An dem Tag, an dem Präsident Bush im vergangenen Januar eine wichtige neue Weltraumpolitik ankündigen sollte, versammelten sich mehr als 100 Wissenschaftler in der Grandstand Sports Bar in Montgomery, Texas, um die Ansprache zu verfolgen. Sie hatten jahrelang auf diesen Moment gewartet, aber selbst als der Präsident Pläne für eine Mondbasis bis 2020 erwähnte, denen "menschliche Missionen zum Mars und zu anderen Welten" folgen sollten, jubelten die Wissenschaftler nicht. "Die Reaktion war ernst", erinnert sich John Charles, ein Biophysiker, der in der Menge war. "Es war eher so, als ob wir eine Menge Arbeit zu erledigen hätten."
Diese Gruppe von Physiologen, Biochemikern, Physikern, Psychologen und Ärzten aus dem ganzen Land (die zufällig an einer Konferenz in Montgomery teilgenommen haben) hat an einer Herausforderung gearbeitet, die vielleicht noch entmutigender ist, als ein Raumschiff zu bauen, das Astronauten bis zu einer Entfernung von 798 Millionen Kilometern befördert Mars und zurück: lebend und gesund nach Hause bringen.
1997 untersuchten Experten der NASA und des National Space Biomedical Research Institute, einem in Houston ansässigen Konsortium aus Universitäten und nationalen Labors, die gesundheitlichen Probleme, die durch eine solche Reise entstehen, die etwa drei Jahre dauern würde. Sie haben 55 Bedrohungen identifiziert, von strahleninduzierten Krebserkrankungen bis hin zu Depressionen. Einige Probleme, wie Mangelernährung (wie man genug Wasser speichert und drei Jahre lang Nahrung anbaut), lassen sich nach Prognosen der Wissenschaftler nicht unmöglich lösen. Andere Herausforderungen sind jedoch so komplex, dass sie Kritikern, die darauf bestehen, dass eine längere Erforschung des Weltraums besser für Roboter geeignet ist als für Menschen, Nahrung bieten.
Der Rekord für den längsten Aufenthalt im All liegt bei dem russischen Mediziner Valery Polyakov, der 438 Tage an Bord der 1986 gestarteten und 2001 stillgelegten russischen Raumstation Mir verbracht hat. Die Internationale Raumstation wird von einer Partnerschaft von 16 Nationen betrieben, darunter die Die USA, Kanada, Russland und Japan wurden zum ersten Mal im Jahr 2000 besetzt und haben neun Expeditionen für Aufenthalte von bis zu 195 Tagen durchgeführt.
Eines der größten Probleme für Menschen, die mehr als ein oder zwei Monate im Weltraum verbringen, ist der potenziell verheerende Verlust von Knochengewebe, der zu Knochenbrüchen führen kann. Auf der Erde werden durch Knochengewebe, das durch Ziehen und Drücken von Muskeln, die gegen die Schwerkraft wirken, stimuliert wird, normalerweise neue Knochenzellen ausgeblasen. Aber in der Mikrogravitation des Weltraums, außerhalb der Reichweite der Gravitationsfelder der Erde und des Mars, beschleunigt sich der Abbau des Knochengewebes, während die neue Produktion verlangsamt wird, was zu gefährlich dünneren und zerbrechlichen Knochen führt.
Seit Jahren messen Wissenschaftler die Knochendichte von Astronauten und führen Studien durch, in denen erdgebundene Freiwillige wochenlang im Bett lagen, um zu simulieren, wie Muskeln durch die Schwerelosigkeit erschlaffen. Linda Shackelford, eine Ärztin, die das Knochen- und Muskellabor des Johnson Space Centers leitet, sagt, dass die Forscher, die an dem Problem arbeiten, Fortschritte erzielt haben. Eine Möglichkeit, den Knochenverlust im Weltraum zu verlangsamen, besteht nach den vorliegenden Erkenntnissen darin, mit einer Maschine zu trainieren, die einen Teil des Widerstandes erzeugt, den die Schwerkraft normalerweise bietet. Die NASA hat einen Prototyp des Trainingsgeräts für seine erste Mission auf die Internationale Raumstation gesetzt. Der Astronaut Bill Shepherd, der bis März 2001 fast fünf Monate in der Station verbracht hatte, arbeitete sechs Tage die Woche bis zu 45 Minuten am Tag mit dieser Maschine. "Er sah ziemlich gut aus, als er zurückkam", sagt Shackelford und fügt hinzu, dass medizinische Tests zeigten, dass Astronauten der Raumstation, die die Maschine verwendeten, im Allgemeinen weniger Knochenverlust an Wirbelsäule, Hüfte und Becken hatten als Kosmonauten von Mir. Wissenschaftler der NASA untersuchen auch, ob Astronauten von dem Medikament Alendronat profitieren könnten, das den Abbau von Knochengewebe verlangsamt und routinemäßig Frauen auf der Erde mit Osteoporose verschrieben wird.
