Ruimtevaart is en blijft enorm fascinerend. De laatste descennia is België een niet onbelangrijke rol gaan spelen in de Europese ruimtevaart en blijven de jaarlijkse omzetcijfers van de Belgische ruimtevaartindustrie stijgen. In Vlaanderen en Wallonië bestaat sedert vele jaren de mogelijkheid om een loopbaan uit te bouwen in de sterk groeiende ruimtevaartsector dat op zijn beurt jongeren stimuleert om te kiezen voor een technologische of wetenschappelijke studierichting. Belgium in Space sprak met verschillende mensen die zowel tewerkzaam zijn in de Belgische ruimtevaartindustrie alsook bij verschillende instituten en stelde hen tal van vragen in verband met hun functie, hun passie voor ruimtevaart en hun studies. Voor dit interview nam Belgium in Space contact op met professor André Aubert. André Aubert is professor aan het Laboratorium voor Experimentele Cardiologie van de Katholieke Universiteit Leuven en is in de ruimtevaart gekend om zijn onderzoek naar de gevolgen van gewichtloosheid op het menselijk lichaam.
(BiS) U bent professor aan het Laboratorium voor Experimentele Cardiologie van de Katholieke Universiteit Leuven. Wat voor onderzoeken verricht u en uw team zoal?
(AU) Met mijn team ben ik vooral bezig met de studie van de autonome controle van de hartwerking. Dit wil in feite zeggen hoe dat de hersenen via activiteit langs zenuwbanen hartritme en bloeddruk beïnvloeden.
Schematische voorstelling van de autonome controle van de hartfuncties door modulatie
langs zenuwbanen van "sypathetic", die hartritme verhogen en langs de "parasympathetic"
die het hartritme doen vertragen. De ganse tijd is er een balans van de modulatie langs
beide banen.
(BiS) U bent gekend binnen de ruimtevaart voor uw onderzoek naar de gevolgen van gewichtloosheid op het menselijk lichaam. Vanwaar de interesse?
(AU) Ik heb reeds sinds lang interesse voor de ruimtevaart gehad en alle exploten van astronauten en cosmonauten van de laatste decennia gevolgd. Nu vanwege de bovenvermelde studie (autonome cardiovasculaire controle) was de stap snel gezet om van fundamenteel wetenschappelijk onderzoek op Aarde naar iets meer toegepast onderzoek op effecten van gewichtloosheid op menselijke fysiologie te bestuderen.
(BiS) Kan u eens uitleggen welke effecten gewichtloosheid precies heeft op iemand die zich langdurig in de ruimte bevindt.
(AU) Gewichtloosheid heeft effect op de meeste lichaamsfuncties en organen! Er zal een invloed zijn op het skeletstelsel, de spieren, de bloed samenstelling, het immuunsysteem, neurovestibulair en op de hartfunctie.
Overzicht van de gevolgen van gewichtloosheid op menselijke fysiologie. Straling komt
daar nog eens bovenop!
(BiS) Ruimtevaarders die langdurig in de ruimte verbleven, zoals Frank De Winne in 2009, zijn bij hun terugkeer verzwakt en moeten vaak weken of maanden herstellen. Hoe verloopt een dergelijk herstel en is er een risico op blijvende lichamelijke schade?
(AU) Gelukkig voor de astronauten zijn de meeste aanpassingen aan gewichtloosheid vrij snel gerecupereerd. Dit is grotendeels te danken aan de “countermeasures” die er uit bestaan dat de astronauten alle dagen fysisch moeten trainen. Training op een looptapijt, fietsergometer alsook weerstandstraining. De laatste maanden wordt er ook onderdruk op de onderste lichaamsdelen uitgeoefend (LNBP: lower body negative pressure).
Overzicht van de trainingen die ruimtevaarders aan boord
van het ISS uitvoeren (Russisch schema).
(BiS) U bent samen met uw collega’s van uw onderzoeksteam al betrokken geweest bij 11 ruimtemissies waarvan 6 langdurige. Wat is u hiervan het meest bijgebleven?
(AU) Buiten de wetenschap die hierbij komt, de grote inzet van alle astronauten en kosmonauten. Dit zijn allemaal mensen met een verschillende, maar grote persoonlijkheid die er niet enkel en alleen op uit zijn om naar de ruimte te vliegen, maar eveneens alles inzetten opdat de experimenten van onderzoekers optimaal kunnen verlopen aangezien ze in de ruimte zowel onderzoeksobject als onderzoker (zelf uitvoeren) zijn. Kortom het zijn dus stuk voor stuk zeer gedreven mensen.
(BiS) Welke middelen of apparatuur gebruikt u zoal voor uw onderzoek naar de effecten van gewichtloosheid op het menselijk lichaam?
(AU) Voor de metingen van hartfunctie zijn de basisparameters:
- Hartslag, die uit het ECG afgeleid wordt
- Bloeddruk, die continu gemeten moet worden met een cuff rond de vinger
- Ademhaling, met een druksensor
Op de bijgevoegde foto is een trainingsmodel dat in Star City aanwezig is, waarbij de druk op de vinger gemeten wordt, ECG electroden zijn niet zichtbaar op de foto en de ademhalingssensor zit in het pak in het midden van de buik. De druksensor meet de verplaatsingen van de buik vanwege de ademhaling.
