Την ημέρα που ο πρόεδρος Μπους είχε προγραμματίσει να ανακοινώσει μια σημαντική νέα διαστημική πολιτική, τον περασμένο Ιανουάριο, περισσότεροι από 100 επιστήμονες μπήκαν στο αθλητικό μπαρ Grandstand Sports στο Montgomery του Τέξας για να παρακολουθήσουν τη διεύθυνση. Ήταν περιμένουν χρόνια για αυτή τη στιγμή, αλλά ακόμα και όταν ο πρόεδρος αναφέρθηκε σε σχέδια για μια βάση Σελήνης μέχρι το 2020, να ακολουθηθεί από "ανθρώπινες αποστολές στον Άρη και σε άλλους κόσμους", οι επιστήμονες δεν φώναζαν. "Η αντίδραση ήταν σοβαρή", θυμάται ο John Charles, ένας βιοφυσικός που ήταν στο πλήθος. "Ήταν περισσότερο, " έχουμε μια πάρα πολλή δουλειά να κάνουμε. "
Αυτή η ομάδα φυσιολόγων, βιοχημικοί, φυσικοί, ψυχολόγοι και γιατροί από όλο το έθνος (ο οποίος συνέβη σε συνέδριο στο Montgomery) εργάστηκε σε μια πρόκληση ίσως ακόμη πιο τρομακτική από την κατασκευή ενός διαστημικού σκάφους για να μεταφέρει αστροναύτες στα 498 εκατομμύρια μίλια Άρη και πίσω: να τους πάρει ζωντανό και καλά.
Το 1997, εμπειρογνώμονες της NASA και του Εθνικού Ινστιτούτου Διαστημικής Βιοϊατρικής Έρευνας, μιας κοινοπραξίας πανεπιστημιακών και εθνικών εργαστηρίων που εδρεύει στο Χιούστον, ξεκίνησαν να εντοπίζουν τα προβλήματα υγείας που προκαλούνται από ένα τέτοιο ταξίδι, το οποίο θα απαιτούσε περίπου τριετή ταξίδι μετ 'επιστροφής. Εντοπίστηκαν 55 απειλές, από καρκίνους που προκαλούνται από ακτινοβολία έως κατάθλιψη. Ορισμένα προβλήματα, όπως ο υποσιτισμός (πώς να αποθηκεύσετε αρκετό νερό και να αναπτυχθεί μια τριετής παροχή τροφής), δεν θα είναι αδύνατο να επιλυθούν, σύμφωνα με τους επιστήμονες. Άλλες προκλήσεις, όμως, είναι τόσο περίπλοκες ώστε να παρέχουν ζωοτροφές για τους κριτικούς που επιμένουν ότι η παρατεταμένη εξερεύνηση του διαστήματος είναι πιο κατάλληλη για τα ρομπότ από τους ανθρώπους.
Το ρεκόρ για τη μεγαλύτερη διαμονή στο διάστημα ανήκει στο ρωσικό ιατρικό ειδικό Valery Polyakov, ο οποίος πέρασε 438 ημέρες στο ρωσικό σταθμό Mir, ο οποίος ξεκίνησε το 1986 και παροπλίστηκε το 2001. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός, που διοικείται από μια εταιρική σχέση 16 χωρών, Ηνωμένες Πολιτείες, Καναδάς, Ρωσία και Ιαπωνία, καταλήφθηκε για πρώτη φορά το 2000 και φιλοξένησε εννέα αποστολές για διαμονές μέχρι 195 ημέρες.
Ένα από τα μεγαλύτερα προβλήματα που αντιμετωπίζουν οι άνθρωποι που περνούν περισσότερο από ένα μήνα ή δύο στο διάστημα είναι η πιθανώς καταστροφική απώλεια οστικού ιστού, η οποία μπορεί να οδηγήσει σε κατάγματα. Στη Γη, ο οστικός ιστός, που διεγείρεται από το τράβηγμα και την ώθηση των μυών που δρουν ενάντια στη βαρύτητα, συνήθως στροβιλίζει τα νέα κύτταρα των οστών. Αλλά στην μικροβαρύτητα του χώρου, πέραν των βαρυτικών πεδίων της Γης και του Άρη, η καταστροφή του οστικού ιστού επιταχύνεται ενώ η νέα παραγωγή επιβραδύνεται, με αποτέλεσμα τα επικίνδυνα αραιά και εύθραυστα οστά.
