Het probleem met Mars-reizen: de mens

De NASA zegt 'een heel eind onderweg' te zijn met een missie naar Mars. Er is één grote onbekende factor: kan de mens de reis wel aan?

Hoe reageert het lichaam op een reisje naar Mars? Beeld Adam Guzowski
Hoe reageert het lichaam op een reisje naar Mars?Beeld Adam Guzowski

De planeet Mars: gaan zullen we. De confetti en champagne staan al zowat klaar voor een bemande missie, afgaande op de enthousiaste geluiden van de afgelopen tijd. De uitdagingen lijken vooral technisch: bouw een geschikt ruimteschip, leer astronauten hun eigen voedsel moestuinieren en gaan.

Zo meent miljardair en Tesla-directeur Elon Musk dat zijn bedrijf SpaceX alleen maar een goede raket hoeft te ontwerpen waarmee hij mensen dan binnen acht jaar naar Mars laat vliegen. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie NASA zegt in zijn persberichten ook 'een heel eind onderweg' te zijn met een Rode Planeet-missie. De organisatie oefent al met nepastronauten op het vulkaanlandschap van Hawaii: ze heeft er afgelopen maand weer een team heen gestuurd. Intussen zoeken NASA-geologen al naar geschikte landingszones voor de échte astronauten.

Was het maar zo simpel. Eén grote onbekende factor kan een reis naar Mars flink laten ontsporen: de mens zelf. We weten namelijk nog erg weinig van hoe die reageert op zo'n bizar lange tocht door de ongerepte kosmos, zeiden experts eind vorig jaar nog op de World Extreme Medicine-conferentie in Edinburgh. Een jaar eerder dook een intern rapport van NASA zelf op met een soortgelijk geluid: niemand weet precies hoe je astronauten kunt beschermen tegen straling, psychische klappen, slaapproblemen en andere obstakels die tijdens zo'n reis kunnen opduiken.

En dat zijn nog maar de te voorziene problemen. Een kwestie die ruimteartsen bijvoorbeeld totaal heeft verrast, is een nieuw oogprobleem: na maandenlange gewichtloosheid op het internationale ruimtestation ISS drijven lichaamsvloeistoffen van astronauten het hoofd in, waar ze de oogzenuw doen opzwellen. Die duwt op zijn beurt de oogbol een klein beetje platter. Ruimtevaarders worden er licht bijziend van. 'Dit hadden we zes jaar geleden nog niet eens op onze radar', zegt Michael Barratt, arts-onderzoeker en astronaut bij NASA. 'Het is ongelofelijk dat iets zo groot als dit zo lang onopgemerkt is gebleven.'

Noctis Labyrinthus op Mars. Een retourtje Mars kost ongeveer twee jaar: achttien maanden heen en weer vliegen plus enkele maanden verblijf op de planeet Beeld UIG via Getty Images
Noctis Labyrinthus op Mars. Een retourtje Mars kost ongeveer twee jaar: achttien maanden heen en weer vliegen plus enkele maanden verblijf op de planeetBeeld UIG via Getty Images

Uit nieuwer onderzoek blijkt de boosdoener vooral verschuivend hersenvocht te zijn. Dat kan ook elders in het brein zijn sporen achterlaten. Of dat daadwerkelijk gebeurt en onderweg naar Mars problemen gaat opleveren, moet volgens Barratt nog worden bekeken. Het zou wel eens kunnen meevallen, benadrukt hij: tot nu toe lijken oud-ruimtevaarders geen bijzondere hersenproblemen te ervaren.

Iets anders dat een Marsmissie kan dwarsbomen, is de grens van wat de menselijke geest zoal aankan. 'Wat voor missie je er ook van maakt: als je naar Mars gaat, hangt alles daarvan af', zegt emeritus hoogleraar Nick Kanas aan de telefoon, die vanuit zijn positie aan de universiteit van Californië ruim dertig jaar de NASA adviseerde over ruimtepsychologie. 'En het is het meest ingewikkelde probleem om op te lossen.'

Mars op een rijtje

Afstand van aarde: soms 40 miljoen kilometer, soms 400 miljoen kilometer.

Zwaartekracht: ongeveer eenderde van de aarde. Iemand van 70 kilo weegt op Mars slechts 26 kilo.

Oppervlak: evenveel land als op aarde, minus de aardse oceanen natuurlijk.

Atmosfeer: bijna pure koolstofdioxide. Niet inademen.

Temperatuur: in de zon soms een aangename 35 graden Celsius. Meestal echter iets van -60 graden.

Aan een toekomstige Mars-bemanning worden volgens Kanas ongelofelijk hoge eisen gesteld, waar geen enkel astronautenteam ooit mee te maken heeft gehad. De meeste ruimtevaarders - onder wie André Kuipers - hebben maandenlang vertoefd op het relatief luxe internationale ruimtestation. Een ongekende prestatie uiteraard, maar kosmisch gezien zweeft het ISS vlak boven het aardoppervlak. Hoger dan zo'n 400 kilometer komt het niet, ongeveer de lengte van het Pieterpad tussen Maastricht en Groningen. Bovendien genieten de astronauten op het station redelijk vers voedsel, best wat privacy, een snelle internetverbinding en een prachtig uitzicht op de thuisplaneet.

