De weg naar Mars is geplaveid met gevaar.
Astronauten op missies naar de Rode Planeet zullen te maken krijgen met straling uit de ruimte, de effecten van microzwaartekracht en de stress van opsluiting en isolement, en dat alles tegelijkertijd en gedurende een lange, onafgebroken periode. Het duurt momenteel immers minimaal zes maanden om naar Mars te gaan, en net zo lang om weer terug te komen.
En de bemanningsleden zullen dit karwei in goede conditie moeten doorstaan, zowel fysiologisch als psychologisch.
Gerelateerd: How Space Radiation Threatens Human Exploration (Infographic)
Het ruimtevaartuig dat deze astronauten aan boord lanceren “zal hen alles moeten bieden wat ze nodig hebben om te overleven, maar zelfs meer dan dat, omdat we verwachten dat ze in staat zijn om een baan te doen – een baan die cognitieve eisen stelt, een baan die fysieke eisen stelt,” zei Jennifer Fogarty, de hoofdwetenschapper van NASA’s Human Research Program (HRP), eerder deze maand tijdens een presentatie met de werkgroep Future In-Space Operations van het agentschap.
Vele stressoren
Het HRP is belast met het karakteriseren van de effecten van ruimtevluchten op astronauten en het ontwikkelen van verzachtingsstrategieën. Het programma erkent vijf klassen van “stressoren” die de menselijke gezondheid en prestaties tijdens diep-ruimtemissies aanzienlijk kunnen beïnvloeden, zei Fogarty. Dit zijn veranderde zwaartekrachtvelden, vijandige gesloten omgevingen, straling, isolatie / opsluiting, en afstand van de aarde (wat betekent dat hulp heel ver weg is).
HRP-wetenschappers en andere onderzoekers over de hele wereld proberen grip te krijgen op al deze stressoren, door hier op aarde experimenten uit te voeren en de mentale en fysieke gezondheid van astronauten die in het International Space Station (ISS) leven zorgvuldig te volgen.
Het langetermijndoel van dit werk is om bemande missies naar Mars mogelijk te maken, wat NASA voor het einde van de jaren 2030 wil realiseren. Inderdaad, een paar jaar geleden verbleven NASA-astronaut Scott Kelly en kosmonaut Mikhail Kornienko 11 maanden aan boord van het ISS – ongeveer twee keer zo lang als de gebruikelijke stint – om onderzoekers te helpen de impact van zeer lange ruimtemissies te meten, zoals de rondreis naar Mars.
Het is echter moeilijk om de tol die zo’n reis van een astronaut zal eisen nauwkeurig te karakteriseren. Dat komt omdat het cumulatieve effect van de stressfactoren van de ruimtevlucht additief of synergetisch kan zijn, zei Fogarty, en het samenvoegen van alle gevaren in een experimentele setting is bijna onmogelijk.
Wetenschappers voeren bijvoorbeeld stralingsstudies uit op proefdieren hier op aarde. Maar microzwaartekracht maakt geen deel uit van dat experimentele plaatje, en het toevoegen ervan aan de mix is op dit moment niet haalbaar. (Het ISS kan geen gegevens over straling uit de ruimte leveren, omdat het in een baan rond de aarde draait binnen de beschermende magnetosfeer van de aarde. En het installeren van straling-uitzendende apparatuur aan boord van het omcirkelende lab lijkt geen geweldig idee.)
Gerelateerd: How Living on Mars Could Challenge Colonists (Infographic)
Biggest concerns
Sommige van de stressfactoren zijn zorgwekkender dan andere. Zo hebben onderzoekers en NASA-functionarissen herhaaldelijk straling genoemd als een van de grootste risico’s van een Marsmissie.
Een hoge blootstelling aan straling verhoogt het risico van astronauten om later in hun leven kanker te ontwikkelen, maar er zijn ook meer directe zorgen. Zo heeft een recente studie uitgewezen dat bemanningsleden op een missie naar de Rode Planeet waarschijnlijk doses zullen ontvangen die hoog genoeg zijn om hun centrale zenuwstelsel te beschadigen. De stemmingen, het geheugen en het leervermogen van astronauten kunnen als gevolg daarvan worden aangetast, zo bleek uit de studie.
Fogarty noemde een andere kwestie die gerichte onderzoeksaandacht vereist – ruimtevlucht-geassocieerd neuro-oculair syndroom (SANS), ook bekend als visuele stoornis/intracraniële druk (VIIP). SANS beschrijft de mogelijk aanzienlijke en langdurige problemen met het gezichtsvermogen die ruimtevluchten kunnen veroorzaken bij astronauten, waarschijnlijk als gevolg van vloeistofverschuivingen die de druk in de schedel verhogen.
SANS “op dit moment in een lage baan om de aarde is zeer, zeer beheersbaar en herstelbaar, maar we kennen het systeem niet goed genoeg om te voorspellen of het zo zal blijven voor zoiets als een verkenningsmissie,” zei Fogarty. “Dus dit is een van onze fysiologische gebieden met de hoogste prioriteit die we op dit moment bestuderen.”
De maan als proeftuin
NASA is niet van plan om rechtstreeks naar Mars te gaan. Het agentschap wil in 2024 twee astronauten bij de zuidpool van de maan laten landen en kort daarna een langdurige, duurzame aanwezigheid op en rond de maan vestigen.
Inderdaad is het belangrijkste doel van deze activiteiten, die NASA zal uitvoeren via een programma genaamd Artemis, om de vaardigheden en technieken te leren die nodig zijn om astronauten naar Mars te sturen, hebben functionarissen van het agentschap gezegd.
Een van de belangrijkste stukken infrastructuur van Artemis is een klein ruimtestation op de maan dat de Gateway wordt genoemd, die zal dienen als een hub voor oppervlakteactiviteiten. Bijvoorbeeld, landers, zowel robotica als bemand, zullen afdalen naar het maanoppervlak vanuit Gateway, en astronauten aan boord van de buitenpost zullen waarschijnlijk ook rovers van daarboven bedienen, hebben NASA-functionarissen gezegd.
Er zal ook veel onderzoek worden uitgevoerd op Gateway, en veel ervan zal de gezondheid en prestaties van astronauten in een echte diep-ruimte-omgeving onderzoeken. Fogarty noemde een onderzoeksstrategie die bijzonder nuttig kan zijn voor planners die het pad naar Mars uitstippelen – het bestuderen van kleine monsters van menselijk weefsel aan boord van de outpost op de maan.
Dit werk zal onderzoekers helpen een van de grootste problemen te omzeilen die van invloed zijn op studies die knaagdieren en andere niet-menselijke dieren als modelorganismen gebruiken, zei Fogarty – dat van “vertaalbaarheid.”
“Hoe overbruggen we het verschil tussen een rat of een muis en een mens? Omdat het niet direct toepasbaar is, en dat is ook een plaag voor aardse geneeskunde en onderzoek,” zei ze.
“Maar met de uitvinding van, en de voortdurende validatie van, organen en weefsel op een chip – dat zijn echte menselijke weefsels, en je kunt ze verbinden, en in wezen kun je zeer verfijnde aspecten van een mens recapituleren met behulp van deze chips,” voegde Fogarty eraan toe. “Ik denk dat we aanzienlijke vooruitgang kunnen boeken bij het begrijpen van de complexe omgeving met behulp van het chipscenario als een modelorganisme om echt te interpreteren waar we naartoe gaan met de menselijke beperking.”
- Hoe we Mars bewoonbaar kunnen maken, één lapje grond tegelijk
- Deze verbluffende ontwerpen laten zien hoe onze toekomst op Mars eruit zou kunnen zien
- NASA is van plan om een ruimtestation voor de maan te bouwen: Here’s What You Should Know
Mike Wall’s boek over de zoektocht naar buitenaards leven, “Out There” (Grand Central Publishing, 2018; geïllustreerd door Karl Tate), is nu uit. Volg hem op Twitter @michaeldwall. Volg ons op Twitter @Spacedotcom of Facebook.
Recent nieuws