Körperliche Probleme sind nicht die einzige Art, mit der Mars-Astronauten konfrontiert sind. Während des größten Teils der 46-jährigen Geschichte der NASA hat die Agentur emotionale Leiden heruntergespielt. Und die Flieger selbst, angefangen bei den Mercury-Astronauten, die als erste Amerikaner die Erde umrundeten (zwischen 1961 und 1963), neigten dazu, sich wegen psychischer Probleme zu verschließen. Obwohl die NASA 1984 ein Verhaltens- und Leistungslabor einrichtete, wurde erst 1995, als der US-Astronaut Norm Thagard mit zwei russischen Kosmonauten 115 Tage auf Mir verbrachte, von US-Raumfahrtbeamten öffentlich anerkannt, dass Astronauten zusätzliche Schulungen für die psychologischen Herausforderungen von benötigen lange zauber im raum.
Während seines Aufenthalts auf der Mir sagte Thagard, ein Arzt und Ingenieur, der vier Shuttle-Missionen geflogen war, wiederholt den Bodenkontrollern, dass er mehr als einmal pro Woche mit seiner Familie und seinen Kollegen sprechen wolle, wie er es getan hatte und dass er sich fühlte isoliert. Die schlechte Planung der NASA und der russischen Weltraumbehörde verhinderte, dass er die meisten seiner Experimente durchführte, und brachte ihn an ein loses Ende. Er verlor 13 Pfund, weil er das russische Essen nicht besonders mochte - Suppen, geliertes Fleisch und Fisch. Nachdem er zur Erde zurückgekehrt war, sagte er den Reportern, dass er es möglicherweise nicht geschafft hätte, wenn die Mission um weitere drei Monate verlängert worden wäre.
Andere Astronauten hatten ebenfalls Schwierigkeiten mit Mir. Einige stritten sich mit Kosmonauten. Andere konnten nicht lange schlafen oder sanken in eine Depression und weigerten sich, mit Missionsleitern oder Mitfliegern zu sprechen. Viele Kosmonauten beklagten sich über zu hohe Anforderungen der Einsatzleiter. 1997 verlor Kosmonaut Vasily Tsibliev, der nach vier Monaten im Weltraum erschöpft war, die Kontrolle über ein sich näherndes unbemanntes Versorgungsschiff, das gegen Mir rammte, knackte seinen Rumpf und versetzte die Station in eine langsame Drehung, die Tage brauchte, um anzuhalten.
Angesichts der gelegentlichen Notwendigkeit eines Reality-Checks im Weltraum, bei dem eine Sprechverzögerung von bis zu einer halben Stunde eine Gesprächstherapie mit einem Psychologen auf der Erde ausschließen könnte, versuchen Forscher der Medizinischen Fakultät der Universität Pennsylvania und der Rutgers University, einen Onboard-Test zu entwickeln Computer, der das Gesicht eines Astronauten auf Anzeichen emotionaler Belastung "liest". Die Forscher der Harvard University haben eine Reihe von mentalen Tests entwickelt, die mit einem tragbaren Computer durchgeführt werden können und anhand derer beurteilt werden kann, ob ein Astronaut möglicherweise zu müde ist, um eine komplexe Aufgabe wie einen Weltraumspaziergang auszuführen.
