootste deel van onze dijen vormt en werkt om de knie te strekken en te strekken, de snelst verspillende groep in het lichaam.
In experimenten die de veranderingen in de quadriceps van ratten die in de ruimte werden gevlogen in kaart brachten, ging meer dan een derde van de totale spiermassa binnen negen dagen verloren.
Ook onze botten worden gevormd door de zwaartekracht. We hebben de neiging om ons skelet als vrij inert te beschouwen – niet meer dan een steiger waarop we het vlees kunnen ophangen of een systeem van biologische bepantsering. Maar op microscopisch niveau, het is veel dynamischer: constant zijn structuur veranderen om te kunnen vechten tegen de zwaartekracht die het ervaart, een architectuur voor zichzelf weven die het bot het beste beschermt tegen belasting. Ontdaan van zwaartekracht, vallen botten ten prooi aan een soort door ruimtevlucht veroorzaakte osteoporose. En omdat 99 procent van het calcium in ons lichaam wordt opgeslagen in het skelet, terwijl het wegkwijnt, vindt dat calcium zijn weg i n naar de bloedbaan, waardoor nog meer problemen ontstaan, van constipatie tot nierstenen tot psychotische depressie.
Medische studenten onthouden deze lijst als: “botten, stenen, abdominaal gekreun en psychisch gekreun”.
De biologische aanpassingen aan de zwaartekracht houden daar niet op. Als we rechtop staan, moet ons hart, zelf een spierpomp, tegen de zwaartekracht in werken en bloed verticaal in de halsslagaders duwen die van ons hart naar onze hersenen leiden. Wanneer de noodzaak om tegen de zwaartekracht in te werken, wordt ontnomen, raken het hart en zijn bloedvatenstelsel gedeconditioneerd – atleten langzaam nemen en ze in banketbakkers veranderen.
Het systeem van versnellingsmeters in ons binnenoor, de otolieten en halfcirkelvormige kanalen, is ontworpen om de fijnste details over beweging te geven, door hun in- en uitgangen te delen met de ogen, de hart, de gewrichten en de spieren. Deze organen worden niet als “vitaal” beschouwd in de zin dat ze niet nodig zijn om het menselijk lichaam in leven te houden.Als gevolg hiervan wordt de essentiële rol die ze spelen bij het leveren van een nauwkeurig gekalibreerd bewegingsgevoel vaak over het hoofd gezien.
Zoals alle beste dingen in het leven, waardeer je pas echt wat je hebt als je verlies Het. Stel je een zacht oscillerende, misselijkheid opwekkende scène voor waaruit geen ontsnappen mogelijk is. Zo voelt het als de organen van het binnenoor defect raken. En dat kan worden veroorzaakt door ziekten, medicijnen, gifstoffen en – zo blijkt – de afwezigheid van zwaartekracht.
Daar houden de beperkingen niet op. Er zijn andere, minder goed begrepen wijzigingen. Het aantal rode bloedcellen daalt en veroorzaakt een soort bloedarmoede in de ruimte. De immuniteit lijdt, de wondgenezing vertraagt en de slaap wordt chronisch verstoord.
> Ontdaan van de noodzaak om tegen de zwaartekracht in te werken, wordt het lichaam deconditioned – atleten meenemen en ze in banketbakkers veranderen.
* * *
Er zijn een aantal formidabele problemen die gepaard gaan met missies voor een lang verblijf. De eerste is levensondersteuning. Hoe vinden we een systeem uit dat een bemanning van vier personen bijna drie jaar in leven kan houden?
Voor ruimtestations vereist ademende zuurstof elektrolyse van een constante toevoer van water. Maar er is geen gemakkelijke manier om een team dat naar Mars reist te bevoorraden, en daarom zijn er een aantal ingenieuze oplossingen voor dit probleem voorgesteld.
