Microgravitatie & straling op Mars en de gevolgen hiervan op de mens

Microgravitatie & straling op Mars en de

gevolgen hiervan op de mens

Literatuuroverzicht over het cognitief en fysiek functioneren van de mens op

Mars onder invloed van microgravitatie en straling, met een beschouwing over

eventuele oplossingen.

Datum 13 januari 2017

Door Joep Korsten 10796983 Major Biomedische Wetenschappen

Daniël van Grinsven 10800662 Major Natuurkunde Floris van der Staaij 10907963 Major Natuurkunde Tobias Maätita 10730109 Major Brein en Cognitie

Begeleiders dhr. dr. C. J. M. Egas mw. M. T. Mijnders

Aantal woorden

Abstract

Dit interdisciplinaire literatuuronderzoek analyseert het cognitief en fysiek functioneren van de mens op Mars onder invloed van microgravitatie en straling, en geeft een beschouwing over eventuele oplossingen. Uit de geraadpleegde literatuur blijkt dat de verminderde zwaartekracht zorgt voor afwijkingen in het immuunsysteem, de menselijke cel, de perceptie van spatiële oriëntatie. GCR’s zorgen voor onder andere een sterk verhoogd risico op carcinogenese, geheugen afwijkingen en een verminderde angst extinctie. Oplossingen zijn er nog niet: deze worden op het moment vooral vanuit de natuurkunde ontwikkeld en focussen zich vooral op de reis naar Mars. Het is nog maar de vraag of deze oplossingen ook op de planeet zelf geïmplementeerd kunnen worden.

Introductie

Het leven dat wij kennen op onze planeet is het product van miljoenen jaren evolutie. Elke soort die nu op aarde leeft, is precies aangepast aan de omstandigheden, zo ook de mens. Wanneer de omstandigheden in een leefgebied veranderen, past een soort zich door middel van natuurlijke selectie aan. Echter, de veranderingen van de leefomgeving zijn vaak heel klein of geleidelijk, waardoor het mogelijk is voor een soort om zich aan te passen. Volgens Stephen Hawking heeft de mens nog maar 1000 jaar te leven op aarde (Saul, 2016). Dit komt door de opwarming en de uitbuiting van de natuurlijke voorraden van de Aarde. Wanneer de mens op een andere planeet, bijvoorbeeld Mars, zou gaan leven, komt deze ineens in een compleet andere omgeving. Door deze plotselinge veranderingen in de omstandigheden ontstaan er verschillende complicaties voor het functioneren van het menselijk lichaam.

Enkele ruimtevaartinstanties onderzoeken de mogelijkheid om andere planeten in het heelal te koloniseren, met als belangrijkste mogelijkheid Mars. Multimiljardair Elon Musk wil het met zijn ruimtevaartbedrijf SpaceX zelfs mogelijk maken om binnen tien jaar Mars te koloniseren. Ook NASA is met een eigen ‘Mars Program’ bezig, waarin de kolonisatie van Mars door de mens centraal staat. Deze kolonisatie zou in het jaar 2030 aan moeten vangen (Drake, 2009). Bij het koloniseren van Mars zijn er veel voor de hand liggende vraagstukken, zoals de reis naar Mars, de financiering en het zuurstofgebrek aldaar. Andere, maar niet minder belangrijke complicaties liggen minder voor de hand. Een voorbeeld hiervan zijn de mogelijke gevaren van microgravitatie en straling op de gezondheid van de mens.

Het huidige onderzoek zal het effect van microgravitatie en ruimtestraling op de menselijke gezondheid analyseren, waarbij zowel de fysieke als de cognitieve gezondheid zullen worden onderzocht. De disciplines die bij dit onderzoek gebruikt gaan worden zijn cognitieve psychologie, biomedische wetenschappen en natuurkunde.

Tijdens de afgelopen dertig jaar is de wetenschappelijke belangstelling naar het cognitief en fysiologisch functioneren van de mens onder buitenaardse omstandigheden sterk gegroeid (Young et al., 1984; Drake, 2009; Limoli et al., 2016). Sinds 2010 is vooral een stijging te zien in het aantal onderzoeken dat zich richt op de schadelijke effecten van ruimtestraling, maar er wordt vrij weinig gesproken over mogelijke oplossingen (Charles Limoli, pers. comm., 31 januari 2017).

Er is in die tijd onderzoek gedaan vanuit het oogpunt van cognitieve psychologie en

biomedische wetenschappen, maar er is nog geen sprake geweest van integratie van deze disciplines, laat staan ook met natuurkunde. Er is dus tot op heden geen interdisciplinair overzicht gegeven van de kennis die nu beschikbaar is over dit onderwerp. Vandaar dat het huidige onderzoek een

interdisciplinair onderzoek zal zijn op basis van de literatuur die is verschenen in de verschillende disciplines.

De hoofdvraag van dit onderzoek luidt: “Wat is het effect van microgravitatie en straling op Mars op het fysiek en cognitief functioneren van de mens en kunnen de negatieve effecten

geminimaliseerd worden? ”

Dit probleem vereist een interdisciplinaire aanpak, want het zal blijken dat bepaalde natuurkundige fenomenen invloed uitoefenen op cognitieve en fysiologische eigenschappen van de mens. Deze cognitieve en fysiologische factoren beïnvloeden elkaar op hun beurt ook. Dit probleem wordt daarom onderzocht vanuit de natuurkunde, cognitieve neuropsychologie en biomedische wetenschappen. Om tot een algemene conclusie te kunnen komen, zullen de volgende drie deelvragen beantwoord moeten worden:

- Wat zijn de gevolgen voor het fysiek en cognitief functioneren van de mens na langdurige blootstelling aan microgravitatie?

- Wat zijn de gevolgen voor het fysiek en cognitief functioneren van de mens na langdurige blootstelling aan straling uit de ruimte?

- Op welke manier zouden de negatieve gevolgen kunnen worden voorkomen, dan wel opgelost?

De verwachting is dat zowel microgravitatie als straling schadelijk zijn voor het menselijk functioneren. Ook wordt verwacht dat het niet waarschijnlijk is dat op korte termijn een oplossing gevonden kan worden voor dit probleem.

In dit onderzoek zal eerst het effect van een verlaagde zwaartekracht (microgravitatie) op het cognitief en fysiek functioneren van de mens worden onderzocht. Hiervoor zal vanuit de

natuurkunde een korte analyse gegeven worden van de zwaartekracht op Mars. Vervolgens zal het effect van microgravitatie op de cognitie en op het lichaam worden onderzocht.

De tweede paragraaf zal zich richten op de invloed van de straling die aanwezig is op Mars. Vanuit natuurkundig perspectief zullen de verschillen tussen de blootstelling aan straling op Aarde en op Mars worden uitgelegd, evenals de gevaren van verschillende soorten straling. Deze gevaren zullen vervolgens worden toegespitst op cognitie en het menselijk lichaam.

Vanuit de geÏntegreerde informatie zal in de slotparagraaf met behulp van geraadpleegde experts gezocht worden naar een mogelijke oplossing voor de problemen die microgravitatie en ruimtestraling veroorzaken.