Im Gegensatz zu einem Flug mit einem Shuttle oder einem Zwischenstopp auf der Raumstation würde eine Reise zum Mars höchstwahrscheinlich verhindern, dass ein kranker Astronaut zur Behandlung nach Hause geschickt wird. Und wenn CPR auf der Erde schwierig ist, ist es geradezu bizarr, wenn der Beatmungsbeutel in einem Raumschiff schwimmt. Wissenschaftler haben einen computergestützten Dummy-Patienten programmiert, an dem Astronauten die fliegende Notfallversorgung üben. Sie haben - mit guten Ergebnissen, sagt Hal Doerr, Leiter der Abteilung für medizinische Betriebsunterstützung am biomedizinischen Weltrauminstitut der Agentur - einen Dummy im Flugzeug KC-135 getestet, mit dem die NASA Schwerelosigkeit simuliert. Der sogenannte Erbrochene-Komet führt Tauchgänge und Steigungen durch, um den Schwerkrafteffekt für jeweils bis zu 25 Sekunden zu negieren.
Von der Sonne und anderen Himmelskörpern emittierte ionisierende Strahlung kann in ein Raumfahrzeug eindringen und die menschlichen Zellen zerstören und möglicherweise das Krebsrisiko erhöhen. Zwar hat kein Astronaut Krebserkrankungen entwickelt, die auf die Strahlenexposition im Weltraum zurückzuführen sind. Bisher beschränkten sich die Flüge jedoch auf eine erdnahe Umlaufbahn oder ein paar kurze Abstecher zum Mond. Die Vorbeugung von Schäden durch Sonnen- und kosmische Strahlung ist noch Jahre entfernt, sagt Frank Sulzman, Manager des Weltraumstrahlungs-Gesundheitsprojekts am Johnson Space Center. Das Hinzufügen eines Strahlungsschilds zu einem Raumfahrzeug könnte nach einigen Schätzungen die Kosten um Milliarden erhöhen. Obwohl Wissenschaftler Richtlinien entwickelt haben, wie viel Strahlung Astronauten im erdnahen Orbit ausgesetzt sein können, wo das Magnetfeld des Planeten einige Strahlung blockiert, sind sie immer noch im Dunkeln über sichere Strahlungsniveaus im tieferen Weltraum, wo die Strahlungsniveaus höher sind . Im vergangenen Jahr eröffnete die NASA im Brookhaven National Laboratory in Upton, New York, ein neues Weltraumstrahlungslabor im Wert von 34 Millionen US-Dollar, um die Auswirkungen von Strahlung auf Mikroorganismen, menschliche Zellen in Laborschalen und Labornagetiere zu testen. Die Forscher wollen wissen, wie sich kosmische Strahlung auf das Zentralnervensystem auswirkt und auf welcher Ebene Strahlung Zellschäden verursacht, die zu bösartigem Wachstum führen könnten. In ein paar Jahren, so Sulzman, werde die Agentur neue Standards für die Strahlenexposition bei Kurzzeitmissionen zum Mond festlegen. Es wird jedoch noch ein Jahrzehnt dauern, bis sie genug Laboruntersuchungen durchgeführt haben, um Leitlinien für eine Marsreise aufzustellen .
Einige Wissenschaftler fragen sich, ob jemals genug getan werden kann, um eine Marsreise einigermaßen sicher zu machen. "Ich denke, jeder weiß, dass energiereiche Strahlung ein furchtbar ernstes Problem sein wird", sagt Robert Park, Physiker an der Universität von Maryland und Direktor für öffentliche Information an der American Physical Society. Park hat lange argumentiert, dass nur Roboter geeignet sind, den Weltraum zu erkunden. Er glaubt auch, dass selbst medizinisch ausgebildeten Astronauten die Technologie sowie die Erfahrung mit Schwerelosigkeit fehlen werden, um schwerwiegende medizinische Notfälle im Weltraum zu bewältigen, die zwangsläufig auftreten werden. "Es gibt immer ein Problem im Umgang mit Menschen", sagt er. "Wenn ein Roboter ein Problem entwickelt, ist es schade, aber wir schicken ein anderes und erklären keinen nationalen Trauertag."
Charles von der biomedizinischen Astronautik-Gruppe sagt, wenn die Vereinigten Staaten beschließen, Menschen zum Mars und zurück zu schicken, muss die Nation möglicherweise einfach mit der Realität leben, dass die Reise - eines der gefährlichsten Unternehmen in der Geschichte - unmöglich scheitern könnte. sicher. "Alle Probleme können möglicherweise nie gelöst werden", fügt er hinzu: "Irgendwann muss ein verantwortlicher Programmbeauftragter seinen Namen auf der gepunkteten Linie unterschreiben und sagen: 'Wir erkennen an, dass noch ein gewisses Risiko besteht, und wir akzeptieren es. '"
