Op de dag van januari vorig jaar dat president Bush een belangrijk nieuw ruimtebeleid zou aankondigen, staken meer dan 100 wetenschappers de Grandstand Sports Bar in Montgomery, Texas in, om het adres te bekijken. Ze wachtten al jaren op dit moment, maar zelfs toen de president plannen noemde voor een maanbasis tegen 2020, gevolgd door 'menselijke missies naar Mars en naar andere werelden', juichten de wetenschappers niet. "De reactie was ernstig", herinnert John Charles zich, een biofysicus die in de menigte zat. "Het leek meer op 'we hebben ontzettend veel werk te doen.'"
Deze groep fysiologen, biochemici, natuurkundigen, psychologen en artsen uit de hele natie (die toevallig op een conferentie in Montgomery was) heeft aan een uitdaging gewerkt, misschien zelfs nog ontmoedigender dan het bouwen van een ruimteschip om astronauten tot 498 miljoen mijl naar Mars en terug: ze levend en wel thuis brengen.
In 1997 probeerden experts van NASA en van het National Space Biomedical Research Institute, een in Houston gevestigd consortium van universitaire en nationale laboratoria, de gezondheidsproblemen te identificeren die het gevolg waren van een dergelijke reis, die ongeveer drie jaar zou duren. Ze hebben 55 bedreigingen geïdentificeerd, van door straling veroorzaakte kankers tot depressies. Sommige problemen, zoals ondervoeding (hoe je voldoende water opslaat en een voedselvoorziening van drie jaar kweekt), zullen niet onmogelijk zijn op te lossen, voorspellen de wetenschappers. Andere uitdagingen zijn echter zo complex dat ze voer leveren aan critici die erop staan dat langdurige verkenning van de ruimte beter geschikt is voor robots dan mensen.
Het record voor het langste verblijf in de ruimte is van de Russische medische specialist Valery Polyakov, die 438 dagen doorbracht aan boord van het Russische station Mir, dat in 1986 werd gelanceerd en in 2001 werd ontmanteld. Het internationale ruimtestation, gerund door een partnerschap van 16 landen, waaronder de Verenigde Staten, Canada, Rusland en Japan werden voor het eerst bezet in 2000 en hebben negen expedities ondergebracht voor een verblijf van maximaal 195 dagen.
Een van de grootste problemen waarmee mensen worden geconfronteerd die meer dan een maand of twee in de ruimte doorbrengen, is het potentieel verwoestende verlies van botweefsel, wat kan leiden tot fracturen. Op aarde, botweefsel, gestimuleerd door het trekken en duwen van spieren die tegen de zwaartekracht in werken, kurkt normaal gesproken nieuwe botcellen uit. Maar in de microzwaartekracht van de ruimte, buiten het bereik van de zwaartekrachtvelden van aarde en Mars, versnelt de afbraak van botweefsel terwijl nieuwe productie vertraagt, wat resulteert in gevaarlijk verdunde en fragiele botten.
Jarenlang hebben wetenschappers de botdichtheid van astronauten gemeten en ook studies uitgevoerd waarin aardgebonden vrijwilligers wekenlang in bed lagen om te simuleren hoe spieren slap worden door microzwaartekracht. Linda Shackelford, een arts die leiding geeft aan het bot- en spierlaboratorium van het Johnson Space Center, zegt dat de onderzoekers die aan het probleem werken vooruitgang hebben geboekt. Een manier om botverlies in de ruimte te vertragen, suggereert het bewijs, is oefenen met een machine die een deel van de weerstand genereert die de zwaartekracht meestal biedt. NASA plaatste een prototype van de oefenmachine op het internationale ruimtestation ISS voor zijn eerste missie. Astronaut Bill Shepherd, die tot maart 2001 bijna vijf maanden op het station verbleef, trainde zes dagen per week maximaal 45 minuten per dag met die machine. "Hij zag er goed uit toen hij terugkwam, " zegt Shackelford, eraan toevoegend dat medische tests hebben aangetoond dat ruimtestation-astronauten die de machine gebruikten over het algemeen minder botverlies in de wervelkolom, heup en bekken ondervonden dan Mir-kosmonauten. NASA-wetenschappers bestuderen ook of astronauten baat kunnen hebben bij het medicijn alendronaat, dat de afbraak van botweefsel vertraagt en routinematig wordt voorgeschreven aan vrouwen op aarde met osteoporose.
Fysieke problemen zijn niet het enige soort Mars-astronauten. Gedurende het grootste deel van de 46-jarige geschiedenis van NASA heeft het bureau emotionele ellende gebagatelliseerd. En de vliegers zelf, beginnend met de welgestelde Mercury-astronauten, de eerste Amerikanen die rond de aarde draaiden (tussen 1961 en 1963), hadden de neiging om opgesloten te blijven over psychische problemen. Hoewel NASA in 1984 een gedrags- en prestatielaboratorium oprichtte, duurde het tot 1995, toen de Amerikaanse astronaut Norm Thagard 115 dagen op Mir doorbracht met twee Russische kosmonauten, dat ruimtevaartfunctionarissen in de VS publiekelijk erkenden dat astronauten extra training nodig hadden voor de psychologische uitdagingen van lange spreuken in de ruimte.
Tijdens zijn verblijf op Mir vertelde Thagard, een arts en ingenieur die vier shuttle-missies had gevlogen, herhaaldelijk grondcontrollers dat hij meer dan eens per week met zijn familie en collega's wilde praten, zoals hij had gedaan, en dat hij voelde geïsoleerd. Slechte planning door NASA en het Russische ruimteagentschap weerhielden hem van het uitvoeren van de meeste van zijn experimenten, waardoor hij aan losse eindjes kwam. Hij verloor 13 pond omdat hij het Russische eten niet lekker vond - soepen, gelei-vlees en vis. Na zijn terugkeer op aarde vertelde hij verslaggevers dat als de missie met nog eens drie maanden was verlengd, hij het misschien niet had gehaald.