Een aantal begrippen uit de onderzoeksvraag zal voorzien moeten worden van een definitie. Ten eerste betekent langdurige blootstelling in deze context een vrijwel permanente blootstelling, aangezien dit het geval is op Mars. De meest recente onderzoeken gebruiken dezelfde definitie. Onder microgravitatie wordt zwaartekracht verstaan die lager is dan de zwaartekracht op Aarde. Fysiek functioneren is in het huidige onderzoek gedefinieerd als het hebben van een normale lichamelijke gezondheid, die het toestaat dat een gezond persoon op Mars net zo goed kan functioneren als op Aarde. Cognitief functioneren is gedefinieerd als het in staat zijn om kennis te verwerven door waarneming en deze informatie te verwerken door het denken (Reber, 1993). Een gezond persoon zou op Mars net zo goed functioneren als op Aarde. Negatieve gevolgen zijn de gevolgen van microgravitatie en ruimtestraling die ervoor zorgen dat een mens op Mars slechter functioneert dan op Aarde.

De belangrijkste theorieën met betrekking op het huidige onderzoek zullen in het vervolg van het onderzoek duidelijk worden.

Vanuit de disciplines natuurkunde, biomedische wetenschappen en brein en cognitie wordt er op verschillende manieren onderzoek gedaan naar de invloed van microgravitatie en straling op het functioneren van de mens. Natuurkundig onderzoek focust zich vooral op de verschillen in straling en gravitatie tussen de Aarde en Mars, en zoekt naar mogelijkheden om deze verschillen te reduceren (C. Limoli, pers. comm., 31 januari 2017). Biomedisch en neuropsychologisch onderzoek richten zich op de schade die wordt aangericht door verhoogde doses straling of verminderde zwaartekracht, maar er is nog weinig sprake van het zoeken naar oplossingen (C. Limoli, pers. comm., 31 januari 2017). Deze twee referentiekaders zullen in het huidige onderzoek geïntegreerd worden door ze aan elkaar te verbinden (‘connect’: Menken & Keestra, 2016) op resultaatniveau en theorieniveau: bevindingen uit de neuropsychologie en de biomedische wetenschappen worden verbonden aan natuurkundige fenomenen. Het is namelijk zo dat bepaalde natuurkundige fenomenen invloed hebben op cognitieve en biomedische structuren, zoals perceptie en DNA. Visueel weergegeven zou het er als volgt uitzien:

Figuur 1. Theoretisch kader zwaartekracht

Methode

Dit wordt een literatuuronderzoek. Onze middelen zijn helaas niet toereikend genoeg om een experiment op te zetten om de theorie daadwerkelijk te testen. De hoofdmoot van de

wetenschappelijke literatuur zal gezocht worden in de Web of Science-database, aan de hand van zoektermen als GCR’s, cognitive impairment, physiological defects en microgravitation. Integratie heeft plaatsgevonden op het niveau van theorie bij het formuleren van de onderzoeksvraag en zal plaatsvinden op resultaatniveau bij het beantwoorden van deze onderzoeksvraag.

1. Microgravitatie

In deze paragraaf zal eerst vanuit de natuurkunde worden beschreven hoe de gravitatie op Mars verschilt van die op de Aarde. Vervolgens zal het gevolg van dit verschil, zowel cognitief als fysiologisch, vanuit het oogpunt van de neuropsychologie en de biomedische wetenschappen worden geanalyseerd.

Einstein’s relativiteitstheorie

Één van de vier fundamentele natuurkrachten, waaruit alle krachten in het universum afgeleid kunnen worden, is gravitatie (Huang, 2007). Gravitatie staat bekend om zijn effect op macroniveau, die er in het kort gezegd voor zorgt dat materie op grote schaal bij elkaar blijft.

In 1915 beschreef Einstein de werking van gravitatie aan de hand van de algemene

relativiteitstheorie. Deze algemene relativiteitstheorie is gebaseerd op het feit dat niets sneller kan gaan dan de snelheid van licht (Fritzsch, 1994). Dit maakte een einde aan de klassieke gedachtegang die gebaseerd was op de newtoniaanse wetten, waarbij uit werd gegaan van een onmiddellijke werking van zwaartekracht (Fritzsch, 1994).

In de algemene relativiteitstheorie is er een direct verband tussen zwaartekracht aan de ene kant en de kromming van de ruimte-tijd aan de andere kant. De gravitatie is geen kracht, maar een eigenschap van de ruimte-tijd. van Deze ruimte-tijd is een samenvoeging van zowel de positie, vaak beschreven in een x-as, y-as en z-as (ook wel bekend als de derde dimensie), en de tijd. Samen vormen deze assen een vierde dimensie, zie figuur 1 voor een visuele representatie van deze vierde dimensie afgebeeld als een assenstelsel (Einstein, 1916).

Dit assenstelsel van de ruimte-tijd is gevoelig voor vervormingen en in de essentie vergelijkbaar met een trampoline waar objecten op liggen. Zo kunnen lichamen met veel massa, zoals bijvoorbeeld sterren, zorgen voor grote vervormingen in deze ruimte-tijd, zoals te zien is in

figuur 1. Kleinere lichamen die bewegen door deze vervormde ruimte-tijd lijnen zullen hierdoor een aanpassing ondervinden in de bewegingsrichting door de gekromde ruimte-tijd waarin ze zich bevinden. In ons melkwegstelsel, gevuld met zwevende objecten, heeft de zon de grootste massa. Dit heeft tot gevolg dat alle planeten in het melkwegstelsel, zoals bijvoorbeeld de Aarde en Mars, een aantrekkingskracht ondervinden richting de zon.

figuur 3. De aarde en de zon gevisualiseerd in een 2D representatie van de ruimte-tijd (Huang, 2007).

De algemene relativiteitstheorie verklaart ook de zwaartekracht die geconstateerd wordt op aarde en andere planeten. Een object dat valt naar de bodem is vergelijkbaar met een planeet die aangetrokken wordt door de zon. Aangezien een planeet een veel grotere massa heeft ten opzichte van het object dat valt, net zoals de zon ten opzichte van een planeet, wordt het object met een kleinere massa aangetrokken door het object met een grotere massa.

Des te groter de massa van een planeet dus is, des te groter de gravitatiekracht is die de planeet uitoefent op objecten dichtbij in de ruimte-tijd. Ook de afstand tussen de massa’s van de objecten speelt een rol in de sterkte van de aantrekkingskracht tussen de objecten (Newton, 1687). Dit heeft tot gevolg dat wanneer een licht object zich dichterbij een zwaar object bevindt er een grotere aantrekkingskracht zal ontstaan dan wanneer hetzelfde lichte object verder verwijderd is.

Berekening van de valversnelling op een planeet

Met de Einstein-vergelijking, gebaseerd op de algemene relativiteitstheorie, kan de gravitatie berekend worden op een bepaalde locatie. Echter geldt in veel gevallen dat de gravitatiewet van Newton ook toegepast kan worden voor een reële situatieschets van de zwaartekracht op een bepaalde locatie. Zo is dit ook het geval voor het berekenen van de zwaartekracht op Mars. Newton’s

gravitatiewet is gebaseerd op de gravitatieconstante, de massa van twee objecten en de afstand tussen deze objecten. De variabelen in Newton’s zijn gravitatiewet (zie formule 1) sluiten dus aan op de gedachtegang van Einstein over de werking van de gravitatie, waarbij de afstand en massa effect hebben op de zwaartekracht. Einstein’s postulaten waren echter verschillend met die van Newton, met als uitkomst onder andere een preciezere berekening voor de zwaartekracht.

F

=

G

m

m

r

formule 1. De gravitatiewet van Newton. F is de zwaartekracht (in N), G de gravitatieconstante (=(6,67428 ± 0,00067) × 10 -11 _Nm2 _kg-2_{), m}

1 de massa van voorwerp 1 (in kg), de massa van voorwerp 2 en r de afstand tussen de zwaartepunten van die voorwerpen (in m). Bron: (Newton, 1687).

Wanneer er sprake is van microgravitatie op een planeet, spreek men over een relatief lage valversnelling ten opzichte van de valversnelling die men gewend is op Aarde. Om de valversnelling te berekenen op Mars stellen we de gravitatiewet van Newton gelijk aan de tweede wet van Newton, die bekend staat als formule 2.

F=m

⋅ a

formule 2. De tweede wet van Newton, de kracht is proportioneel gelijk aan de massa en de acceleratie.

Waarbij de acceleratie a gelijk is aan de valversnelling g in formule 2. De gelijkstelling van de twee formules van Newton is te zien hieronder. Na wat herleidingen kan de formule voor de

valversnelling op een planeet gedefinieerd worden.

F_g=F

G

m

m

r

=

m

⋅ a

G

m

m

r

=

m

⋅

g

g=G

m

r

Door de volgende variabelen, van de planeet Mars, in te vullen in de valversnelling formule, geldend voor iedere planeet, kunnen we de valversnelling op Mars berekenen.

- G = (6,67428 ± 0,00067) × 10-11 _Nm2 _kg-2

- r = 3.37 * 10^6 m (radius van mars) g=6.67⋅10−11_⋅ 6.42⋅1023 (3.37⋅106 )2 g=3.77 meter (seconde)2

Uit de berekening valt dus te concluderen dat de valversnelling op Mars 3.77 m/s^2 is. Op dezelfde manier kan de valversnelling op Aarde berekend worden. De valversnelling op Aarde is 9.81 m/s^2. Dit komt omdat Mars bijna 90% lichter is (Weidenschilling, 1977) en ongeveer 48% kleiner is dan de Aarde. De valversnelling, ook wel de versnelling waarmee voorwerpen naar de kern vallen in een vrije val, is op Mars daarom 62% lager dan op Aarde (Raimond, 2016; Ward, 2005).

Effect van microgravitatie op de mens

Er zijn verschillende effecten die microgravitatie heeft op het functioneren van het menselijk lichaam. Het meest voor de hand liggende gevolg van leven onder microgravitatie is spieratrofie. Uit onderzoek van Vandenburgh in 1999 is gebleken dat spieratrofie een direct gevolg is van het leven onder een lagere gravitatie. Bij lagere zwaartekracht is minder spierkracht nodig om het lichaam rechtop te laten staan en het bloed tegen de gravitatie in te pompen. Wanneer deze spieren minder gebruikt worden zullen deze na verloop van tijd deels afgebroken worden.

Een andere belangrijke complicatie die voorkomt bij het leven onder microgravitatie is het verzwakken van het immuunsysteem (Sonnenfeld et al., 2002). Uit onderzoek is gebleken dat de expressie van cytokines, een extracellulair signaaleiwit die als communicatie tussen cellen fungeert, drastisch verandert onder microgravitatie, wat een duidelijke oorzaak is voor de verzwakking van het natuurlijke immuunsysteem tijdens een ruimtereis. Ook is er een duidelijke depressie waargenomen van de T-lymfocyt-activatie, die voor adaptieve immuunrespons zorgt. Dit kan eveneens een

verklaring zijn voor de verminderderde effectiviteit van het immuunsysteem (Frippiat et al., 2009). Uit een ander onderzoek is gebleken dat microgravitatie nog meer processen in de cel verstoort. Zo is er waargenomen bij onderzoek met ratten die de ruimte in werden geschoten dat de activiteit van het enzym protein kinase C, een enzym dat specifieke eiwitten fosforyleert, vermindert (Borchers, 2002). Door Lewis et al. (1998) is waargenomen dat microgravitatie ervoor zorgt dat microtubuli veel minder effectief werken dan onder aardse gravitatie. Microtubuli zijn

cilindervormige eiwitcomplexen die voor zowel het transport van blaasjes als voor de microtubulaire flux verantwoordelijk zijn. Ook werd er een verhoogde hoeveelheid apoptoses van lymfocyten waargenomen. Lymfocyten zijn witte bloedcellen die zorgen voor adaptieve immunisatie. Tenslotte is

er recent gevonden dat een lagere gravitatiekracht ook complicaties kan opleveren voor de functie van de ogen (Paula, Asrani & Rocha, 2016).

De gevolgen van een verminderde zwaartekracht op het cognitief functioneren van de mens zijn nog niet geheel in kaart gebracht (Grabherr & Mast, 2010). Neuropsychologisch onderzoek richt zich vooral op de perceptie van spatiële oriëntatie en visualisatie (Glasauer & Mittelstaedt, 1997; Young, et al., 1984; Grabherr & Mast, 2010;). De reden dat onderzoek zich vooral op deze twee componenten van cognitie richt, is dat de zwaartekracht voor zowel visualisatie als spatiële oriëntatie een belangrijke vorm van input is (Grabherr & Mast, 2010; Papaxanthis et al., 2003).

Perceptie wordt in de neuropsychologie gedefinieerd als het proces van het verwerven, registreren, interpreteren, selecteren en ordenen van zintuiglijke informatie (Reber, 1993). Met perceptie van spatiële oriëntatie wordt zodoende bedoeld hoe externe stimuli worden gebruikt voor ruimtelijke oriëntatie (Reber, 1993). Onderzoek naar de perceptie van spatiële oriëntatie gaat ervan uit dat de mens een ‘internal estimate’ (ook wel de gravito-internal force, GIF, genoemd) van de zwaartekracht heeft, aan de hand waarvan iemand zijn eigen oriëntatie kan bepalen (Glasauer & Merfeld, 1997).

Experimenten onder microgravitatie hebben aangetoond dat deze interne referentie verstoord is, waarschijnlijk door een verstoring van de semicirculaire kanalen (Glasauer &

Mittelstaedt, 1992) en de otolieten (Glasauer, 1993). Dit zijn structuren in het oor die een rol spelen bij de waarneming van versnelling en zwaartekracht met behulp van externe stimuli (Glasauer, 1993). Het gebruik van deze structuren is op Aarde een geschikte manier om de eigen oriëntatie te bepalen, maar onder microgravitatie is dit systeem niet langer bruikbaar. De externe input is namelijk niet meer aanwezig, aangezien er geen constant contact met een solide ondergrond mogelijk is (Kramer et al., 1984). Echter, het centrale zenuwstelsel blijft in de veronderstelling dat deze externe input er wel is en op deze manier ontstaat een discrepantie tussen de evenwichtsorganen en het centrale zenuwstelsel, resulterend in een verstoring van de perceptie van spatiële oriëntatie (Glasauer & Mittelstaedt, 1997; Lackner & Dizio, 2000). Als gevolg hiervan vermindert het vermogen om de plaats van een object ten opzichte van het lichaam in te schatten (Young et al., 1984).

Dat spatiële oriëntatie wordt aangetast, kan ernstige gevolgen hebben, maar er is tot op heden geen onderzoek uitgevoerd naar de effecten op de lange termijn. Het is namelijk mogelijk dat er op dit gebied habituatie (gewenning) plaatsvindt na langdurige blootstelling aan dit effect.

Het tweede cognitieve proces dat wordt onderzocht onder microgravitatie is visualisatie, in het Engels aangeduid met ‘mental imagery’, wat de lading beter dekt. Het betreft namelijk het proces waarbij iemand een mentale voorstelling maakt van zijn of haar acties (Reber, 1993). Hoewel prima facie het geen functie lijkt die door microgravitatie wordt beïnvloed, heeft onderzoek aangetoond

dat visualisatie enigszins te lijden heeft onder microgravitatie (Papaxanthis et al., 2003; Grabherr et al., 2007). Mensen kunnen de locatie en verplaatsing blijkbaar minder goed visualiseren onder microgravitatie (Papaxanthis et al., 2003). Dit geeft problemen bij het plannen van bewegingen en kan dus leiden tot een verstoorde motoriek (Grabherr & Mast, 2010).

De zwaartekracht op Mars is ongeveer een derde van de zwaartekracht op Aarde. Als gevolg hiervan treedt bij mensen spieratrofie op, verzwakt het immuunsysteem en worden vitale processen in de cel verstoord. Daarnaast worden verschillende cognitieve processen aangetast, voornamelijk ‘mental imagery’ en spatiële oriëntatie.

Naast verminderde zwaartekracht krijgt een mens op Mars ook te maken met permanente blootstelling aan ruimtestraling. In de volgende paragraaf worden de gevolgen hiervan beschreven.

Deelvraag 2. Straling

In deze paragraaf zal eerst vanuit de natuurkunde worden beschreven hoe de blootstelling aan straling op Mars verschilt van de blootstelling Aarde. Vervolgens zullen de gevolgen van dit verschil, zowel cognitief als fysiologisch, vanuit het oogpunt van de neuropsychologie en de biomedische wetenschappen worden geanalyseerd.

Soorten straling in het heelal

Wanneer een atoom onstabiel is, wil het energie verliezen om weer stabiel te worden. Het atoom kan in twee lichtere stabiele atomen vervallen, of elektromagnetische straling uitzenden. De energie die het deeltje kwijt wil raken om stabiel te worden wordt ook wel straling genoemd (Siegbahn, 2012).

Straling kan opgedeeld worden in twee categorieën: elektromagnetische- en deeltjesstraling. Elektromagnetische (EM) straling is energie in de vorm van golven. Voorbeelden van EM-straling zijn warmte, zichtbaar licht en gammastraling. Bij deeltjesstraling worden deeltjes uitgezonden door het onstabiele atoom. Voorbeelden van deeltjesstraling zijn alfastraling (helium-4), bètastraling

(elektronen) of neutronen (Siegbahn, 2012).

Straling kan daarnaast ook opgedeeld worden in ioniserende straling en niet-ioniserende straling. Ioniserende straling is straling die genoeg energie bevat om elektronen uit de buitenste schil van een atoom weg te slaan. Hierdoor wordt het atoom negatief geladen en is het geïoniseerd (Stanev, 2004). Elektromagnetische en deeltjesstraling kunnen beide ioniserende straling zijn. Doordat ioniserende straling atomen kunnen ioniseren kan het een bedreiging vormen voor de mens.

Niet-ioniserende straling bevat te weinig energie om een atoom te kunnen ioniseren en is daarom ook niet gevaarlijk voor de mens (Stanev, 2004). Om deze reden wordt in de rest van dit onderzoek niet-ioniserende straling buiten wege gelaten.

De straling op Mars is afkomstig van verschillende locaties in het heelal. Zo is er sprake van kosmische straling op Mars, afkomstig van sterren in ons zonnestelsel. Voornamelijk is hierbij van belang de kosmische straling vanuit de zon, ook wel bekend als ‘Solar Energetic Particles’ (SEP’s) (Stanev, 2004).

Op Mars wordt ook straling ontvangen van buiten ons zonnestelsel. Het is nog onzeker waar deze straling precies vandaan komt. Een vermoeden is dat de straling ontstaat bij het exploderen van een supernova (Stanev, 2004). Deze straling is gerangschikt in galactische kosmische straling, ook wel bekend als ‘Galactic Cosmic Rays’ (GCR’s) en extra-galactische kosmische straling (extra-GCR’s) (Hassler, 2014).

De SEP’s bestaan voor het overgrote gedeelte uit protonen met een energie van ongeveer 107 _{tot 10}10 _{eV. GCR’s bestaan ook voornamelijk uit protonen, ook uit helium-ionen, nog zwaardere}

ionen zoals ijzer-ionen, uranium-ionen maar ook uit gammastraling. GCR’s hebben een veel hogere energiewaarde, namelijk tussen ongeveer de 1010 _{en 10}15 _{eV (Stanev, 2004).}

Extra-GCR’s hebben de hoogste energiewaarde, namelijk meer dan 1015 _{eV, maar komen in}

een zodanig kleine hoeveelheid voor in ons zonnestelsel dat deze vorm van straling te verwaarlozen valt (Stanev, 2004).

Verklaring voor het verschil in straling op Mars en de Aarde

De hoeveelheid straling die het oppervlak van Mars bereikt is groter dan op de Aarde. Dit komt door een verschil in de planeet zijn atmosfeer en magnetisch veld ten opzichte van de Aarde.

Straling die de atmosfeer van een planeet bereikt, botst met de deeltjes die zich in deze atmosfeer bevinden. Hierdoor ontstaat zogenaamde straling regen, het fenomeen waarbij de energie van het deeltje wat de atmosfeer binnendringt zich verdeeld over meerdere deeltjes die ontstaan bij de botsing of zich al in de atmosfeer bevinden. Dit heeft tot gevolg dat wanneer de straling het oppervlak van de planeet bereikt, de energie die dit deeltje bevatte aanzienlijk is afgenomen. Omdat Mars een veel dunnere atmosfeer heeft dan de Aarde houdt deze minder straling tegen (Auger, 1939; Lacis, 1973;Stanev, 2004).

Het sterke magnetische veld van de Aarde zorgt er ook voor dat een deel van de straling richting de aarde af wordt gebogen en zo niet het aardoppervlak bereikt. Mars heeft echter geen magnetisch veld om deze straling mee af te buigen (Acuña, 1998).

De hoeveelheid straling die het oppervlak van Mars bereikt, is dus groter dan de hoeveelheid straling die het oppervlak van de Aarde bereikt. Dit komt omdat alleende dunne atmosfeer van Mars

bescherming biedt. Om deze reden is het van belang om te onderzoeken hoeveel straling dit daadwerkelijk is.

Hoeveelheid straling op Mars & regels over stralingslimiet

Elke ruimtevaartorganisatie heeft zijn eigen regels voor blootstelling aan straling. Zo hanteren de European Space Agency (ESA), Russian Space Agency (RSA) en de Canadian Space Agency (CSA) een carrière limiet voor astronauten aan straling van 1Sv. NASA hanteert een blootstellingslimiet aan straling wat voorkomt dat astronauten meer dan 3% extra kans krijgen op dood door kanker (Cucinotta, 2010).

Aan de hand van de regels over blootstellingslimieten aan straling van de verschillende ruimtevaartorganisaties kan er berekend worden hoe lang mensen zouden kunnen verblijven op Mars zonder dat deze limieten worden overschreden.

Voor een periode van 300 dagen heeft de Curiosity rover de hoeveelheid galactische straling en kosmische straling afkomstig van de zon gemeten op het aardoppervlak van Mars. Deze metingen zijn af te lezen uit figuur 4 hieronder. Door de Curiosity is een dosis van 0.66 ± 0.12 mSv aan straling per dag gemeten. Dit komt neer op een dosis van 240 ± 40 mSv aan straling per jaar op het

oppervlakte van Mars (Hassler, 2013). Daarnaast worden astronauten tijdens de reis naar Mars ook blootgesteld aan straling. Een heen- en terugreis naar Mars duurt 360 dagen (180 dagen x 2). Hierdoor worden de astronauten tijdens de reis aan 662 ± 108 mSv blootgesteld (zie figuur 4) (Hassler, 2013).

figuur 4. Tabel met de dosis ratio aan GCR’s in mSv per dag en SEP’s in mSv/event tijdens de reis naar Mars (MSL CRUISE) en op het oppervlak van Mars (MARS SURFACE). Waarbij een event een gehele dag duurde. Tijdens de reis zijn vijf metingen gedaan, op het oppervlak zelf is maar één meting gedaan. (Hassler, 2013)

Zonder bescherming voor inkomende straling op Mars, of extra bescherming tijdens de reis zal dit betekenen dat de astronauten ongeveer 500 dagen kunnen verblijven op Mars zonder het stralingslimiet te overschrijden.

Het effect van straling op de mens

De complicaties die optreden in het menselijk lichaam na een lange blootstelling aan ioniserende straling zijn al een langere tijd bekend. Dat komt omdat de mens op aarde in verschillende situaties ook te maken heeft met blootstelling aan potentieel gevaarlijke straling, in tegenstelling tot microgravitatie. Deze straling kan desastreuze gevolgen hebben voor het functioneren van het menselijk lichaam. Het is is bekend dat ioniserende straling, zoals bijvoorbeeld ruimtestraling, de kans op carcinogenese verhoogt (Setlow, 2003). Hoe langer een cel wordt blootgesteld aan deze straling, hoe kleiner de kans is dat deze niet muteert tot een tumorcel. Hieronder is in een diagram te zien hoe de kans op het gezond blijven van een cel steeds kleiner wordt naarmate deze langer wordt onderworpen aan ruimtestraling:

figuur 6. De kans dat een cel niet gemuteerd wordt tegenover de maanden blootstelling aan kosmische straling

Wanneer men een reis naar mars zou maken en daarna zou moeten wonen in de atmosfeer van de planeet, wordt een mens zodanig lang blootgesteld aan ruimtestraling dat de kans dat er in het lichaam van deze persoon géén carcinogenese plaatsvindt praktisch nihil (Durante & Cucinotta, 2008). Zie ook figuur 6. Ook is er door onderzoekers gevonden dat de lange blootstelling aan kosmische straling een verhoogde kans geeft op cardiovasculaire aandoeningen bij de mens. Dit is ook een gevolg van mutaties in het DNA van cellen (Delp et al., 2016). Tenslotte zorgt de straling ervoor dat er complicaties ontstaan in het oog. Bij astronauten is waargenomen dat deze vaak na een uitzending in de ruimte oogklachten hebben en dan met name cataract, ofwel staar (Chylack et al. 2009).

Het effect van straling op de hersenen en cognitie is al vrij lang bekend

(Greene-Schloesser et al., 2012). Echter, dit soort onderzoek heeft zich alleen beperkt tot het type straling dat op Aarde voorkomt, bijvoorbeeld bij het bestrijden van kanker met bestralingsbehandelingen

(Meyers, 2000; Butler, Rapp & Shaw, 2006). In de ruimte is sprake van andere typen en andere doses straling (Limoli et al, 2016). De gevolgen van de ruimtestraling op het cognitief functioneren van de mens kunnen desastreus zijn.

Het afgelopen jaar publiceerde een onderzoeksgroep van de University of California in samenwerking met NASA een serie onderzoeken waarbij werd onderzocht wat het effect was van verschillende GCR’s op het cognitief functioneren van ratten (Parihar et al., 2015; Parihar et al., 2015b; Limoli et al., 2016). Uit dit onderzoek is gebleken dat GCR’s kunnen zorgen voor

achteruitgang van het spatieel geheugen, het kortetermijngeheugen en het vermogen tot herkenning.

Deze complicaties zijn behalve in het gedrag ook in het brein zichtbaar. Verwacht zou worden dat er schade aan de hippocampus, de parahippocampale cortex en de perirhinale cortex, afgebeeld in figuur 7.

figuur 7. Perirhinale cortex, hippocampus en parahippocampale cortex (Bron: Bristol University

http://www.bristol.ac.uk/synaptic/pathways/ )

De hippocampus is vooral belangrijk bij de integratie van twee processen in het geheugen: de zogenoemde ‘what and where – pathways’. De ‘what-pathway’ verloopt via de perirhinale cortex en hiermee wordt de informatie opgeslagen op het niveau van “wat is het”. De ‘where-pathway’ loopt via de parahippocampale cortex en via deze route wordt de context opgeslagen waarin de informatie in de ‘what-pathway’ wordt geleerd (Radvansky, 2012). De integratie van deze twee routes vindt plaats in de hippocampus en alleen op deze manier wordt informatie volledig opgeslagen in het geheugen. Een beschadiging van één van de twee routes resulteert in problemen met het geheugen.

Het vermogen tot herkenning is vooral gelieerd aan de what-pathway, dus aan de perirhinale cortex (Gazzanniga et al., 2009). Spatieel geheugen en kortetermijngeheugen zijn een product van de integratie van de twee informatieroutes, dus een beschadiging aan één van de bijbehorende hersenstructuren zou resulteren in problemen in deze vormen van geheugen (Gazzanniga et al., 2009; Radvansky, 2012). Het onderzoek van Limoli et al. (2016) heeft

na een periode van twaalf weken was de dichtheid van witte stof significant verminderd in de parahippocampale gebieden (Limoli et al., 2016). Aangezien witte stof bestaat uit de banen die als het ware informatie geleiden, is het waarschijnlijk dat aantasting hiervan hand in hand gaat met de afname van geheugenfunctie.

Een laatste bevinding in het onderzoek naar het effect van GCR’s op cognitie is dat blootstelling aan straling zorgt voor het verdwijnen van angstextinctie (Limoli et al., 2016; Olsen, Marzulla & Raber, 2014). Als gevolg van klassiek conditioneren, kan een angstrespons

(geconditioneerde respons; CR) worden opgeroepen door een geconditioneerde stimulus (CS). Wanneer op het aanbieden van de CS geen ongeconditioneerde stimulus volgt, zal uiteindelijk de CR afnemen. Dit fenomeen is bekend als angstextinctie (Olsen et al., 2014). Als gevolg van langdurige blootstelling aan straling, vindt er bij knaagdieren geen angstextinctie meer plaats (Limoli et al., 2016): de dieren verkeren hierdoor in een vrijwel permanente staat van stress. Dit zou voor het menselijk functioneren zeer problematisch zijn.

Op Mars wordt de mens blootgesteld aan een veel hogere dosis straling van een

destructieve soort. De fysiologische en cognitieve gevolgen hiervan zijn desastreus. Het geheugen gaat achteruit, er vindt geen angstextinctie meer plaats, oogafwijkingen treden op en na twee jaar is de kans bijna honderd procent dat een menselijke cel muteert tot een tumor. Het is dus zeer belangrijk dat er een oplossing wordt gezocht voor de constante blootstelling aan straling. In de volgende deelparagraaf zal een korte beschouwing worden gegeven van twee oplossingen die in de belangstelling van NASA staan.

3. Oplossingen

In deze paragraaf zullen twee mogelijke oplossingen voor het stralingsprobleem worden aangekaart. Het probleem dat microgravitatie vormt, kan vrijwel niet worden opgelost. Om de microgravitatie weg te nemen, zal de gehele planeet moeten worden verzwaard of versneld. Dit is vrijwel onmogelijk (Grabherr & Mast, 2010). Volgens Dr. Charles Limoli kan het stralingsprobleem op korte termijn niet worden opgelost door medicatie of een andere vorm van behandeling (pers. comm., 31 januari 2017). Daarom wordt er vooral gefocust op het tegenhouden van straling.

Het onderzoek naar het oplossen van het stralingsprobleem staat nog in zijn kinderschoenen (Limoli, pers. comm., 31 januari 2017). Omdat de blootstelling aan straling tijdens de reis naar Mars het grootst is wordt er tegenwoordig vooral onderzoek gedaan om die blootstelling te verminderen (Hitt, pers. comm., 27 november 2016). George Hitt en Markus Novak hebben beide een mogelijke

oplossing voor het stralingsprobleem gevonden. Beide hebben zij een prijs bij NASA gewonnen voor hun idee.

De “Tunnel to Mars” (ToM) is het ontwerp van Hitt. De ToM is een schild die de blootstelling aan straling onder het beroepsmatige limiet dat in de Amerikaanse wet is vastgesteld. Het heeft dezelfde werking als de beschermlaag om reactoren heen, alleen houdt het de straling buiten i.p.v binnen. Hitt beschrijft de ToM als infrastructuur tussen Aarde en Mars, het is een losstaand object en niet onderdeel van het ruimteschip. Hierdoor is de ToM herbruikbaar en kan het voor meerdere ruimteschepen gebruikt worden.

In figuur 8 is het ontwerp afgebeeld van de ToM. De ToM bestaat uit verschillende materiaallagen, die elk verschillend helpen tegen de bescherming van GCR’s.

figuur 8. Een schematische afbeelding van de ToM. Bron: George Hitt (pers. comm., 27 november 2016)

Op dit moment kost de ToM volgens een grove schatting van Hitt zo’n 30 miljard dollar. Hitt denkt dat deze kosten omlaag gebracht kunnen worden als materiaal lagen van het schild in het heelal worden gebouwd (Hitt, pers. comm., 27 november 2016). Zo is hij van plan om uit te zoeken of het effectief is om beton te maken van asteroïden.

Markus Novak heeft een magnetisch schild ontworpen die de inkomende straling afbuigt waardoor het geen interactie aangaat met het ruimteschip. Het werpt als het ware een schaduw over het ruimteschip. Het ontwerp van Novak is een verbeterde versie van originele ontwerpen. Bij deze ontwerpen worden de inkomende GCR’s compleet weerkaatst. Dit kost echter veel vermogen.

Door dit ontwerp denkt Novak astronauten 6.25x zo lang te kunnen laten reizen door het heelal zonder het beroepsmatige limiet van blootstelling aan straling te overschrijden. Dit komt neer op meer dan 900 dagen.

De straling op Mars heeft desastreuze gevolgen voor het menselijk leven. Echter, onderzoek naar oplossingen voor dit probleem staat nog in de kinderschoenen. Er wordt slechts gefocust op de reis naar Mars, en het is volgens Novak vrijwel onmogelijk om de ontwerpen te implementeren op Mars zelf (pers. comm., 29 november 2016). Het is een groot probleem dat op de korte termijn niet door de natuurkunde, noch door de biomedische en cognitieve wetenschappen kan worden opgelost.

Conclusie en discussie

In dit literatuuronderzoek stond de mogelijkheid van menselijk leven op Mars centraal. Hierbij werd specifiek gekeken naar de gevolgen van de verhoogde stralingsdosis en de verminderde

zwaartekracht op het fysiek en cognitief functioneren van de mens. Daarnaast werd onderzocht naar een manier om de negatieve effecten te minimaliseren. De verschillende disciplines zijn geïntegreerd door theorieën en resultaten aan elkaar te verbinden (‘connect’: Menken & Keestra, 2016). De reden dat op het niveau van methoden niet is geïntegreerd, is dat het huidige onderzoek een

literatuuronderzoek is.

Op Mars heerst microgravitatie, wat inhoudt dat de zwaartekracht op Mars significant kleiner is dan op Aarde. De zwaartekracht die wordt ondervonden op Mars is ongeveer een derde van de zwaartekracht op Aarde. Dit heeft verstrekkende gevolgen voor de menselijke gezondheid, zowel fysiek als cognitief. Als gevolg van microgravitatie treedt spieratrofie op, verzwakt het

immuunsysteem, worden vitale processen in de cel verstoord en worden de ogen sterk aangetast Vandenburgh, 1999; Sonnenfeld et al., 2002; Frippiat et al., 2009; Borchers, 2002; Lewis et al., 1998; Paula et al., 2016). Tevens verminderen de cognitieve functies die zwaartekracht als input gebruiken, zoals perceptie van spatiële oriëntatie en ‘mental imagery’, ofwel visualisatie (Glasauer, 1993; Glasauer & Mittelstaedt, 1992; Lackner & Dizio, 2000; Grabherr et al., 2007; Grabherr & Mast, 2010). Dit komt door het ontbreken van de GIF (gravito-internal force) blijkt het onder microgravitatie lastig te zijn om de positie van lichaamsdelen ten opzichte van het eigen lichaam te visualiseren (Grabherr & Mast, 2010) en ontstaat er een discrepantie tussen de evenwichtsorganen en het centrale

zenuwstelsel (Lackner & Dizio, 2000). Het gevolg van deze discrepantie is een verstoorde perceptie van spatiële oriëntatie (Glasauer & Mittelstaedt, 1997; Reber, 1993; Papaxanthis et al., 2003). Naast verminderde zwaartekracht, wordt een mens op Mars ook blootgesteld aan een aanzienlijk hogere dosis straling dan op Aarde. Ook het type straling op Mars verschilt sterk van de

straling op Aarde. De gevolgen van deze veranderde stralingsblootstelling zijn desastreus voor zowel het cognitief als het fysiek functioneren van de mens. Onderzoek op ratten heeft uitgewezen dat de straling op Mars het visuo-spatieel geheugen, het kortetermijngeheugen en het vermogen tot herkenning zwaar aantast (Parihar et al., 2015; Parihar et al., 2015b; Limoli et al., 2016). Ook

vertonen knaagdieren na langdurige blootstelling aan GCR’s geen angstextinctie meer, waardoor zij in een permanente staat van stress verkeren (Limoli et al., 2016; Olsen et al., 2014). Langdurige

blootstelling aan GCR’s leidt tot een verhoogde kans op carcinogenese (Setlow, 2003). Na

