Een wiskundig model ontwikkeld door ruimtegeneeskunde-experts van de Australian National University (ANU) zou kunnen worden gebruikt om te voorspellen of een astronaut veilig naar Mars kan reizen en zijn missietaken kan vervullen wanneer hij voet op de Rode Planeet zet.

Het ANU-team simuleerde de impact van langdurige blootstelling aan zwaartekracht op het cardiovasculaire systeem om te bepalen of het menselijk lichaam de zwaartekracht van Mars - die niet zo sterk is als op aarde - kan verdragen zonder flauw te vallen of een medisch noodgeval te ondergaan bij het verlaten een ruimteschip.

Het model zou kunnen worden gebruikt om de impact van korte en lange ruimtevluchten op het lichaam te beoordelen en zou kunnen dienen als een ander belangrijk stukje van de puzzel bij het helpen landen van mensen op Mars.

Dr. Lex van Loon, een Research Fellow van de ANU Medical School, zei dat hoewel er meerdere risico's verbonden zijn aan reizen naar Mars, de grootste zorg is langdurige blootstelling aan microzwaartekracht - bijna nul zwaartekracht - die, in combinatie met blootstelling aan schadelijke straling van de Zon, kan "fundamentele" veranderingen in het lichaam veroorzaken.

"We weten dat het ongeveer zes tot zeven maanden duurt om naar Mars te reizen en dit kan ertoe leiden dat de structuur van je bloedvaten of de kracht van je hart veranderen als gevolg van de gewichtloosheid die wordt ervaren als gevolg van ruimtereizen zonder zwaartekracht," Dr. Loon, die ook de hoofdauteur van het artikel is, zei.

"Met de opkomst van commerciële ruimtevaartagentschappen zoals Space X en Blue Origin, is er meer ruimte voor rijke maar niet per se gezonde mensen om de ruimte in te gaan, dus we willen wiskundige modellen gebruiken om te voorspellen of iemand geschikt is om naar Mars te vliegen."

Astrofysicus en spoedeisende geneeskunde-registrar Dr. Emma Tucker zei dat langdurige blootstelling aan zwaartekracht het hart lui kan maken omdat het niet zo hard hoeft te werken om de zwaartekracht te overwinnen om bloed door het lichaam te pompen.

"Als je op aarde bent, trekt de zwaartekracht vloeistof naar de onderste helft van ons lichaam, en daarom merken sommige mensen dat hun benen tegen het einde van de dag beginnen op te zwellen. Maar als je de ruimte ingaat, verdwijnt die zwaartekracht, wat betekent dat de vloeistof naar de bovenste helft van je lichaam verschuift en dat veroorzaakt een reactie die het lichaam voor de gek houdt door te denken dat er te veel vloeistof is," zei Dr. Tucker.

"Hierdoor ga je veel naar het toilet, verlies je extra vocht, heb je minder dorst en drink je minder, waardoor je in de ruimte uitdroogt.

"Dit is de reden waarom je astronauten op het nieuws zou kunnen zien flauwvallen als ze weer een voet op aarde zetten. Dit komt vrij vaak voor als gevolg van ruimtereizen, en hoe langer je in de ruimte bent, hoe groter de kans dat je instort wanneer je terugkeren naar de zwaartekracht.

"Het doel van ons model is om met grote nauwkeurigheid te voorspellen of een astronaut veilig op Mars kan aankomen zonder flauw te vallen. Wij geloven dat het mogelijk is."

Vanwege een communicatievertraging bij het doorgeven van berichten tussen Mars en de aarde, moeten astronauten hun taken kunnen uitvoeren zonder onmiddellijke hulp van ondersteunende bemanningen. Dr. van Loon zei dat dit venster van radiostilte verschilt afhankelijk van de uitlijning van de zon, de aarde en Mars in zijn baan, maar kan minstens 20 minuten duren.

"Als een astronaut flauwvalt wanneer ze voor het eerst uit het ruimtevaartuig stappen of als er een medisch noodgeval is, zullen ze niemand op Mars zijn om hen te helpen," zei Dr. Van Loon.

"Daarom moeten we er absoluut zeker van zijn dat de astronaut geschikt is om te vliegen en zich kan aanpassen aan het zwaartekrachtsveld van Mars. Ze moeten in die cruciale eerste minuten effectief en efficiënt kunnen opereren met minimale ondersteuning."

Het model gebruikt een algoritme op basis van astronautengegevens die zijn verzameld tijdens eerdere ruimteexpedities, waaronder de Apollo-missies, om de risico's van reizen naar Mars te simuleren.

Hoewel de ruimtegegevens die worden gebruikt om de parameters van het model te informeren, zijn afgeleid van goed opgeleide astronauten van middelbare leeftijd, hopen de onderzoekers de mogelijkheden ervan uit te breiden door de impact van langdurige ruimtereizen op relatief ongezonde personen met reeds bestaande hartaandoeningen te simuleren. Dit zou de onderzoekers een meer holistisch beeld geven van wat er zou gebeuren als een "alledaags" persoon de ruimte in zou reizen.

Het werk van de onderzoekers is gepubliceerd in het tijdschrift npj Microgravity . + Verder verkennen

3D-geprint bot voor spoedeisende geneeskunde in de ruimte