Wie naar Mars gaat, kan naar dat alles fluiten. De rode planeet ligt op een afstand van 40 miljoen kilometer en bijna een jaar vliegen. Daar is de aarde niet meer dan een verre, bleke stip aan de hemel geworden; te ver weg voor iets simpels als een noodtelefoontje wanneer er iets misgaat. De Marspioniers staan er daarom vrijwel compleet alleen voor: ze moeten zélf alle gevaren het hoofd bieden. Dat betekent dat de groep gedurende de hele missie zijn verstand erbij dient te houden en de astronauten elkaar niet in de haren mogen vliegen.

'Columbus zat met zijn bemanning ook jaren op een schip naar Amerika, ver weg van alles, en dat ging kennelijk goed', zegt Marc Heppener, onderzoeksdirecteur van de Europese ruimtevaartorganisatie ESA. 'Maar je hebt ook genoeg scheepsverhalen uit die tijd waar het gruwelijk misging.'

Dat het misgaat, is een reële zorg: overwinteringsexperimenten op Antarctica, die worden gezien als een goede vergelijking voor een Marsreis omdat er vanwege barre omstandigheden geen evacuatie mogelijk is, verlopen niet altijd even soepel. 'Het team waarmee ik hier de winter heb gedaan was geen team te noemen', zegt Floris van den Berg, een Nederlandse expeditiearts die net in opdracht van ESA een jaar heeft doorgebracht op onderzoeksstation Concordia. 'Laten we zeggen dat mensen met een ernstige persoonlijkheidsstoornis hier niet op hun plek zitten.' Het gevolg: gemanipuleer, geroddel en uiteindelijk een splitsing in de groep.

Persoonlijkheidsstoornissen worden er bij een astronautenselectie wel uitgefilterd, zegt Kanas, maar ook ideale bemanningsleden hebben weleens een slechte dag. En dan blijken astronauten soms hun frustraties af te reageren op het grondpersoneel. Zo beschreef de Russische kosmonaut Valentin Lebedev in zijn dagboek hoe zijn relatie met 'ground control' verslechtert gedurende zijn ruimtemissie. Lebedev krijgt het gevoel dat zijn collega daar een steeds scherpere en minder begripvolle toon aanslaat.

Op zichzelf is een beetje stoom afblazen niet erg. Maar aangezien er onderweg naar Mars geen vloeiende gesprekken met grondpersoneel mogelijk zijn, vreest Kanas dat astronauten hun frustraties uiteindelijk op elkaar gaan afreageren. En naarmate de missie vordert, wordt het risico daarop volgens hem alleen maar groter. 'Ongeacht hoe goed je selectie is: op den duur kunnen en zúllen mensen veranderen', zegt hij. 'Als een team lang genoeg aan extreme omstandigheden wordt blootgesteld, is het heel waarschijnlijk dat één of meerdere bemanningsleden eraan onderdoor gaan of zich depressief gaan voelen. Er kan altijd iets gebeuren waardoor iemand knakt. Een bemanningslid kan ziek worden, gewond raken of slecht nieuws van aarde krijgen.'

De meeste zorgen maakt Kanas zich over slaap: op Mars neemt elke dag liefst 40 minuten langer in beslag. Dat gaat ongetwijfeld gedoe geven met de normale 24-uurse slaapcyclus van de bemanning. 'Ik denk niet dat iemand weet wat er dan met je gebeurt. Ik heb er nooit een onderzoek over gezien.' Op de loer liggen in elk geval de klassieke gevolgen van slaaptekort: de Marspioniers zouden er wel eens vermoeider en prikkelbaar van kunnen worden.

Toch denkt de ruimtepsycholoog dat dit soort klappen op te vangen zijn. Zo valt er vast een goed slaapschema te verzinnen voor een verblijf op Mars, hoopt hij. Wat betreft frustraties zou de bemanning wekelijks bij elkaar kunnen komen om deze een uurtje te luchten, voordat ze problematisch kunnen worden. Telefoongesprekken met het thuisfront kunnen worden vervangen met slim afgesproken spraakberichten die het gevoel van vertraging verminderen. En met een telescoop kan de aarde weer in het zicht worden gehaald, om thuis wat minder ver weg te laten lijken.

Voorwerpen meenemen van thuis helpt ook: ESA-arts Floris van den Berg kreeg naar Antarctica brieven met cadeautjes van vrienden en familie mee, één voor elke week. 'Een keer zat er een blokje Nederlandse kaas in. Dat heb ik maanden bewaard tot een geschikt moment om het te eten; dat gaf zo veel voldoening.'