blootstelling van vierentwintig maanden is de kans vrijwel honderd procent dat een cel muteert tot een tumorcel (Brenner & Elliston, 2001; Durante & Cucinotta, 2008). Net als microgravitatie zorgen GCR’s tevens voor afwijkingen in het oog, zoals cataract, beter bekend als staar (Chylack et al., 2009). Er kan geconcludeerd worden dat de verminderde zwaartekracht en verhoogde straling op Mars grote problemen veroorzaken voor het fysiek en cognitief functioneren van de mens. De negatieve effecten kunnen zeer moeilijk worden verminderd, met name de effecten van

microgravitatie op cognitie (Grabherr & Mast, 2010; Limoli, persoonlijke communicatie, 31 januari 2017). [oplossing lichamelijke klachten mogelijk?] De effecten van straling op het lichaam en op de hersenen zijn op de korte termijn niet te bestrijden door middel van bijvoorbeeld medicijnen of training, maar kunnen alleen worden tegengegaan door de straling weg te nemen (Limoli,

persoonlijke communicatie, 31 januari 2017; G. Hitt, persoonlijke communicatie). Oplossingen voor het stralingsprobleem die vanuit de natuurkunde worden geopperd, zoals van George Hitt en Markus Novak, lijken enigszins haalbaar en NASA bekijkt de mogelijkheden om dergelijke ontwerpen te realiseren. Echter, deze projecten zullen miljarden kosten. Bovendien zijn het oplossingen die zich richten op de reis naar Mars, en het is nog maar de vraag of deze oplossingen ook geïmplementeerd kunnen worden op de planeet zelf.

Bij de resultaten van het huidige onderzoek moeten een paar kanttekeningen geplaatst worden. Ten eerste ontbreekt een analyse van mogelijke oplossingen voor de problemen die microgravitatie veroorzaakt. Hier is voor gekozen, omdat in de literatuur geen oplossingen worden gezocht voor dit probleem. De microgravitatie zelf aanpakken is natuurkundig vrijwel onmogelijk; theoretisch zou de gehele planeet ruim twee keer zo zwaar moeten worden of harder om de zon draaien. Alleen spieratrofie zou waarschijnlijk kunnen worden vertraagd door lichamelijke oefening.

Ten tweede zijn alle neuropsychologische gevolgen van straling geobserveerd in ratten, niet in mensen. Echter, het rattenbrein functioneert op de aangehaalde gebieden hetzelfde als een mensenbrein, dus het is zeer aannemelijk dat de mens dezelfde problemen krijgt als een rat (C. Limoli, persoonlijke communicatie, 31 januari 2017).

Ten derde isde uitzending van SEP’s, vanuit de zon, qua intensiteit en frequentie zeer variabel en onvoorspelbaar. Deze intensiteit en frequentie zijn dan ook regelmatig veranderd in het verleden, afhankelijk van zogenaamde ‘solar flares’ afkomstig van de zon. Wanneer er sprake is van veel of grote ‘solar flares’ worden grote hoeveelheden SEP’s uitgezonden met verschillende, meestal relatief hoge, energiewaarde (Hassler, 2013). Hierdoor kan het zo zijn, dat de gevonden resultaten moeilijk generaliseerbaar zijn over een grote tijdsperiode.

Tot slot is bij het definiëren van zwaartekracht gebruik gemaakt van de theorieën van Newton en Einstein . In november 2016 formuleerde Erik Verlinde een nieuwe zwaartekrachttheorie, die haaks op de eerdere theorieën staat. Deze theorie wordt niet gebruikt in het huidige onderzoek, want volgens Verlinde (persoonlijke communicatie, 16 november 2016) heeft zijn theorie geen betrekking op het onderwerp van dit onderzoek.

Het huidige onderzoek heeft een interdisciplinaire analyse van de beschikbare literatuur gegeven. Hieruit is duidelijk geworden dat menselijk leven op Mars niet zonder problemen mogelijk zal zijn. Echter, er is in de literatuur nog veel onduidelijkheid over de manier waarop de problemen, vooral de cognitieve complicaties, worden veroorzaakt. Vandaar is onderzoek nodig naar deze problemen, alvorens ze te kunnen oplossen.

Vrijwel alle problemen die te maken hebben met het leven van de mens op Mars zullen in de toekomst een interdisciplinaire oplossing moeten krijgen. Toekomstig experimenteel onderzoek zal zich moeten richten op het voorkomen van lichamelijke aftakeling als gevolg van microgravitatie en straling. Hiervoor is een interdisciplinaire invalshoek noodzakelijk; de cognitieve en fysiologische problemen die worden veroorzaakt door natuurkundige processen kunnen niet vanuit één discipline worden opgelost (Limoli, pers. comm., 31 januari 2017).

Ruimtevaartinstanties als NASA, SpaceX en ESA willen binnen twintig jaar mensen naar Mars sturen (Drake, 2009). Echter, om dit te halen, zal rekening gehouden moeten worden met de

problemen die in dit literatuuronderzoek zijn behandeld. Het interdisciplinaire onderzoeksveld waarbinnen het huidige literatuuronderzoek zich begeeft, is nog zeer jong (Parihar et al., 2015). In de afgelopen twintig jaar zijn de gevaren van ruimtereizen in kaart gebracht, maar het zoeken naar oplossingen begint eigenlijk nu pas (Limoli, pers. comm., 31 januari 2017).

Geraadpleegde literatuur

Acuña, M. H. (1998). Magnetic Field and Plasma Observations at Mars: Initial Results of the

Mars Global Surveyor Mission. Geraadpleegd van

Auger, P., Ehrenfest, P., Maze, R., Daudin, J., & Fréon, R. A. (1939). Extensive Cosmic-Ray

Showers. Geraadpleegd van

http://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.11.288

Butler, J., Rapp, S., Shaw, E. (2006). Managing the cognitive effects of brain tumor radiation therapy. Current Treatment Options in Oncology, 7, 517-523.

Butt, Y. (2009). Beyond the myth of the supernova- remnant origin of cosmic rays. Geraadpleegd van https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/1009/1009.3664.pdf

Britten, R. et al. (2012). Low (20cGy) doses of 1GeV/u (56)Fe-particle radiation lead to a persistent reduction in the spatial learning ability of rats. Radiation Research, 117, 146-151. Borchers, A.T., Keen, C.L., Gerschwin, M.E., (2002). Microgravity and immune responsiveness: implications for space travel, Nutrition, Volume 18, Issue 10, 889-898.

Chylack, L. T., Jr., Peterson. L. E., Feiveson, A. H., Wear, M. L., Manuel, F. K., Tung, W. H., Hardy, D. S., Marak, L. J. and Cucinotta, F. A. NASA Study of Cataract in Astronauts (NASCA). Report 1: Cross-Sectional Study of the Relationship of Exposure to Space Radiation and Risk of Lens Opacity. Radiat. Res. 172, 10-20 (2009).

Cucinotta, F. A. (2010). Radiation Risk acceptability and limitations. Geraadpleegd van https://three.jsc.nasa.gov/articles/AstronautRadLimitsFC.pdf

Delp, M.D., et al. (2016). Apollo Lunar Astronauts Show Higher Cardiovascular Disease Mortality: Possible Deep Space Radiation Effects on the Vascular Endothelium. Scientific

Reports, 6, art. no. 29901.

Durante, M., Cucinotta, F. (2008). Heavy ion carcinogenesis and human space exploration. Nature

Reviews Cancer 8, 465-472

● Einstein, A. (1915). Die Grundlage der allgemeinen Relativitātstheorie. Geraadpleegd van http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/andp.19163540702/abstract

● Fritzsch, H. (1994). An equation that changed the world. Chicago, Amerika: The university of Chicago Press.

