Onze eerste stappen op Mars zijn nog veel spannender dan je denkt. Maar met behulp van een wiskundig model denken wetenschappers iets van die spanning weg te kunnen nemen.
Toen Neil Armstrong in 1969 voet op de maan zette, sprak hij die beroemde zin uit die de meesten van ons moeiteloos kunnen reproduceren: ‘One small step for man, one giant leap for mankind‘. Iets vergelijkbaar prachtigs verwachten we natuurlijk te horen uit de mond van de man (of vrouw) die als eerste voet zet op Mars. Het is alleen nog even afwachten of die eerste Marsreiziger zijn of haar zin wel af kan maken; een flauwte ligt namelijk – zodra hij of zij op de rode planeet stapt – op de loer.
Veranderingen in het lichaam
Het is allemaal te herleiden naar de veranderingen die het lichaam tijdens een lange ruimtereis – zoals die naar Mars – ondergaat. “We weten dat het zes tot zeven maanden duurt om naar Mars te reizen,” vertelt onderzoeker Lex van Loon, afgestudeerd aan de Universiteit Twente en tegenwoordig verbonden aan de Australian National University. “En dat kan ervoor zorgen dat de structuur van je bloedvaten of de kracht van je hart – door toedoen van de gewichtloosheid die je tijdens je ruimtereis ervaart – veranderen.”
“Als je op aarde bent, trekt de zwaartekracht de vloeistoffen naar het onderste deel van je lichaam,” gaat onderzoeker Emma Tucker verder. “Dat is de reden dat sommige mensen merken dat hun benen tegen het einde van de dag opzwellen. Maar wanneer je de ruimte ingaat, trekt die zwaartekracht niet meer aan je en dat betekent dat de vloeistoffen naar de bovenste helft van je lichaam bewegen, waardoor het lichaam het idee krijgt dat er te veel vloeistof in je lijf zit. Het resultaat is dat je vaker naar het toilet moet om vloeistof kwijt te raken, minder dorstig bent en minder drinkt. Hierdoor raak je uitgedroogd. Dat is ook waarom je astronauten wanneer ze weer voet op aarde zetten, weleens ziet flauwvallen. Dat is heel gebruikelijk na een verblijf in de ruimte en hoe langer je in de ruimte vertoeft, hoe groter de kans dat je flauwvalt als je weer zwaartekracht ervaart.”
Model
En als astronauten die enkele maanden in het internationale ruimtestation hebben vertoefd, daar al last van hebben; hoe zal het dan zijn voor astronauten die zes of zeven maanden door de ruimte hebben gereisd? In afwachting van de eerste bemande ruimtereis naar Mars zou je misschien denken dat dat gissen blijft. Maar dat hoeft dankzij Van Loon en collega’s niet. Zij hebben namelijk een wiskundig model ontwikkeld dat de impact van ruimtereizen (oftewel gewichtloosheid) op het hart- en vaatstelsel heeft, simuleert. Met behulp van dit model kan dan ook de impact die korter of langer durende ruimtereizen op het lichaam heeft, worden gesimuleerd. En daarmee kunnen we ons ook een beter beeld vormen van hoe het lichaam bij aankomst op de bestemming (met zwaartekracht) reageert. “Het doel van ons model is om heel nauwkeurig te voorspellen of een astronaut veilig op Mars kan arriveren, zonder flauw te vallen,” aldus Van Loon.
Conditie
En het model suggereert dat dat zeker mogelijk is. Maar niet voor iedereen. Het vereist namelijk wel dat een astronaut aan een aantal voorwaarden voldoet. Eén voorwaarde steekt er daarbij met kop en schouders bovenuit, zo vertelt Van Loon aan Scientias.nl. “Conditie! Ons onderzoek laat zien dat het hart en vaatstelsel achteruitgaat. Dus de start (de conditie) is cruciaal.”
Bankhanger
Ben je als bankhanger dan automatisch kansloos? Niet per se. Zo zijn er een aantal maatregelen die minder goed getrainde Marsreizigers zouden kunnen nemen om hun kans op een flauwte te verkleinen. “Je kunt hierbij denken aan: extra vloeistof tot zich nemen vlak voor de landing, positieve druk toepassen op de benen tijdens de landing of anders medicatie om het hart en vaatstelsel te ondersteunen. Uiteraard zijn er wel grenzen aan deze interventies en zijn ze niet zonder risico’s.” Daarnaast zullen ook bankhangers – net als goed getrainde astronauten – onderweg naar Mars wel aan de bak moeten om hun toch al niet zo fantastische conditie enigszins te beschermen. “Onderzoek heeft wel aangetoond dat het extreem belangrijk is dat astronauten tijdens hun verblijf in de ruimte braaf hun trainingsschema volgen, anders zijn de structurele verandering aan het hart erg groot bij een lang verblijf in de ruimte.”
Medische hulp is ver weg
Dat het belangrijk is om de kans op een flauwte bij aankomst op Mars zo klein mogelijk te maken, staat natuurlijk buiten kijf. Ziekenhuizen en gespecialiseerde medische hulp is immers honderden miljoenen kilometers ver weg. En ook een virtueel onderonsje met een arts op aarde biedt niet direct soelaas; door de grote afstand tussen de aarde en Mars duurt het zo’n 20 minuten voor een van Mars verstuurde boodschap op aarde arriveert, waardoor medisch advies dus automatisch zeker 40 minuten op zich laat wachten. En dus geldt, zeker op Mars: voorkomen is beter dan genezen. “Als een astronaut flauwvalt wanneer deze voor het eerst uit het ruimtevaartuig stapt (…) is er niemand op Mars die kan helpen. Daarom moeten we absoluut zeker weten dat een astronaut fit genoeg is om te vliegen en zich aan kan passen aan Mars’ zwaartekrachtsveld. Astronauten moeten gedurende die cruciale eerste minuten op Mars in staat zijn om – met minimale ondersteuning – effectief en efficiënt te functioneren.”
Fit to fly
Goed getrainde astronauten met een ijzeren conditie lijken daarbij de aangewezen personen om naar Mars te gaan. Maar we moeten er serieus rekening mee houden dat de ruimte de komende decennia ook voor andere – minder afgetrainde – mensen ontsloten wordt. En dan kan het model van Van Loon en collega’s met name goed van pas komen. “Met de opkomst van commerciële ruimtevaartagentschappen zoals SpaceX en Blue Origin komt er meer ruimte voor rijke, maar niet per se gezonde mensen om de ruimte in te gaan en wij willen wiskundige modellen gebruiken om te kunnen voorspellen of iemand fit genoeg is om naar Mars te vliegen.”
Hoewel het model dus iets van de spanning die zo’n Marslanding met zich meebrengt, weg poogt te nemen, bestaat er natuurlijk altijd een kans dat het lichaam toch net ietsje anders reageert dan het model voorspelt. Kortom: risico’s zijn er altijd. En in de optiek van Van Loon zijn ze zelfs zo groot dat hij zich persoonlijk niet aan een retourtje – laat staan een enkeltje – Mars zou willen wagen. “Ik zal het zelf nooit doen. Ik denk dat een robot sturen ook net zo goed kan.” Ook in het geval van een robotische missie is de landing verreweg het spannendste onderdeel, zo weten we uit ervaring. Maar daarbij hebben onze ijzeren vrienden wel een groot voordeel; flauwtes kennen ze niet.