Een daarvan is een groei-je-eigen benadering van levensondersteuning en voeding. Het blijkt dat als je 10.000 tarweplanten kweekt, je meer dan genoeg zuurstof kunt genereren om te ademen terwijl je het menselijke afvalgas van koolstofdioxide verwijdert. Sterker nog, je hebt een gedeeltelijke voedingsbron. Een tijdlang had het Space Center een team van vier vrijwilligers opgesloten in een hermetisch afgesloten buis, die vrij onafhankelijk leefde op dit zelfherstellende, hydrocultuur gekweekte levensondersteunende systeem.
En dat is allemaal geweldig – totdat je rekening houdt met de mogelijkheid van mislukte oogsten.
Een andere oplossing, besproken op een symposium voor menselijke ruimteverkenning van de European Space Agency, zou zijn om vaten met algen te laten groeien (die misschien gemakkelijker te onderhouden zijn dan tarwe en bieden ook een bron van proteïne). Tussen dat en de tarweplanten zou je halverwege kunnen komen tot een dieet van pizza-achtig voedsel – brood bedekt met gearomatiseerde algen – en het gewicht en volume van het voedsel en levensondersteunende apparaten die nodig zijn voor een Mars-missie enorm verminderen. Een Fransman die gespecialiseerd was op het gebied van regeneratieve levensondersteuning vertelde me hoe dit zou kunnen werken, en ging zelfs zo ver dat hij het recyclen van urine en het gebruik van uitwerpselen als een bron van bevruchting uitlegde.
“Zie je wel,” riep hij boven het lawaai van de bar, “deze mensen die naar Mars gaan, zullen ze letterlijk av om hun eigen shit te eten. “
Als dat je nog niet van de reis heeft afgeschrikt, overweeg dan de stralingsgevaren. Voor zover iedereen kan zien, zou de achtergrondstraling waaraan we zouden worden blootgesteld tijdens het reizen tussen de aarde en Mars binnen veilige grenzen moeten zijn … tenzij er een zonnevlam is. Een zonnevlam is als een neutronenbom die naast je afgaat. Energetische deeltjes – geladen heliumkernen, neutronen, protonen en dergelijke – zouden door ons lichaam gaan, schade aanrichten en onomkeerbare cellen beschadigen. (Lood en andere zware metalen coatings zouden niet helpen als het gaat om hoogenergetische zware deeltjes.)
Zelfs als we een manier bedenken om tegen de straling in te gaan en een levensondersteunend systeem te bouwen dat gedeeltelijk regeneratief, komen we steeds weer terug bij het meest elementaire probleem: te kampen hebben met de afwezigheid van zwaartekracht.
In ons dagelijks leven wordt onze fysiologie alleen in stand gehouden door af en toe bloot te stellen aan zwaartekracht – het opstaan en stampen we overdag. Inderdaad, wanneer onderzoekers de effecten van microzwaartekracht hier op aarde willen nabootsen, sturen ze gewoon een aantal mensen naar bed.
Uit dit besef groeide het idee dat we zwaartekracht zouden kunnen voorschrijven als een medicijn, het geven in korte maar grote doses. NASA ging erop uit en bouwde het. De eerste resultaten van het pilotproject voor kunstmatige zwaartekracht van NASA suggereerden dat het hart en de spieren op deze manier nuttig kunnen worden beschermd. Het zou verrassend zijn als bot er ook niet van profiteerde. Maar het binnenoor en zijn versnellingsmeters zijn een ander verhaal.
Helaas lijkt het erop dat we de antwoorden niet snel zullen ontdekken. In 2009, net toen het kunstmatige-zwaartekrachtproject klaar was om een uitgebreidere onderzoeksfase in te gaan, scheurde een reeks bezuinigingen door de NASA. De strategie die een korte-armcentrifuge zou hebben gezien, grondig onderzocht op de grond en vervolgens klaargemaakt voor de vlucht aan boord van het ruimtestation, werd ingeblikt.