(BiS) Kunnen de gegevens die u verkrijgt van uw onderzoek op ruimtevaarders gebruikt worden voor toepassingen in onze maatschappij?
(AU) Ja op verschillende niveaus: De software die ontwikkeld werd voor de analyse van de signalen (ECG, bloeddruk en ademhaling) werd ook gebruikt om de toestand van harttransplantpatienten te bestuderen. De situatie van astronauten na terugkeer op aarde is vergelijkbaar met die van patiënten die syncopes doen (flauwvallen). Dus studie van achtergronden en oorzaken vanuit de ruimte kunnen rechtstreeks toegepast worden bij die patiënten.
(BiS) Men spreekt vaak over de fysieke gevolgen (beenderen, hart, bloedvaten, bloeddruk) van een ruimtemissie op een mens maar wat zijn de psychologische gevolgen van een langdurige ruimtemissie?
(AU) Dat is een onderwerp dat tot nu toe eigenlijk nog niet diepgaand bestudeerd werd, tenzij sporadisch en in afzonderlijke gevallen. Er zijn wel enkele anecdotische gevallen van astronauten bekend die na hun ruimtemissies tot andere levensvisies komen. Groepsinteracties zijn eveneens minder bestudeerd geworden, maar zullen nu onder zeer gecontroleerde omstandigheden bestudeerd worden bij de Mars 500 simulatie.
(BiS) Hoe kunnen ruimtevaarders tijdens ruimtemissies de effecten van gewichtloosheid op hun lichaam het best tegenwerken?
(AU) Dit kan door het strikt toepassen van de zogenoemde ”countermeasures”. Er wordt nog voortdurend gezocht naar andere een betere manier die ook minder tijdrovend is voor de astronauten, bvb intermittente zwaartekracht veroorzaakt door centrifuges en zelfs ook met medicatie.
(BiS) De Verenigde Staten en Europa dromen luidop van bemande ruimtemissies naar Mars. Is de mens hier volgens u fysiek alsook mentaal klaar voor?
(AU) Principieel wel. Men hoopt sommige antwoorden uit de Mars 500 simulatie te halen. Met de huidige technologie is natuurlijk de ultralange duur (520 dagen weg en weer met 30 dagen op Mars) wel een hindernis. Op die reis verlaat men Low Earth Orbit en zal bovendien het stralingsgevaar enorm toenemen.
(BiS) Met het Mars 500 project proberen Rusland en ESA op Aarde een bemande Marsmissie na te bootsen. In hoeverre bent u en uw collega’s hierbij betrokken?
(AU) Bij dit gezamelijk project tussen Roskosmos en ESA zullen 6 vrijwilligers gedurende 520 dagen (245 dagen reis naar Mars, 30 dagen op Mars en 245 dagen voor de terugreis) opgesloten worden in een gesimuleerd ruimtetuig.
Module 1: Laboratory & medical module, module 2: habitable module, module 3: Mars lander,
module 4: storage.
Vergelijkbaar met een kleine duikboot en in autarchie leven: alle eten, water en kledij zal aan boord zijn. Om alles nog meer realistisch te maken zal er ook een vertraging in de communicatie ingebouwd worden: geleidelijk zal die oplopen tot 20 minuten in elke richting. ESA had een vraag voor deelname aan de Marsstudie uitgeschreven en van de 45 ingediende zijn er tenslotte 12 aanvaard geworden, waarvan de studie die ik heb voorgesteld met psychologen. Onze onderliggende hypothese is dat de opsluiting en samenleven tussen verschillende culturen (3 Russen, één Chinees en 2 West-Europeanen) stress zal verooorzaken, dat ook fysiologische problemen op ondermeer de hartfunctie zal veroorzaken. Buiten de experimenten van ESA zijn er nog experimenten van IMBP, DLR en ASI.
(BiS) Wat is volgens u de volgende stap, na het Mars 500 project, die we moeten ondernemen in de voorbereiding van een bemande missie naar de planeet Mars?
(AU) Belangrijk zou een technologische ontwikkeling zijn waarbij de totale duur kan ingekort worden. Principieel zou de capsule continu moeten kunnen versnellen, dat zou bovendien gunstige invloed hebben doordat er een micrograviteit ontstaat en de reisduur verkorten.
(BiS) Algemene conclusie: zijn bemande ruimtemissies volgens u gezond of speelt men hier telkens opnieuw met de gezondheid van mensen?
(AU) Neen, uit mijn ervaring en die van andere onderzoekers blijkt dat het organisme eerder een aanpassing aan de nieuwe omstandigheden van gewichtloosheid ondergaat dan een pathologische (ziekelijke) afwijking. Doordat de “countermeasures” redelijk werken en de astronauten ze goed uitvoeren, (men zou kunnen stellen dat het ISS dat een 100miljard $ gekost heeft en dat door de astronauten voor hun fysische trainingen gebruikt wordt, het duurste fitness centrum in de ganse galaxie is!), komen ze in behoorlijke conditie terug op aarde en recuperen ze nagenoeg na een 20-30 dagen. Astronauten zijn trouwens ook geselcteerd uit normale gezonde personen en zeker niet uit Olympische athleten!
(BiS) Bedankt voor dit interview en veel succes met uw verder onderzoek!
