Op 20 juli, 1969, Apollo 11-astronaut Buzz Aldrin stapte uit een maanlander op het oppervlak van de maan. Het landschap voor hem, die bestond uit grimmige zwarten en grijzen, leek op wat hij later 'prachtige verlatenheid' noemde.

Als het om verlatenheid gaat, echter, de maan heeft misschien niets op Mars.

De rode planeet cirkelt rond de zon op een gemiddelde afstand van ongeveer 140 miljoen mijl van de aarde. Wanneer mensen uiteindelijk deze wereld bezoeken - of dat nu over 20 of 50 jaar is - kunnen ze een reis van 1 jaar tegemoet gaan. 000 dagen of langer. De hele Apollo 11-missie, in tegenstelling tot, duurde iets meer dan acht dagen. Als toekomstige Mars-astronauten eenzaam worden, of als er iets ernstigers misgaat, hulp is nog ver weg.

Voor onderzoekers die bestuderen hoe menselijke lichamen en geesten reageren op de ontberingen van ruimtereizen, het scenario brengt veel onbekenden met zich mee.

"We hebben nog nooit zo lang iemand in de ruimte gezet, " zei Allie Anderson, een assistent-professor bij de afdeling Lucht- en Ruimtevaarttechniek van Ann en H.J. Smead. "Er zullen veel uitdagingen zijn die we niet kunnen voorspellen, omdat het menselijk lichaam zich niet altijd gedraagt ​​zoals we voorspellen wanneer we in de ruimte leven."

Die uitdagingen staan ​​weer in de schijnwerpers nadat NASA met succes zijn meest recente niet-menselijke astronaut heeft geland, een rover genaamd Volharding, op het oppervlak van Mars 18 februari. Ze zijn ook het brood en de boter van onderzoekers die bioastronautica bestuderen, of de studie en ondersteuning van het leven in de ruimte, bij CU Boulder.

Anderson, bijvoorbeeld, onderzoekt hightech kleding die de gezondheid van astronauten kan monitoren terwijl ze op Mars wonen en werken. Haar onderzoek, voegde ze eraan toe, is sterk geëvolueerd omdat mensen over de hele wereld zich steeds meer geïsoleerd voelen in hun eigen leven. Een tweede team onder leiding van ingenieur David Klaus bestudeert hoe ruimtehabitats die gebruikmaken van "slimme systemen, " zoals intelligente robots, zou ooit mensen kunnen helpen om te overleven op het oppervlak van een buitenaardse wereld.

Het is een onderzoeksfocus die wordt geleverd met nul ruimte voor fouten, zei Klaas, een professor in de lucht- en ruimtevaarttechniek aan de CU Boulder.

"Vandaag, als er iets kapot gaat op het internationale ruimtestation, astronauten kunnen altijd in een capsule stappen en thuiskomen, ' zei hij. 'Als je naar Mars gaat, je bent heel ver weg. Je kunt niet vertrouwen op grondcontrole."

De stilte van de ruimte

Anderson merkte op dat ruimte een gevaarlijke omgeving kan zijn, maar ook een die een gevoel van rust geeft. Het is iets wat ze zelf moet ervaren, al was het maar voor een paar seconden in 2015. De ingenieur, die toen een postdoctoraal onderzoeker was die bestudeerde hoe omgevingen met een lage zwaartekracht het menselijk gezichtsvermogen kunnen beïnvloeden, had de kans om mee te rijden op een van de beroemde parabolische vluchten van NASA - grote vliegtuigen die hoog in de lucht vliegen en vervolgens snel kelderen om passagiers het gevoel te geven dat ze gewichtloos zijn.

In een recent filmpje Anderson beschreef een moment dat ze aan het einde van die vlucht voor zichzelf had:"Ik duw me voorzichtig af, en in dat venster van 20 seconden, Ik kan gewoon zweven en de rust en stilte van de ruimte ervaren."

Voor de ingenieur die zichzelf een 'klein beetje van een Marsbewoner' noemt vanwege haar passie voor die planeet, het gevoel was van korte duur. Voor Mars-astronauten, die stilte zal een dagelijkse realiteit zijn. Zelfs communiceren met vrienden en familie thuis zal een beproeving zijn. Als je op Mars in een microfoon spreekt, het kan ongeveer vijf tot twintig minuten duren voordat iemand op aarde je oproep hoort. Geestelijke gezondheidsinterventies zoals psychotherapie zullen bijna onmogelijk zijn.

"Astronauten zullen geen vakantie kunnen nemen vanuit die omgeving, ' zei Anderson.

Dus zij en haar collega's, onder andere onderzoeksprojecten, proberen binnen die onzekerheid te werken. Ze ontwerpen hulpmiddelen en strategieën waarmee gezondheidswerkers op aarde op een dag Mars-ontdekkingsreizigers kunnen volgen en zelfs kunnen behandelen wanneer ze zich gestrest voelen.

Katja Arquilla, een afgestudeerde student die met Anderson werkt, ziet veel parallellen met de uitdagingen van het verstrekken van geestelijke gezondheidszorg op aarde.