Για χρόνια, οι επιστήμονες μέτρησαν την πυκνότητα των οστών των αστροναυτών και επίσης διεξήγαγαν μελέτες στις οποίες οι εθελοντές με γήινες δεσμεύσεις πέρασαν εβδομάδες ξαπλωμένες στο κρεβάτι, για να προσομοιώσουν πώς οι μύες χαλαρώνουν στην μικροβαρύτητα. Η Linda Shackelford, ιατρός που διευθύνει το εργαστήριο οστών και μυών του Johnson Space Center, λέει ότι οι ερευνητές που εργάζονται στο πρόβλημα έχουν σημειώσει πρόοδο. Ένας τρόπος για να επιβραδύνει την απώλεια οστού στο διάστημα, σύμφωνα με τα στοιχεία, ασκείται με μια μηχανή που παράγει κάποια από την αντίσταση που συνήθως παρέχει η βαρύτητα. Η NASA έθεσε ένα πρωτότυπο της μηχανής άσκησης στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό για την πρώτη της αποστολή. Ο αστροναύτης Bill Shepherd, ο οποίος πέρασε σχεδόν πέντε μήνες στον σταθμό, μέχρι τον Μάρτιο του 2001, εργάστηκε με αυτό το μηχάνημα έξι ημέρες την εβδομάδα για 45 λεπτά την ημέρα. «Φοβόταν πολύ καλά όταν επέστρεψε», λέει ο Shackelford, προσθέτοντας ότι οι ιατρικές εξετάσεις έδειξαν ότι οι αστροναύτες των διαστημικών σταθμών που χρησιμοποίησαν το μηχάνημα έχουν γενικά λιγότερη απώλεια οστικής μάζας στη σπονδυλική στήλη, το ισχίο και τη λεκάνη από ότι ο cosmonauts Mir. Οι επιστήμονες της NASA μελετούν επίσης κατά πόσον οι αστροναύτες θα μπορούσαν να ωφεληθούν από το φάρμακο alendronate, το οποίο επιβραδύνει την διάσπαση του οστικού ιστού και συνταγογραφείται συνήθως στις γυναίκες στη Γη με οστεοπόρωση.
Τα φυσικά προβλήματα δεν είναι το μόνο είδος που αντιμετωπίζουν οι αστροναύτες του Άρη. Για το μεγαλύτερο μέρος της 46ετούς ιστορίας της NASA, ο οργανισμός έχει υποβαθμίσει συναισθηματικά δεινά. Και οι ίδιοι οι ιπτάμενοι, ξεκινώντας από τους αστροναύτες του Mercury, οι πρώτοι Αμερικανοί που περιστράφηκαν γύρω από τη Γη (μεταξύ 1961 και 1963), έτειναν να κλείνουν για ψυχολογικά προβλήματα. Αν και η NASA δημιούργησε ένα εργαστήριο συμπεριφοράς και απόδοσης το 1984, ο Αμερικανός αστροναύτης Norm Thagard πέρασε 115 ημέρες στον Μιρ με δύο ρώσους κοσμοναύτες, ότι οι Αμερικανοί αξιωματούχοι του διαστήματος δημοσίως αναγνώρισαν ότι οι αστροναύτες χρειάζονται επιπλέον εκπαίδευση για τις ψυχολογικές προκλήσεις μακρά ξόρκια στο διάστημα.
Κατά τη διάρκεια της παραμονής του στον Mir, ο ιατρός και μηχανικός Thagard, που είχε πετάξει τέσσερις αποστολές, δήλωσε επανειλημμένα στους ελεγκτές εδάφους ότι ήθελε να μιλήσει με την οικογένεια και τους συναδέλφους του περισσότερες φορές από μία φορά την εβδομάδα, όπως έκανε, απομονωμένος. Ο κακός σχεδιασμός από τη NASA και τη ρωσική διαστημική υπηρεσία τον εμπόδιζε να διεξάγει τα περισσότερα από τα πειράματά του, θέτοντάς τον σε χαλαρούς άξονες. Έχασε 13 λίβρες επειδή δεν του άρεσε πολύ η ρωσική σούπα φαγητού, τα ζελέ κρέατα και τα ψάρια. Αφού επέστρεψε στη Γη, δήλωσε στους δημοσιογράφους ότι εάν η αποστολή είχε παραταθεί για άλλους τρεις μήνες, ίσως να μην το έχει καταφέρει.
Άλλοι αστροναύτες είχαν επίσης δυσκολίες στο Mir. Μερικοί διαμαρτυρήθηκαν με κοσμοναύτες. Άλλοι δεν μπορούσαν να κοιμηθούν για μεγάλα χρονικά διαστήματα ή να βυθιστούν στην κατάθλιψη και αρνήθηκαν να μιλήσουν σε ελεγκτές αποστολής ή σε άλλους συναδέλφους. Πολλοί κοσμοναύτες παραπονέθηκαν ότι οι ελεγκτές της αποστολής ήταν πολύ απαιτητικοί. Το 1997, ο κοσμοναύτης Βασίλι Τσιμπλιέφ, εξαντλημένος μετά από τέσσερις μήνες στο διάστημα, έχασε τον έλεγχο ενός πλησίον μη επανδρωμένου πλοίου προμήθειας που έπεσε στο Μιρ, έσπασε το σκάφος του και έστειλε τον σταθμό σε ένα αργό γύρισμα που χρειάστηκε μέρες για να σταματήσει.
Δεδομένης της περιστασιακής ανάγκης για έναν πραγματικό έλεγχο στο διάστημα όπου μια καθυστέρηση φωνής έως περίπου μισή ώρα μπορεί να αποκλείσει τη θεραπεία ομιλίας με έναν ψυχολόγο στη Γη, οι ερευνητές της Ιατρικής Σχολής του Πανεπιστημίου της Πενσυλβανίας και του Πανεπιστημίου Rutgers προσπαθούν να αναπτύξουν ένα επί του σκάφους υπολογιστή που «διαβάζει» το πρόσωπο ενός αστροναύτη για σημάδια συναισθηματικής δυσφορίας. Οι ερευνητές του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ έχουν επινοήσει μια σειρά από διανοητικές δοκιμασίες που μπορούν να διορθωθούν από ένα φορητό υπολογιστή και αυτό θα βοηθήσει να εκτιμηθεί εάν ένας αστροναύτης είναι ίσως πάρα πολύ κουρασμένος για να εκτελέσει ένα περίπλοκο έργο όπως το διαστημικό λεωφορείο.
Σε αντίθεση με μια πτήση σε ένα λεωφορείο ή ακόμα και μια στάση στον διαστημικό σταθμό, ένα ταξίδι στον Άρη θα απέκλεια πιθανότατα την αποστολή ασθενούς αστροναύτη στο σπίτι για θεραπεία. Και αν το CPR είναι δύσκολο στη Γη, είναι εντελώς παράξενο αν ο αναπνευστήρας επιπλέει μέσα σε ένα διαστημόπλοιο. Οι επιστήμονες έχουν προγραμματίσει έναν υπολογιστή με ψεύτικο ασθενή στον οποίο οι αστροναύτες ασκούν επείγουσα περίθαλψη κατά την πτήση. Έχουν δοκιμαστεί - με καλά αποτελέσματα, λέει ο Hal Doerr, επικεφαλής της ιατρικής επιχειρησιακής υποστήριξης στο διαστημικό βιοϊατρικό ινστιτούτο του οργανισμού - ένα ανδρείκελο στο αεροπλάνο KC-135 που χρησιμοποιεί η NASA για την προσομοίωση της έλλειψης βαρύτητας. Ο λεγόμενος εμετός κομήτης εκτελεί καταδύσεις και αναρριχείται για να αναιρεί την επίδραση της βαρύτητας για 25 δευτερόλεπτα κάθε φορά.
