Dagen den siste januar da president Bush etter planen skulle kunngjøre en større ny romfartspolitikk, satt mer enn 100 forskere fast i Grandstand Sports Bar i Montgomery, Texas, for å se på adressen. De hadde ventet i mange år på dette øyeblikket, men selv da presidenten nevnte planer om en månebase i 2020, som skulle følges av "menneskelige oppdrag til Mars og til verdener utenfor", jublet ikke forskerne. "Reaksjonen var alvorlig, " minnes John Charles, en biofysiker som var i mengden. "Det var mer som, " vi har mye arbeid å gjøre. "
Denne gruppen fysiologer, biokjemikere, fysikere, psykologer og leger fra hele landet (som tilfeldigvis var på en konferanse i Montgomery) har jobbet med en utfordring kanskje enda mer skremmende enn å konstruere et romfartøy for å frakte astronauter opp til 498 millioner miles til Mars og tilbake: å få dem levende og godt hjemme.
I 1997 satte eksperter ved NASA og ved National Space Biomedical Research Institute, et Houston-basert konsortium av universitets- og nasjonale laboratorier, ut for å identifisere helseproblemene som skyldes en slik reise, som vil ta omtrent tre år tur / retur. De har identifisert 55 trusler, fra stråleindusert kreft til depresjon. Noen problemer, som underernæring (hvordan lagre nok vann og dyrke en tre-års matforsyning), vil ikke være umulige å løse, spår forskerne. Andre utfordringer er imidlertid så komplekse at de gir fôr til kritikere som insisterer på at langvarig romutforskning er bedre egnet for roboter enn mennesker.
Rekorden for det lengste oppholdet i verdensrommet tilhører den russiske medisinske spesialisten Valery Polyakov, som brukte 438 dager ombord på den russiske stasjonen Mir, som ble lansert i 1986 og ble tatt ut av drift i 2001. Den internasjonale romstasjonen, drevet av et partnerskap av 16 nasjoner inkludert USA, Canada, Russland og Japan ble først okkupert i 2000 og har huset ni ekspedisjoner for opphold opptil 195 dager.
Et av de største problemene som møter mennesker som tilbringer mer enn en måned eller to i rommet, er det potensielt ødeleggende tapet av beinvev, noe som kan føre til brudd. På jorden, benvev, stimulert av å trekke og skyve muskler som virker mot tyngdekraften, trekker normalt ut nye benceller. Men i romgraden, utenfor rekkevidden til jordas og Mars gravitasjonsfelt, akselererer nedbrytningen av beinvev mens ny produksjon bremser, noe som resulterer i farlig tynne og skjøre bein.
I årevis har forskere målt astronautternes bentetthet og også utført studier der jordbundne frivillige tilbrakte uker liggende i sengen, for å simulere hvordan muskler blir slakk i mikrograviteten. Linda Shackelford, en lege som leder Johnson Space Center's bein- og muskellaboratorium, sier forskerne som jobber med problemet har gjort fremskritt. En måte å redusere bentap i verdensrommet, antyder bevisene, er å trene med en maskin som genererer noe av motstanden som tyngdekraften typisk gir. NASA la en prototype av treningsmaskinen på den internasjonale romstasjonen for sitt første oppdrag. Astronaut Bill Shepherd, som tilbrakte nesten fem måneder på stasjonen, frem til mars 2001, jobbet med den maskinen seks dager i uken i opptil 45 minutter om dagen. "Han så ganske bra ut da han kom tilbake, " sier Shackelford og legger til at medisinske tester viste at astronauter fra romstasjonen som brukte maskinen generelt har opplevd mindre bentap i ryggraden, hoften og bekkenet enn Mir-kosmonautene. NASA-forskere studerer også om astronauter kan ha fordel av stoffet alendronat, som bremser nedbrytningen av beinvev og rutinemessig er foreskrevet til kvinner på jorden med osteoporose.
Fysiske problemer er ikke den eneste typen Mars-astronauter møter. I det meste av NASAs 46-årige historie har byrået bagatellisert emosjonelle elendigheter. Og selve løpesedlene, som begynte med de kan-gjøre Mercury-astronautene, de første amerikanerne som gikk i bane rundt Jorden (mellom 1961 og 1963), hadde en tendens til å bli lukket om psykologiske problemer. Selv om NASA opprettet et atferds- og prestasjonslaboratorium i 1984, var det ikke før i 1995, da den amerikanske astronauten Norm Thagard tilbrakte 115 dager på Mir sammen med to russiske kosmonauter, at amerikanske romfartsansvarlige offentlig erkjente at astronauter trengte ytterligere opplæring for de psykologiske utfordringene ved lange staver i verdensrommet.
Under oppholdet på Mir fortalte Thagard, en lege og ingeniør som hadde fløyet fire skyssoppdrag, gjentatte ganger bakkekontrollører at han ønsket å snakke med familien og kollegene mer enn en gang i uken, som han hadde gjort, og at han følte isolert. Dårlig planlegging av NASA og det russiske romfartsorganet hindret ham i å utføre de fleste av eksperimentene sine og satte ham i løse ender. Han mistet 13 kilo fordi han ikke likte den russiske maten - supper, gele og kjøtt. Etter at han kom tilbake til Jorden, fortalte han reporterne at hvis oppdraget hadde blitt utvidet ytterligere tre måneder, kanskje han ikke hadde klart det.