Andere astronauten hadden ook problemen met Mir. Sommigen maakten ruzie met kosmonauten. Anderen konden niet voor lange periodes slapen of in een depressie zakken en weigerden te spreken met missieregelaars of collega-vliegers. Veel kosmonauten klaagden dat missiebestuurders te veeleisend waren. In 1997 verloor kosmonaut Vasily Tsibliev, uitgeput na vier maanden in de ruimte, de controle over een naderend onbemand bevoorradingsschip dat in Mir ramde, de romp ervan en brak het station in een langzame draaiing die dagen duurde om te stoppen.
Gezien de incidentele behoefte aan een reality check in de ruimte, waar een stemvertraging van bijna een half uur praattherapie met een psycholoog op aarde zou kunnen voorkomen, proberen onderzoekers van de University of Pennsylvania School of Medicine en Rutgers University een onboard te ontwikkelen computer die het gezicht van een astronaut "leest" voor tekenen van emotionele stress. Onderzoekers van Harvard University hebben een reeks mentale tests bedacht die kunnen worden afgenomen door een draagbare computer en die kunnen helpen evalueren of een astronaut misschien te vermoeid is om een complexe taak als ruimtewandeling uit te voeren.
In tegenstelling tot een vlucht met een shuttle of zelfs een stint in het ruimtestation, zou een reis naar Mars hoogstwaarschijnlijk uitsluiten dat een zieke astronaut naar huis wordt gestuurd voor behandeling. En als het geven van reanimatie op aarde lastig is, is het ronduit bizar als de reanimator in een ruimteschip zweeft. Wetenschappers hebben een geautomatiseerde dummy-patiënt geprogrammeerd waarop astronauten noodhulp tijdens de vlucht oefenen. Ze hebben - met goede resultaten, getest - zegt Hal Doerr, hoofd van de medische operationele ondersteuning bij het biomedische instituut van het bureau, een dummy in het KC-135-vliegtuig dat NASA gebruikt om gewichtloosheid te simuleren. De zogenaamde kotskomeet voert duiken uit en klimt om het effect van de zwaartekracht gedurende maximaal 25 seconden tegelijk te negeren.
Ioniserende straling, uitgestraald door de zon en andere hemellichamen, kan een ruimteschip binnendringen en menselijke cellen verwoesten, waardoor het risico op kanker mogelijk wordt vergroot. Zeker, geen astronaut heeft kanker ontwikkeld die is toe te schrijven aan stralingsblootstelling in de ruimte, maar tot nu toe zijn de vluchten beperkt gebleven tot een lage baan om de aarde of een paar korte uitstapjes naar de maan. Het voorkomen van schade veroorzaakt door zonne- en kosmische straling is jaren weg, zegt Frank Sulzman, manager van het gezondheidsproject voor ruimtestraling in het Johnson Space Center. Volgens sommige schattingen zou het toevoegen van een stralingsschild aan een ruimtevaartuig miljarden aan de kosten kunnen toevoegen. Hoewel wetenschappers richtlijnen hebben ontwikkeld voor hoeveel straling astronauten kunnen worden blootgesteld in een baan om de aarde, waar het magnetische veld van de planeet wat straling blokkeert, zijn ze nog steeds in het donker over veilige stralingsniveaus in diepere ruimte, waar stralingsniveaus hoger zijn . Vorig jaar opende NASA een nieuw $ 34 miljoen ruimtestralingslaboratorium in het Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, om de effecten van straling op micro-organismen, menselijke cellen in laboratoriumschalen en laboratoriumknaagdieren te testen. De onderzoekers willen weten hoe kosmische straling het centrale zenuwstelsel beïnvloedt en op welke niveaus straling cellulaire schade veroorzaakt die kan leiden tot kwaadaardige groei. Over een paar jaar, zegt Sulzman, zal het agentschap nieuwe normen vaststellen voor blootstelling aan straling op korte missies naar de maan, maar het zal ongeveer een decennium duren voordat ze genoeg laboratoriumonderzoek hebben gedaan om richtlijnen voor een reis naar Mars vast te stellen .
Sommige wetenschappers vragen zich af of er ooit genoeg kan worden gedaan om een Mars-reis redelijk veilig te maken. "Ik denk dat iedereen weet dat energierijke straling een vreselijk ernstig probleem zal worden", zegt Robert Park, een natuurkundige van de Universiteit van Maryland en directeur van openbare informatie bij de American Physical Society. Park heeft lang beweerd dat alleen robots geschikt zijn om de ruimte te verkennen. Ook gelooft hij dat zelfs medisch opgeleide astronauten de technologie en de ervaring met gewichtloosheid zullen missen om ernstige medische noodsituaties in de ruimte aan te pakken, die zich waarschijnlijk zullen voordoen. "Er is altijd een probleem in de omgang met mensen", zegt hij. "Als een robot een probleem ontwikkelt, is het jammer, maar we sturen er nog een en verklaren geen nationale dag van rouw."
Charles, van de groep biomedische astronauten, zegt dat als de Verenigde Staten besluiten mensen naar Mars en terug te sturen, de natie misschien gewoon moet leven met de realiteit dat de reis - een van de gevaarlijkste ondernemingen in de geschiedenis - onmogelijk zou kunnen mislukken - veilig. "Alle problemen zullen misschien nooit worden opgelost", zegt hij, en hij voegt eraan toe: "Op een gegeven moment zal een verantwoordelijke programmamedewerker zijn of haar naam op de stippellijn moeten ondertekenen en zeggen: 'We erkennen dat er nog een risico is en we accepteren het. ''