● Garner, R. (2015). Real Martians: How to Protect Astronauts from Space Radiation

on Mars. Geraadpleegd van

Gazzaniga, M., Ivry, R., & Mangun, G. (2009). Cognitive Neuroscience: The Biology of the

Mind. New York: WW Norton & Company.

Glasauer, S. (1993). Human Spatial orientation during centrifuge experiments. Non-linear interaction of semicircular canals and otoliths. Proceedings of de XVIIth Barany Society

Meeting, 48-52.

Glasauer, S., & Merfeld, D. (1997). Modelling three dimensional vestibular responses during complex motion stimulation. In: Fetter, M., Tweed, D., & Misslisch, H. (eds.), Three

dimensional kinematic principles of eye-, head-, and limb movements in health and disease.

Amsterdam: Harwood, pp. 389-400.

Glasauer, S., & Mittelstaedt, H. (1992). Determinants of orientation in microgravity. Acta

Astronautica, 27, 1-9.

Glasauer, S., & Mittelstaedt, H. (1997). Perception of spatial orientation in different g-levels.

Journal of gravitational physiology, 4(2), 5-8.

Grabherr, L., Karmali, F., Bach, S., Indermaur, K., Metzler, S., & Mast, F. (2007). Mental own-body and own-body-part transformations in microgravity, Journal of Vestibular Research, 17, 279-287.

Grabherr, L., & Mast, F. (2010). Effects of microgravity on cognition: the case of mental imagery. Journal of Vestibular research, 20, 53-60.

Gray, P., & Bjorklund, D. (2014). Psychology. Londen: Macmillan.

Greene-Schloesser, D., Robbins, M., Pfeiffer, A., Shaw, E., Wheeler, K., & Chan, M. (2012). Radiation-induced brain injury: a review. Frontiers in Oncology, 2, 73. doi:

10.3389/foonc.2012.00073

Gueguinou N, Huin-Schohn C, Bascove M, Bueb JL, Tschirhart E, Legrand-Frossi C, Frippiat JP. Could spaceflight-associated immune system weakening preclude the expansion of human presence beyond Earth's orbit? J Leukoc Biol 86: 1027–1038, 2009.

● Hassler, D. M. (2013). Mars’ Surface Radiation Environment Measured with the Mars

Science Laboratory’s Curiosity Rove. Geraadpleegd van

http://www.michaeleisen.org/blog/wp-content/uploads/2013/12/Science-2013-Hassler-science.1244797.pdf

● Huang, K. (2007). Fundamental Forces of Nature. Geraadpleegd van https://books.google.nl/books?

ental+forces&ots=bAWPgj_uD1&sig=we_wqpBvKLlmqPniMEkLuK07AvY# v=onepage&q&f=false

Kramer, L., et al. (2012). Orbital and intracranial effects of microgravity. Findings at 3-T MR Imaging. Radiology, 212(3), 819-827. doi: 10.1148/radiol.12111986

Lackner, J., & Dizio, P. (2000). Human orientation and movement control in weightless and artificial gravity environments. Experimental Brain Research, 130, 2-26.

● Lacis, A. A., & Hansen, J. E. (1973). A parameterization for the absorption of solar

radiation in the Earth's atmosphere. Geraadpleegd van

http://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/1520-0469(1974)031%3C0118%3AAPFTAO%3E2.0.CO%3B2

Limoli, C. et al. (2016). Cosmic radiation exposure and persistent cognitive dysfunction.

Nature Science Reports, 6, art. no. 34774. doi: 10.1038/srep34774

Lonart, G. et al. (2012). Executive function in rats is impaired by low (20cGy) doses of 1GeV/u (56)Fe-particles. Radiation Research, 178, 289-294.

Lewis, M.L. et al. (1998). Spaceflight alters microtubules and increases apoptosis in human lymphocytes. FASEB Journal, vol. 12, no. 11, 1007-1018.

Menken, S., & Keestra, M., eds. (2016). An introduction to interdisciplinary research. Theory

and practice. Amsterdam: Amsterdam University Press.

Meyers, C. (2000). Neurocognitive dysfunction in cancer patients. Oncology (Williston Park),

14, 75-79.

● Newton, I. (1687). Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica. Parijs, Frankrijk: Hachette Livre Bnf.

Olsen, R., Marzulla, T., & Raber, J. (2014). Impairment in extinction of contextual and cued fear following post-training whole-body irradiation. Frontiers in Behavioral Neuroscience, 8, 231. doi: 10.3389/fnbeh.2014.00231

Papaxanthis, C., Pozzo, T., Kasprinski, R., & Berthoz, A. (2003). Comparison of actual and imagined execution of whole-body movements after a long exposure to microgravity.

Parihar, V. et al. (2015). What happens to your brain on the way to Mars. Science Advances,

1(4). doi: 10.11226/sciadv.1400256

Parihar, V. et al. (2015b). Persistent changes in neuronal structure and synaptic plasticity caused by proton irradiation. Brain structure & function, 220, 1161-1171. doi:

10.1007/s00429-014-0709-9

Paula, J.S., Asrani, S.G., Rocha, E.M. (2016). Microgravity-induced ocular changes in astronauts: a sight odyssey. Arquivos Brasileiros de Oftalmologia. vol 79, iss. 4, 5-6. Radvansky, G. (2011). Human Memory. New York: Pearson.

● Raimond, A. M. (2016). Dwelling Beyond: Sustainable Design On Mars. Geraadpleegd van http://drum.lib.umd.edu/handle/1903/18468

Reber, A. S. (1993). Woordenboek van de psychologie (derde druk). Amsterdam: Uitgeverij Bert Bakker.

Setlow R.B. (2003). The Hazards of space travel. Eurpean Molecular Biology Organization

EMBO reports, Vol 4, p 1013-1016.

● Siegbahn, K. (2012). Alpha-, Beta- and Gamma-Ray Spectroscopy. Amsterdam, Nederland: Elsevier.

Sonnenfeld, G. & Shearer, W.T., (2002). Immune function during spaceflight. Nutrition,

volume 18, issue 10, 899-903

●

● Stanev, T. (2004). High energy cosmic rays. Chichester, UK: Springer. ● Unnikrishnan, C. S. (2005). RESEARCH COMMUNICATIONS CURRENT

SCIENCE, VOL. 88, NO. 7, 10 APRIL 2005 1155 e - mail: unni@tifr.res.in On the gravitational deflection of light and particles. Geraadpleegd van

http://www.iisc.ernet.in/~currsci/apr102005/1155.pdf ●

Vandenburgh H., Chromiak J., Shansky J., Del Tatto M., Lemaire J. (1999). Space travel directly induces muscle atrophy. FASEB J. 13, 1031–1038

● Ward, J. G., Arvidson, R. E., & Golombek, M. (2005). The size-frequency and areal

distribution of rock clasts at the Spirit landing site, Gusev Crater, Mars.

Geraadpleegd van http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2005GL022705/full ● Weidenschilling, S. J. (1977). The distribution of mass in the planetary system and

●

Young L., Oman C., Watt D., Money, K., & Lichtenberg, B. (1984). Spatial orientation in weightlessness and readaptation to Earth's gravity. Science, 225, 205–208.