Astronauten willen
elkaar ziek maken

Als een zuil van rook en vuur een Amerikaanse spaceshuttle de ruimte instuwt, ondergaan astronauten een bijzondere ervaring. Gaat een auto of een vliegtuig zo hard mogelijk van start, dan neemt dat gevoel van in de kussens gedrukt te worden toch af met toenemende snelheid. In een spaceshuttle gebeurt in de eerste minuten het omgekeerde. De acceleratie neemt alleen maar toe. Dat is nodig om aan het aardse zwaartekrachtveld te ontsnappen en dat lukt alleen als de shuttle een snelheid van ten minste 11 kilometer per seconde bereikt.

Niet lang nadat het ruimteveer die vaart heeft gehaald, beleven astronauten opnieuw een sensatie. De motoren gaan uit, de shuttle maakt een schijnbaar oneindige vrije val om de aarde en zij zweven gewichtsloos door hun ruimtevaartuig. Dat is aanleiding voor een derde gewaarwording die voor een aantal astronauten verre van plezierig is. Eerst zuchten ze een paar keer diep, vervolgens moeten ze geeuwen en uiteindelijk vallen de braakneigingen niet meer te onderdrukken. Op aarde heet dat wagen- of zeeziekte, voor astronauten staat die ervaring bekend als ruimteziekte.

Wagenziek
Alledrie die verschijnselen hebben dezelfde achtergrond en het evenwichtsorgaan speelt daarin een centrale rol. Goed wagenziek wordt iemand die achter in een stadsbus een boek leest. De chauffeur maakt allerlei bochten, het evenwichtsorgaan van de passagier registreert dat perfect, maar de ogen zijn strak op het boek gericht. Het evenwichtsorgaan geeft een bocht door aan de hersenen en op datzelfde moment signaleert het oog helemaal geen beweging.

Voor een aantal mensen leidt dat al gauw tot een wee gevoel in de maagstreek. Iedereen die hiervoor overgevoelig is, kent de remedie: voor in de bus gaan zitten en meekijken met de chauffeur. Zeeziekte verschilt niet zo veel van wagenziekte. Onder in een schip komt het gevoel het snelst opzetten. Het vaartuig rolt en stampt. Dat neemt ieders evenwichtsorgaan waar. Maar het oog signaleert in die afgesloten ruimte geen op- en neergaande horizon en dat leidt voor niet-ervaren passagiers tot problemen in het lijf.

Op zo'n 300 tot 500 kilometer boven de aarde –waar de ruimteveren meestal hun rondjes om de planeet draaien– doet zich voor astronauten een soortgelijke situatie voor. Het menselijk evenwichtsorgaan is onder meer afhankelijk van de zwaartekracht. Is die afwezig, dan registreert het orgaan geen onder en boven meer. Toch signaleren de hersenen via de ogen een op-en-neergaande horizon of een knikkende beweging van het hoofd. Dat levert bij deze en gene astronaut een probleem op. Niet bij elke ruimtevaarder. En na een dag of wat heeft geen enkele astronaut er nog last van. Ook niet elke passagier heeft last van wagenziekte en een ervaren zeeman glimlacht ook als hij iemand over de reling ziet hangen.

Groot raadsel
Hier staan biologen en medici voor een groot raadsel. Elke onderzoeker kan ruimteziekte verklaren en iedereen weet dat het menselijk lichaam zich na verloop van tijd vrijwel moeiteloos aan de bijzondere situatie aanpast, maar niemand heeft een afdoende verklaring voor het verschijnsel. En waarom de ene astronaut er wel last van heeft en de andere niet, dat is zeker zo'n groot raadsel. Wie hier een vinger achter krijgt, slaat geen gek figuur als kandidaat voor de Nobelprijs voor fysiologie en medicijnen.

De missie van de spaceshuttle is niet alleen bedoeld om het ruimtewelzijn van astronauten te verhogen. Een enkele ruimtemissie van een dag of acht kost honderden miljoenen guldens. Astronauten werken daarbij in ploegendienst 24 uur per dag en zeven dagen in een week aan tientallen experimenten. Is de helft van de ploeg de eerste paar dagen nauwelijks in staat om wat te doen, dan gaan daarmee ruimteproeven verloren waarvoor onderzoekers op aarde soms jaren in de rij hebben gestaan en waarvoor ze goudgeld betaald hebben.

Astronauten vormen bovendien niet de enige beroepsgroep waarvoor het evenwichtsonderzoek van belang is. De marine en de luchtmacht zouden ook wel van tevoren willen weten welke kandidaten goed geschikt zijn als onderzeebootofficier of straaljagerpiloot. Tot nu toe is het zo dat aspirant-zee-, -lucht- en -ruimtevaarders in laboratoriumcentrifuges de grootste problemen kunnen beleven en daarna in hun dagelijks werk geen spier vertrekken. En het omgekeerde komt ook voor.

Slingeren
Alle grote onderzoeksinstellingen op dit gebied –bijvoorbeeld het TNO-instituut voor zintuigfysiologie in Soesterberg– hebben centrifuges waarin ze klanten zo krachtig rondslingeren dat ze korte tijd vijf of zes keer de aardse zwaartekracht te verduren krijgen. Ze hebben eveneens allemaal een draaistoel die in een groot aantal posities kan roteren.

Zo'n centrifuge staat ook in het ruimtelaboratorium dat de spaceshuttle Columbia nu aan boord heeft. Het is een stoel die op een stalen arm is bevestigd. Het zitmeubel kan zowel rechtop staan als liggen. In horizontale toestand ligt de astronaut op zijn rug en met het hoofd naar 'buiten'. Als de installatie tijdens een sessie van 8 minuten 45 toeren per minuut om zijn as maakt –om de aardse zwaartekracht na te bootsen– ervaart de astronaut maar voor ongeveer een minuut die beweging. Hij kan niets zien omdat zijn gezicht met een masker is afgedekt.

Het evenwichtsorgaan registreert wel goed het begin en het eind van een de draaibeweging, maar een constante beweging is gelijk aan stilzitten; alleen het optrekken en afremmen is goed merkbaar bij een autorit. Tegelijkertijd merkt iedereen tijdens zo'n rit wel goed, ook met gesloten ogen, of hij zijn hoofd recht houdt. Daar zorgt de zwaartekracht wel voor.

Maar in de ruimte ontbreekt die kracht. De hersens signaleren hoogstens een draaiende beweging van het hoofd, geen scheefstand ten opzichte van de zwaartekracht. Hoe het evenwichtsorgaan reageert op die centrifugale kracht van de rondslingerende stoel, kunnen onderzoekers haarscherp meten aan de hand van oogbewegingen. Wat hen in het ruimtelab bijzonder interesseert, is hoe de hersenen reageren op een centrifugale kracht zonder dat diezelfde hersenen op dat moment ook de zwaartekracht waarnemen. Die proef is aan de grond onmogelijk uit te voeren.

Astronauten meten de oogreflex van hun collega-'slachtoffers' eerst in het donker aan het begin van de 8 minuten rotatie. Na verloop van tijd wordt het masker een beetje doorschijnend, zodat de ogen flitsen of strepen licht gaan volgen. De opnametechniek is in staat de beweging van beide ogen in drie dimensies te volgen. De ontwerpers van deze onderzoeksmethoden streven een breder doel na dan dienstverlening aan de zee-, lucht- of ruimtevaart. Wat nu in het ruimtelaboratorium gebeurt, moet op termijn iedereen met evenwichtsstoornissen ten goede komen.

Ruimtestation
De Europese ruimtevaartorganisatie (ESA) schrijft met enige ophef over deze missie van een van de vier Amerikaanse spaceshuttles omdat het laboratorium waarin dit keer alle experimenten plaatshebben van Europese makelij is. Spacelab, dat voor deze vlucht Neurolab heet, is bovendien voor de laatste keer in de ruimte. In oktober 1985 werkte Wubbo Ockels een aantal dagen op hoog niveau in dit lab. Dat was tijdens de laatste succesvolle vlucht van de Challenger.

Spacelab krijgt een vervanger in het permanente ruimtestation, International Space Station (ISS). De Europese industrie werkt op dit moment volop aan wat gaat heten de Columbus Orbital Facility. Dat Columbuslab is een van de zes laboratoria van het ISS en moet in 2002 aan het ruimtestation worden toegevoegd.

Daarmee heeft Europa dan de eerste permanente basis in de ruimte, maar voor het transport van de astronauten blijven de Europeanen voorlopig afhankelijk van andere mogendheden. Alleen Rusland en de Verenigde Staten zijn in staat astronauten te lanceren en dat is wel een eerste voorwaarde om enig onderzoek aan welk menselijk aspect dan ook in de ruimte te kunnen doen.