Schets van een nederzetting op Mars, zoals Mars One zich dat voorstelt.

Ruimtemissies

Mensen op Mars: het kan, maar vraag niet hoe

Schets van een nederzetting op Mars, zoals Mars One zich dat voorstelt.Beeld Mars One

Is er leven op Mars? Binnenkort wel, denken sommige partijen. Zij willen mensen definitief vestigen op de rode planeet. Maar overleven op Mars wordt nog een hele uitdaging.

Het zou de zomer van de Marsmissies worden. Om de 26 maanden staat het zogeheten venster naar de rode planeet open. Dan is de reis vanaf de aarde het gunstigst. Maar liefst vier missies stonden op het programma. De Amerikaanse ruimtevaartorganisatie Nasa zou een nieuw robotkarretje sturen, net als haar Europese tegenhanger, de Esa. Maar ook China en de Verenigde Emiraten hebben wat voorbereid. Een maand geleden stelde de Esa haar missie twee jaar uit en het is nog de vraag of die andere reizen tijdens deze coronacrisis doorgaan.

Intussen ondervinden ook de ambitieuzere projecten tegenslag. Elon Musk had met zijn SpaceX al over een paar jaar mensen naar Mars willen laten reizen – in 2050 zouden er een miljoen moeten zijn overgezet. Maar zijn startdatum is verschoven naar 2033. Het deels Nederlandse Mars One had zelfs dit jaar willen beginnen met zijn project om mensen met een enkele reis naar Mars te sturen en daar een nederzetting te laten bouwen. Die start was al vier jaar opgeschort, maar toen de financieringstak vorig jaar failliet werd verklaard, kwam het project stil te liggen. Ook deze horizon ligt nu bij 2033.

Het is de vraag of dat zo’n goed idee is. Ook de astronauten die terugkeren zullen, vanwege dat venster, minstens twee jaar op Mars moeten blijven. En de leefomstandigheden op de planeet zijn niet mensvriendelijk te noemen.

Twee deskundigen bespreken de obstakels. Astrobiologe Inge Loes ten Kate van de Universiteit Utrecht en Arno Wielders, mede-oprichter van Mars One en werkzaam voor het Esa-instituut Estec in Noordwijk.

Zwaartekracht

Iedereen kent de beelden van astronauten die terugkeren op aarde na een bezoek aan het Internationale Ruimtestation. Ze moeten uit hun capsule worden gedragen. Hun botten zijn zo zwak geworden dat ze letterlijk niet meer op eigen benen kunnen staan.

Ons lijf is erop gebouwd om rechtop te staan en weerstand te bieden aan de zwaartekracht, zegt Inge Loes ten Kate. In een constante wisselwerking tussen afbraak en opbouw worden botten en spieren op peil gehouden. “Maar als er geen zwaartekracht meer is waartegen het lichaam verzet moet bieden, wordt er minder bot gegenereerd.”

Een verblijf in het ruimtestation duurt doorgaans een paar maanden tot een jaar. Voor een retourtje Mars ben je al gauw twee tot drie jaar van huis. Tijdens de reis is de astronaut eveneens gewichtloos, terwijl op de rode planeet zelf de zwaartekracht een kleine 40 procent is van de aantrekking op aarde. Hoe erg is dat?

Uit een studie die begin dit jaar in vakblad Plos One verscheen, bleek dat de botdichtheid na zo’n trip met gemiddeld 20 procent is verlaagd. Eén op de drie astronauten zou als een osteoporosepatiënt worden aangemerkt: broze botten met een grote kans op breuken.

Zo’n vaart hoeft het niet te lopen, zegt Arno Wielders. “We weten dat de microzwaartekracht in het ruimtestation een nadelig effect heeft op spieren en botten. Maar geldt dat ook voor Mars? Of is dat nog een gradueel verschil waar de mens zich aan kan aanpassen?”

Dat laatste moet blijken uit een Japans experiment – met muizen – dat nu in het ruimtestation wordt uitgevoerd. Hoewel de bevestiging nog moet komen, denkt Wielders dat de geringe zwaartekracht op Mars, en het ontbreken ervan tijdens de reis, geen obstakel hoeft te zijn. “Wellicht kunnen we de botontwikkeling met medicijnen stimuleren. Het is ook een kwestie van discipline of je aan boord voldoende traint. De Amerikaanse astronaute Shannon Lucid, die in de jaren negentig een half jaar in de Russische Mir verbleef, stond na de landing meteen op en liep weg.”

Temperatuurverschillen

De zon weet Mars nog wel aardig te bereiken, de zonnekracht is er ongeveer de helft van wat de aarde ontvangt. Maar doordat de planeet een zeer ijle atmosfeer heeft, houdt ze de warmte die ze overdag ontvangt, ’s nachts niet vast. Badend in het zonlicht kan de temperatuur oplopen tot rond het vriespunt of zelfs iets daarboven. Maar in de nacht koelt het dan weer af tot een ongenadige 80 of 90 graden onder nul. Dat kunnen wij mensen niet aan, zegt Ten Kate. “Daar moet je iets voor bouwen.”

Natuurlijk moet je iets bouwen, reageert Wielders. “De omgeving op Mars is niet voor de mens gemaakt. Maar dat geldt ook voor veel plekken op aarde. Je moet hier al heel snel een jas aan. En op Antarctica nog wel wat meer. En vergeet niet: tijdens een ruimtewandeling is het nog veel kouder. Daar hebben we al ruimtepakken voor.”

Stofstormen

Het kan op Mars behoorlijk spoken. Stofstormen kunnen zich over de gehele planeet uitstrekken en weken aanhouden. De temperatuur daalt een paar graden en alles op het oppervlak wordt aan het zonlicht onttrokken. De robotkarretjes op Mars gaan dan in een pauzestand en ze zijn daar in het verleden al een paar keer niet meer uitgekomen. Omdat hun batterij helemaal leeg was of omdat hun antenne bedekt was door het stof en geen contact meer kon maken.

Bij zware stormen kunnen deeltjes statisch geladen worden en een soort stofbliksem veroorzaken, zegt Ten Kate. “Dat is link voor de apparatuur, maar een ernstiger probleem is dat een grote storm alle zonnepanelen afdekt waardoor de Marsbewoners weken zonder energievoorziening zitten. Je hebt een alternatieve opslag nodig.”

Daar waren ze bij Mars One ook al achter. Wielders: “In onze eerste opzet hadden we berekend hoeveel zonnepanelen je feitelijk nodig hebt. En dat je vanwege eventuele stofstormen het tienvoudige mee zou moeten nemen. Daarom kun je beter gebruikmaken van een kleine nucleaire reactor, met het formaat van een zeecontainer. Deze worden op dit moment ontwikkeld en zullen worden ingezet om afgelegen oorden van energie te voorzien. Maar die van ons zou dertig jaar moeten functioneren, zonder onderhoud en op één brandstoflading. Aan zo’n reactor wordt door enkele partijen gewerkt.”

Zuurstof en water

Dat er water is op Mars, daar is vriend en vijand het over eens. Vloeibaar water zelfs. Het hele kleine beetje water in de atmosfeer vriest soms vast op de bodem, legt Ten Kate uit. In de ochtendzon verdampt dat meteen, maar een kort moment is een deel ervan vloeibaar. “Maar dat kun je nauwelijks water noemen. Het zijn wat losse moleculen die zich als water gedragen.”

Verder is al het water bevroren. Er ligt ijs op de ontoegankelijke polen, de Marsbodem bevat water in de vorm van permafrost, zoals op de vlaktes van Siberië, en eerdere missies hebben ijslagen op grote diepte aangetoond. Maar is het bruikbaar?

Dat is maar hoe je het bekijkt, zegt Ten Kate. “De aanwezigheid van dit ijs is aangetoond. Maar waar het precies zit, hoeveel het is en of het makkelijk bereikbaar is, dat weten we niet. Als je er veel geld tegenaan gooit en vertrouwen hebt in de technologie, kan er veel. Dat komt wel goed, zeggen de enthousiastelingen.”

Dat blijkt. “Er is zat water op Mars”, zegt Wielders. “De vraag is: hoe haal je het uit de bodem en hoe zuiver je het? Ik stel me een machine voor die het ondergrondse ijs aanboort en verdampt, waarna het aan het oppervlak condenseert tot drinkbaar water. Zulke machines bestaan, wij moeten vooraf goed controleren of ze het ook op Mars doen.”

Hij beseft dat dit nog geen realiteit is. “Als het allemaal nu al zou kunnen, konden we morgen afreizen. Dan was het alleen een centenkwestie. We hebben nog zeker tien jaar. En hoe dan ook, de eerste Marsreizigers geven we nog water mee, hoor.”

En als hij eenmaal water heeft, komt het met de zuurstof ook goed. De zeer ijle atmosfeer (luchtdruk: een honderdste atmosfeer) bestaat vrijwel geheel uit CO2. Minder dan een procent is zuurstof.

Wielders: “Zuurstof haal je met elektrolyse gewoon uit water. Het is een eeuwenoude techniek. Met elektriciteit splits je water in waterstof en zuurstof. Water genoeg.”

Zo weet Ten Kate ook wel een manier. “Het stof van Mars is zo rood doordat er roest in zit. IJzeroxide. Dat kun je ook splitsen. Dat kost wel heel veel moeite, maar dan heb je ook zuurstof. Waterstof erbij, en je hebt H2O. Water.”

Straling

Een ander nadeel van de ijle atmosfeer op Mars is dat er nauwelijks ozon in zit. De ozonlaag op aarde houdt een groot deel van het ultraviolette zonlicht tegen, maar op Mars heeft deze straling vrij spel. Zelfs het hoogenergetische UV-c, dat het aardoppervlak niet bereikt, komt er doorheen. Dit licht doodt al het organisch materiaal, zegt Ten Kate, en is zeer kankerverwekkend.

Maar Wielders ziet dat probleem niet: “Daar kun je je tegen beschermen.”

Dat geldt niet zo duidelijk voor de andere straling die Mars treft: energierijke deeltjes die door de zon worden uitgezonden en kosmische straling. Die is zeer schadelijk, zegt Ten Kate. “De straling dringt overal doorheen. Daar kun je je nauwelijks tegen beschermen. Of je zou een paar meter onder de grond moeten kruipen.”

Dat is precies zoals Wielders zich het voorstelt. “Ons plan is om capsules op Mars neer te zetten en die te bedekken met een laag Mars-grond van een meter dik.”

Maar wat is het nut van een Mars-missie, als de mensen onder de grond moeten blijven? “Ze mogen er wel uit hoor. We moeten nog berekenen wat de maximumdosis kan zijn. Maar ik denk: een paar uur per dag naar buiten, moet kunnen.”

Ook dat is de vraag. Toen de Nasa in 2011 de Curiosity naar Mars stuurde, bouwde ze een meter in om de stralingsdosis voor astronauten te meten. Resultaat: een retourtje Mars inclusief een verblijf van twee jaar op de rode planeet (je moet wachten op een gunstig moment om terug te keren) bezorgt de astronaut een stralingsdosis die net iets meer is dan wat de Nasa voor een astronautenleven acceptabel vindt, duizend millisievert. Ter vergelijking: voor iemand die in een kerncentrale werkt is de norm twintig millisievert per jaar.

Ten Kate zou niet weten wat men daartegen zou kunnen verzinnen, anders dan diep onder de grond te gaan zitten. “Tenzij de astronauten voor lief nemen dat ze niet oud worden.”

Wielders ziet dat anders. “Onzin, de astronauten vallen niet dood neer. Die normen voor stralingsdoses zijn gebaseerd op het verhoogde risico om kanker te krijgen. Maar een mens kan veel hogere doses aan. We moeten nog goed berekenen wat het maximum is, we kunnen de ruimtecapsule nog extra beschermen. Maar luister eens: mensen die naar Mars zullen reizen, weten waar ze aan beginnen. Het is een onderneming met extreem grote risico’s. Maar in het hele plan om mensen naar Mars te sturen zijn er geen showstoppers gevonden.”

Lees ook:

Ook de bodem van Mars beeft

Mars beeft dagelijks, en het magnetische veld van de rode planeet is sterker dan gedacht. Dat blijkt uit de eerste data van de Marslander InSight.

Meer over

Wilt u iets delen met Trouw?

Tip hier onze journalisten

Op alle verhalen van Trouw rust uiteraard copyright. Linken kan altijd, eventueel met de intro van het stuk erboven.
Wil je tekst overnemen of een video(fragment), foto of illustratie gebruiken, mail dan naar copyright@trouw.nl.
© 2020 DPG Media B.V. - alle rechten voorbehouden