"Een groot probleem is om over het stigma van geestelijke gezondheid heen te komen, "zei ze. "Dat is een probleem dat we hier op aarde de hele tijd zien - mensen laten beseffen dat ze misschien een psychische aandoening hebben en hulp zoeken."

Bij een project is Arquilla en Anderson hebben nieuwe manieren bedacht om elektrocardiogram (ECG) gegevens over menselijke patiënten te verzamelen. Deze hartsignalen, die vaak worden gebruikt om hartaanvallen en soortgelijke gezondheidsproblemen te diagnosticeren, kan medisch personeel een kijkje geven in hoe mensen omgaan met stress. Normaal gesproken, artsen vertrouwen op opdringerige en ongemakkelijke zelfklevende elektroden om ECG-gegevens te nemen. Arquilla, in tegenstelling tot, nieuwe soorten geweven elektroden ontwikkeld en getest die in de stof van een normale, nauwsluitend T-shirt.

Arquilla zei dat haar manier van denken over het project is veranderd tijdens de COVID-19-pandemie. Vandaag, miljoenen Amerikanen - niet alleen hoogopgeleide astronauten - ondergaan het soort eenzaamheid en isolement dat toekomstige Mars-ontdekkingsreizigers te wachten staat. Ze hoopt dat haar onderzoek hun leven kan verbeteren, te.

"Ik denk dat het gesprek over geestelijke gezondheid hier in de Verenigde Staten eindelijk in een gezonde richting verschuift, "zei ze. "Hopelijk, dit soort technologieën kunnen worden geïntegreerd in de zorg op aarde, ook."

Habitats als ecosystemen

Als mensen van de aarde eindelijk naar Mars gaan, ze hebben een slaapplaats nodig - en die toekomstige woonruimtes zullen veel meer moeten zijn dan alleen huizen, zei Patrick Pischulti, een afgestudeerde student die in het team van Klaus werkt.

"Voor astronauten, de ruimtehabitat is hun ecosysteem, " zei hij. "Het levert zuurstof. Het zorgt voor water. Het beschermt hen tegen de gevaren van de ruimteomgeving."

Klaas, Pischulti en hun collega's richten zich op hoe NASA en andere ruimteagentschappen deze delicate ecosystemen "in leven" kunnen houden, zelfs als er geen mensen aan boord zijn. Met andere woorden, hoe kan een ruimtehabitat blijven functioneren als er geen astronauten in de buurt zijn om routine-onderhoud uit te voeren? Het onderzoek maakt deel uit van een door NASA gefinancierd initiatief genaamd het Habitats Optimized for Missions of Exploration (HOME) Space Technology Research Institute, die wordt geleid door de Universiteit van Californië, Davy.

Dat is belangrijk voor de verkenning van Mars, waar leefgebieden maandenlang leeg kunnen blijven tussen bemande missies. zei Klaas.

"Met uitzondering van een paar korte perioden tussen Skylab-missies in de jaren zeventig en tijdens de vroege bouwfase van het internationale ruimtestation, er is nooit een kans of behoefte geweest in NASA's missies om een ​​menselijk ruimtevaartuig te hebben zonder mensen aan boord, " hij zei.

De sleutel tot het ontwikkelen van dit soort zelfvoorzienende woningen kan liggen in 'slimme systemen'. Dat is een verzamelnaam voor intelligente machines, van stofzuigrobots tot zwevende netwerken van brandmelders, die samen kunnen werken met menselijke gebruikers. nasa, bijvoorbeeld, heeft al drie robots, gezamenlijk bekend als Astrobee, naar het internationale ruimtestation gestuurd. De ruimtevaartorganisatie test of deze vliegende, kubusvormige machines zullen astronauten kunnen helpen hun dagelijkse klusjes te klaren, zoals het pendelen van objecten rond het station.

Op aarde, aan dit soort gereedschappen geen gebrek, zei Annika Rollock, een afgestudeerde student die aan het HOME-project werkt. Zij en haar collega's, echter, proberen beter te begrijpen welke van cruciaal belang kunnen zijn om astronauten gezond en veilig te houden - en welke alleen maar in de weg kunnen staan ​​of, nog erger, mensenlevens in gevaar brengen.

"We moeten zeggen, "Deze AC unit of brandmelder werkt prima in een flatgebouw, maar het zal niet werken in de ruimte, of het is niet de moeite waard om het de ruimte in te sturen, ' zei Rollock.

Voor nu, werken op het gebied van bioastronautica kan veel geduld vergen - het kan tientallen jaren duren, zo niet langer, voordat we een aardbewoner voet op Mars zien zetten. Maar Anderson is hoopvol, minstens, dat ze haar harde werk op een dag zal zien bereiken op de rode planeet.

"Ik hoop iemand op het oppervlak van Mars te zien staan ​​voordat ik sterf, "zei ze. "Ook al denk ik dat ik een oude vrouw zal zijn als dat gebeurt."