Η ιοντίζουσα ακτινοβολία, που εκπέμπεται από τον Ήλιο και άλλα ουράνια αντικείμενα, μπορεί να διεισδύσει σε ένα διαστημικό σκάφος και να προκαλέσει όλεθρο με ανθρώπινα κύτταρα, αυξάνοντας ενδεχομένως τον κίνδυνο καρκίνου. Βεβαίως, κανένας αστροναύτης δεν έχει αναπτύξει καρκίνο που οφείλεται στην έκθεση σε ακτινοβολία στο διάστημα, αλλά μέχρι στιγμής οι πτήσεις περιορίστηκαν σε χαμηλή τροχιά της Γης ή σε λίγες σύντομες αναφορές στο φεγγάρι. Η πρόληψη των ζημιών που προκαλούνται από την ηλιακή και κοσμική ακτινοβολία είναι χρόνια μακριά, λέει ο Frank Sulzman, διευθυντής του έργου για την υγεία στην περιοχή της ακτινοβολίας στο Johnson Space Center. Η προσθήκη μιας ασπίδας ακτινοβολίας σε ένα διαστημικό σκάφος θα μπορούσε να προσθέσει δισεκατομμύρια στο κόστος, σύμφωνα με ορισμένες εκτιμήσεις. Αν και οι επιστήμονες έχουν αναπτύξει κατευθυντήριες γραμμές για το πόσο εκτεθειμένοι αστροναύτες ακτινοβολίας μπορούν να εκτεθούν στην τροχιά χαμηλής γης, όπου το μαγνητικό πεδίο του πλανήτη αποκλείει κάποια ακτινοβολία, είναι ακόμα στο σκοτάδι για ασφαλή επίπεδα ακτινοβολίας σε βαθύτερο χώρο όπου τα επίπεδα ακτινοβολίας είναι υψηλότερα . Πέρυσι, η NASA άνοιξε ένα νέο Εργαστήριο Ακτινοβολίας 34 εκατομμυρίων δολαρίων στο Εθνικό Εργαστήριο Brookhaven στο Upton της Νέας Υόρκης για να εξετάσει τις επιπτώσεις της ακτινοβολίας σε μικροοργανισμούς, ανθρώπινα κύτταρα σε εργαστηριακά πιάτα και εργαστηριακά τρωκτικά. Οι ερευνητές θέλουν να μάθουν πώς η κοσμική ακτινοβολία επηρεάζει το κεντρικό νευρικό σύστημα και σε ποια επίπεδα η ακτινοβολία προκαλεί κυτταρική βλάβη που μπορεί να οδηγήσει σε κακοήθη ανάπτυξη. Σε λίγα χρόνια, λέει ο Sulzman, ο οργανισμός θα θέσει νέα πρότυπα για την έκθεση σε ακτινοβολία σε βραχυπρόθεσμες αποστολές στη Σελήνη, αλλά θα περάσει περίπου μια δεκαετία πριν κάνουν αρκετές εργαστηριακές έρευνες για να καθορίσουν κατευθυντήριες γραμμές για ένα ταξίδι στον Άρη .
Μερικοί επιστήμονες διερωτώνται αν μπορεί να γίνει αρκετό για να γίνει ασφαλές το ταξίδι του Άρη. "Νομίζω ότι όλοι γνωρίζουν ότι η ακτινοβολία υψηλής ενέργειας πρόκειται να είναι ένα εξαιρετικά σοβαρό πρόβλημα", λέει ο Robert Park, φυσικός του Πανεπιστημίου του Maryland και διευθυντής της δημόσιας πληροφόρησης στην American Physical Society. Το πάρκο έχει από καιρό υποστηρίξει ότι μόνο τα ρομπότ είναι κατάλληλα για να εξερευνήσουν το διάστημα. Επίσης, πιστεύει ότι ακόμη και ιατρικά εκπαιδευμένοι αστροναύτες θα στερούνται την τεχνολογία καθώς και την εμπειρία με την έλλειψη βαρύτητας για να χειριστούν σοβαρές ιατρικές καταστάσεις έκτακτης ανάγκης στο διάστημα, οι οποίες αναγκάζονται να προκύψουν. «Υπάρχει πάντα πρόβλημα όταν ασχολούμαστε με ανθρώπους», λέει. "Εάν ένα ρομπότ δημιουργήσει ένα πρόβλημα, είναι λυπηρό, αλλά στέλνουμε ένα άλλο και δεν δηλώνουμε εθνική ημέρα πένθους".
Ο Charles, από την ομάδα της βιοϊατρικής αστροναυτικής, λέει ότι αν οι Ηνωμένες Πολιτείες αποφασίσουν να στείλουν ανθρώπους στον Άρη και πίσω, το έθνος μπορεί απλώς να ζήσει με την πραγματικότητα ότι το ταξίδι - μεταξύ των πιο επικίνδυνων επιχειρήσεων στην ιστορία - δεν θα μπορούσε να αποτύχει - ασφαλής. "Όλα τα προβλήματα ίσως να μην μπορούν ποτέ να λυθούν", λέει, προσθέτοντας: "Σε κάποιο σημείο ένας αρμόδιος υπάλληλος προγράμματος θα πρέπει να υπογράψει το όνομα του στη διακεκομμένη γραμμή και να πει« Αναγνωρίζουμε ότι υπάρχει ένα επίπεδο κινδύνου που παραμένει και το αποδεχόμαστε. "