Andre astronauter hadde også vanskeligheter med Mir. Noen kranglet med kosmonauter. Andre klarte ikke å sove i lange perioder eller sank i depresjon og nektet å snakke med misjonskontrollører eller medflygere. Mange kosmonauter klaget over at misjonskontrollører var for krevende. I 1997 mistet kosmonaut Vasily Tsibliev, utmattet etter fire måneder i verdensrommet, kontrollen over et nærliggende ubemannet forsyningsskip som rammet inn i Mir, knakk skroget og sendte stasjonen i en langsom spinn som tok dager å stoppe.
Gitt det sporadiske behovet for en reality-sjekk i verdensrommet, der en stemmeforsinkelse på opptil nesten en halv time kan utelukke samtaleterapi med en psykolog på jorden, prøver forskere ved University of Pennsylvania School of Medicine og Rutgers University å utvikle en ombord datamaskin som "leser" ansiktet til en astronaut for tegn på emosjonell nød. Forskere fra Harvard University har utviklet en serie mentale tester som kan administreres av en håndholdt datamaskin, og som vil bidra til å vurdere om en astronaut kanskje er for trøtt til å utføre en kompleks oppgave som en romvandring.
I motsetning til en flytur på en skyttelbuss eller til og med en stint på romstasjonen, ville en reise til Mars sannsynligvis utelukke å sende en syk astronaut hjem for behandling. Og hvis det er vanskelig å gi HLR på jorden, er det rett og slett bisart hvis gjenopplivingsorganet flyter inne i et romskip. Forskere har programmert en datastyrt dummy-pasient som astronauter praktiserer legevakt på flukt. De har testet - med gode resultater, sier Hal Doerr, leder for medisinsk operativ støtte ved byråets rom-biomedisinske institutt - en dummy på KC-135-flyet som NASA bruker for å simulere vektløshet. Den såkalte spy-kometen utfører dykk og klatrer for å negere gravitasjonseffekten i så mange som 25 sekunder av gangen.
Ioniserende stråling, utsendt av solen og andre himmelobjekter, kan trenge inn i et romskip og skape ødeleggelser med menneskelige celler, og potensielt øke risikoen for kreft. For å være sikker, har ingen astronaut utviklet kreft som kan tilskrives stråleeksponering i verdensrommet, men så langt har flyvningene vært begrenset til lav-jordbane eller noen få korte klager til månen. Å forebygge skader forårsaket av sol- og kosmisk stråling er mange år unna, sier Frank Sulzman, leder for helsestasjonsprosjektet romstråling ved Johnson Space Center. Å legge et strålingsskjerm til et romfartøy kan føre til milliarder av kostnadene, ifølge noen estimater. Selv om forskere har utviklet retningslinjer for hvor mye stråling astronauter kan bli utsatt for i en lav-jord bane, der planetens magnetiske felt blokkerer litt stråling, er de fremdeles i mørket om sikre nivåer av stråling i dypere rom, der strålingsnivået er høyere . I fjor åpnet NASA et nytt romstrålingslaboratorium på 34 millioner dollar ved Brookhaven National Laboratory i Upton, New York, for å teste effekten av stråling på mikroorganismer, menneskelige celler i labfat og laboratoriegnagere. Forskerne vil vite hvordan kosmisk stråling påvirker sentralnervesystemet og på hvilke nivåer stråling forårsaker celleskader som kan føre til ondartet vekst. Om noen år, sier Sulzman, vil byrået sette nye standarder for strålingseksponering på kortvarige oppdrag til Månen, men det vil gå et tiår eller så før de har gjort nok laboratorieforskning til å etablere retningslinjer for en seilas til Mars .
Noen forskere stiller spørsmål ved om det noen gang kan gjøres for å gjøre en Mars-reise rimelig trygg. "Jeg tror alle vet at høyenergistråling kommer til å være et veldig alvorlig problem, " sier Robert Park, fysiker fra University of Maryland og direktør for offentlig informasjon ved American Physical Society. Park har lenge hevdet at bare roboter er egnet til å utforske verdensrommet. Han tror også at selv medisinsk trente astronauter vil mangle teknologien så vel som opplevelsen med vektløshet for å håndtere alvorlige medisinske nødsituasjoner i verdensrommet, som antagelig vil oppstå. "Det er alltid et problem når vi arbeider med mennesker, " sier han. "Hvis en robot utvikler et problem, er det synd, men vi sender opp et annet og erklærer ikke en nasjonalt sorgdag."
Charles, fra den biomedisinske astronautikkgruppen, sier at hvis USA bestemmer seg for å sende folk til Mars og tilbake, kan nasjonen ganske enkelt måtte leve med den virkeligheten at seilasen - blant historiens farligste virksomheter - umulig kunne være mislykket - sikker. "Alle problemene kan aldri løses, " sier han og legger til: "På et tidspunkt vil en ansvarlig programmedarbeider måtte signere navnet sitt på den stiplede linjen og si: 'Vi erkjenner at det er et nivå av risiko som gjenstår og vi godtar det. '"