Ook Marc Heppener van ESA denkt dat de psychologische problemen ingewikkeld maar oplosbaar zijn. ESA rondde enkele jaren terug het zogeheten Mars-500-experiment af, waarbij een groep van zes vrijwilligers zich anderhalf jaar liet opsluiten om een reis naar Mars na te bootsen, inclusief een communicatievertraging van twintig minuten. 'Ik geef toe dat ik me nu iets minder zorgen maak dan tien, vijftien jaar geleden', zegt hij. 'We wisten toen helemaal niet wat we moesten verwachten.' Ondanks de negatieve ervaringen van ESA-arts Van den Berg op Antarctica, ziet Heppener de situatie niet somber in. 'Met de experimenten op Antarctica en Mars-500 zien we ook wel dat mensen zo'n missie kunnen volhouden, ook met alle extra eisen.'

Uitrusting van een astronaut Beeld getty
Uitrusting van een astronautBeeld getty

Stél dat de astronauten de psychische uitdagingen van een Marsreis aankunnen: zijn we er dan? Nee, want kort nadat de ruimtevaarders van aarde zijn vertrokken, stuiten ze op een gigantische lading aan kosmische straling. 'Dat is voor mij echt nog steeds dé showstopper', zegt Heppener. Ook astronaut-arts Michael Barratt is er niet gerust op: 'Hier moeten we een antwoord op hebben voordat we gaan.'

Wie op aarde blijft, is beschermd tegen kosmische straling omdat het aardmagnetische veld het afbuigt. Maar dat veld is klein: het grootste deel van een reis naar Mars vindt plaats in de zogeheten interplanetaire ruimte, waar de astronauten wél zijn overgeleverd aan buitenaardse weergoden. Levensgevaarlijke, allesdoorborende deeltjes vliegen er rond, zoals radioactief ijzer. 'Zo'n ijzerkern vliegt dwars door het schip, je ruimtepak, zo je cellen in', zegt Heppener. 'Daar laat het een spoor van vernieling na. Dna en celweefsels kunnen er allemaal door stuk gaan.'

Niet alleen lopen de Marsreizigers daardoor een grote kans om na aankomst kanker te krijgen. Ook onderweg mogen ze volgens Barratt hart- en vaatproblemen en zelfs hersenafwijkingen verwachten, afgaande op proefdieronderzoek met nepruimtestraling.

Goede oplossingen zijn er nog niet. Barratt denkt aan speciale anti-stralingscapsules waarin de bemanning tijdens de reis kan schuilen. Eenmaal geland op Mars, waar het stralingsbombardement gewoon doordendert, zullen ze in een beschermd verblijf moeten slapen. Ondergronds zou kunnen, of in een opblaasbare ijs-iglo, zoals een nieuw NASA-voorstel uittekent. Heppener zegt bij ESA enkele sciencefictionachtige ideeën te onderzoeken. Zo bekijkt de organisatie of het mogelijk is astronauten tijdens de vlucht in een soort winterslaap te brengen, waardoor hun stofwisseling enorm daalt. De cellen van de astronauten delen dan ook minder vaak, waardoor stralingsschade in het dna zich minder snel opstapelt.

Als die oplossing echt werkt, is er nog zeker vijftig jaar onderzoek nodig voordat ruimtevaarders het zullen gebruiken, denkt Heppener. Veel later dan de geplande vertrekdatum in 2030 dus. De vraag is of die datum überhaupt haalbaar is. 'Kijk, als je wilt, kun je morgen naar Mars gaan', zegt Barratt. 'Het hangt af van wat voor soort risico je bereid bent te accepteren. We willen iets meer zekerheid, maar moeten we echt elk risico begrijpen voordat we vertrekken? Ik zeg van niet. Anders vertrekken we nooit.'

Effect op het lichaam

Rug
Zonder zwaartekracht kunnen bepaalde rugspieren verder strekken dan normaal, wat wel eens tot rugklachten leidt.

DNA
Kosmische straling kan dna beschadigen, waardoor de functies van lichaamscellen verslechteren. Ook wordt de kans op kanker erdoor groter.

Hart- en bloedvaten
Bloedvolume en rode bloedcellen nemen met eentiende af; bij een landing kan hierdoor de bloeddruk te laag uitvallen.

Oog
Door de gewichtloosheid verschuiven vloeistoffen naar het hoofd, waardoor in ieder geval de oogzenuw opzwelt.

Evenwichts-orgaan
Het evenwichtsorgaan raakt in de war van gewichtloosheid. Veel astronauten worden kortstondig misselijk.

Slaap
Astronauten op het ISS slapen korter: zo'n 6 uur. Op Mars duurt de dag 40 minuten langer. Of dat problemen oplevert, weet niemand.

Maag
Medicatie wordt soms slechter opgenomen dan verwacht, omdat de maag tijdens gewichtloosheid minder actief wordt.

Nieren
Astronauten lopen meer kans op nierstenen, omdat ze minder plassen en meer calcium uit hun slinkende botten afvoeren.

Spieren en botten
Zonder zwaartekracht hoeven spieren en botten nauwelijks aan de bak, waardoor ze verzwakken. Daar valt tegen te trainen.

Meer over

Wilt u belangrijke informatie delen met de Volkskrant?

Tip hier onze journalisten


Op alle verhalen van de Volkskrant rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright @volkskrant.nl.
© 2021 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden