Het moet voor lezer en schrijver gelijkelijk wel weinig bemoedigend zijn wanneer de eerste regels van een geschrift reeds een tegenspraak uitlokken. De titel van dit eerste hoofdstuk stelt ons, helaas, voor een dergelijk conflict. De ruimtevaart is namelijk de voorloper der luchtvaart en mitsdien is de ruimtevaartgeneeskunde de voorganger der luchtvaartgeneeskunde en niet omgekeerd. De ruimtevaart is zelfs vele honderden jaren ouder. 4000 jaar geleden, zo leert ons de overlevering, beraamde Wang Hou het drieste plan om de hemel te veroveren. De Chinezen hadden tot dit doel twee vliegers aan elkaar gekoppeld en stuurden het apparaat met behulp van 47 vuurpijlen het luchtruim in. Het principe der raketaandrijving was hiermee geïntroduceerd en ware het niet, dat het toestel in vlammen opging, de mandarijn Wang Hou zou de eerste astronaut geweest zijn.

Bij de Egyptenaren treffen wij een bas-relief aan van Isis met wijd uitgespreide vleugels waarmee zij haar vermoorde gemaal lucht en leven kon toewaaien. In de Griekse legenden is het opnieuw de ruimtevaart die aan de vlucht haar bijzondere waarde verleent. In Icarus zouden wij het eerste slachtoffer van de warmtebarrière kunnen zien, zij het dan niet geheel in de vorm waarin wij ons deze bedreiging thans voorstellen.

Voor ons betekent de legende nog meer. Zij leert ons de psychologie van de vlieger, die, in vervoering geraakt over zijn pas verkregen vermogens, de grenzen daarvan veronachtzaamt. Wij zullen zien hoe in de ruimtevaartgeneeskunde de psychologie opnieuw een belangrijke plaats inneemt. In dit verband wil ik er aan herinneren dat de ruimtevaart in de legenden en de overleveringen ten nauwste verweven is met de religieuze behoefte van de mens. Het zou te ver voeren daar dieper op in te gaan. De eigenlijke luchtvaart dateert uit de 18^e eeuw. Op de 5e juni van het jaar 1783 gelukte het de gebroeders Montgolfier een ballon te doen opstijgen. Op 19 september van hetzelfde jaar voerde de ballon als passagiers mede een schaap, een haan en een eend opdat men zich ervan zou kunnen overtuigen of de atmosfeer boven het aardoppervlak geschikt was voor de ademhaling. Een maand later, op 15 oktober 1783, zou de eerste bemande vlucht plaats hebben. Men had daarvoor een veroordeelde misdadiger uitgekozen onder toezegging dat hij zijn vrijheid zou herkrijgen indien hij levend op aarde terugkwam. Daarmee verscheen de medische ethiek op het appel der aëronautiek. De deontologie der 18^e eeuw ten spijt waren het geen overwegingen van medisch ethische aard, die deze bedoeling hebben doorkruist. Het was Pilatre de Rozier die betoogde dat de onsterfelijke faam niet aan een misdadiger deelachtig mocht worden. Hij wilde zelf de eerste luchtvaarder zijn en zo geschiedde het dat hij in een met strovuur verwarmde luchtballon de ruimte koos.

Met de realisatie der luchtvaart was de luchtvaartgeneeskunde geboren; in regelmatige opeenvolging hoort men van gebeurtenissen, die vaak een dramatisch verloop hadden. Ik hoef hier slechts te herinneren aan de ballonvlucht van Tissandier, Crocé-Spinnelli en Sivel op 15 april 1875. Zij bereikten een hoogte van 28.820 voet waarop zij alle drie bewusteloos werden. Tissandier was de enige overlevende en beschreef zijn ervaringen zeer nauwkeuriger: (95)

... Ik bleef geheel bewegingsloos, zonder nog te vermoeden dat ik reeds niet meer tot bewegingen in staat was. Op 7500 meter wordt het doffe gevoel extreem. Lichaam en geest verzwakken geleidelijk meer en meer zonder dat ik het gewaar word. Van lijden is geen spraken; integendeel. Ik gevoel een innerlijke vreugde, als ware het een effect van het overstromende licht. Ik word onverschillig, bekommer me niet langer om de gevaarlijke situatie; ik stijg en ben gelukkig. De duizeligheid der verheven regionen is geen ijdel woord. Maar te oordelen naar mijn eigen ervaringen, treedt deze duizeligheid pas in de laatste phase op. Ogenblikkelijk daarna is het einde van alles, plotseling, onverwacht, onweerstaanbaar...

Nog geen jaar na de eerste ballonvaart, promoveerde Louis LeullierDuche te Montpellier op een proefschrift waarin hij deze nieuwe uitvinding met klem aanbeval voor de behandeling van koortsen, rachitis, scheurbuik, hysterie, chlorosis en melancholie. Van werkelijk fundamentele betekenis voor de luchtvaartgeneeskunde waren de onderzoekingen van Paul Bert. Zijn studies, begonnen in 1870, culmineerden in het beroemde werk "La Pression Barométrique" dat in 1878 verscheen.(9) Zowel in dierexperimenten als in proeven waarin hijzelf de proefpersoon was, heeft hij aangetoond dat de hoogteziekte het gevolg was van zuurstoftekort en niet van de verlaagde barometerdruk als zodanig. Voor de uitvoering van zijn experimenten maakte hij gebruik van een onderdrukkamer, zoals dit ook heden ten dage nog in alle luchtvaartgeneeskundige laboratoria geschiedt.

Naast de zuurstof als physiologisch belangrijkste variabele in de luchtvaart zijn in talloze onderzoekingen ook de andere klimaatfactoren op grote hoogte bestudeerd. Ik noem de temperatuur, de barometerdruk, de koolzuurspanning, de ionisatie, het ozongehalte, de viscositeit, de verschillende stralingssoorten. In het volgende hoofdstuk zal daar meer uitvoerig aandacht aan besteed worden. Wat echter in meer algemene zin bij deze onderzoekingen uit vroeger jaren opvalt is de geringe aandacht die besteed werd aan de snelheid van milieuwijziging of wisseling. Vrijwel steeds is het de uitgangssituatie en de eindsituatie die onderling vergeleken en nader geanalyseerd worden terwijl de gradient, de wisselsnelheid niet of nauwelijks ter spraken komt. Dit gebrek aan belangstelling voor de milieuverschuiving als functie van de tijd kon niet ongestraft voortbestaan bij de snelle ontwikkeling der motorvliegerij. Onverwachte moeilijkheden deden zich voor, welke een verklaring en een oplossing vereisten. De trots waarmee Fransen en Angelsaksen hun bijdragen in de luchtvaartgeneeskunde fanfariseren vindt een voor de Nederlanders zoete compensatie in het oorspronkelijke werk dat op dit voor de toekomst zo belangrijke gebied in Nederland is geschied.

In 1921 promoveerde van Wulfften Palthe (106) op een proefschrift getiteld: Zintuigelijke en Psychische functies tijdens het Vliegen. De studie is gewijd aan de dynamiek van het vliegen en als zodanig gericht op de snelheid der situatiewisselingen.

In het jaar 1929 verscheen de dissertatie van Jongbloed: Bijdrage tot de Physiologie der Vliegers op groote Hoogten.(56) Het is niet van humor ontbloot wanneer wij de laatste conclusie uit zijn studie plaatsen tegenover een kort citaat uit het rijk gedocumenteerde werk van Fulton. Ik laat eerst Fulton aan het woord. (32)

"By September 1939, when the war started, it was dimly appreciated that exposure of flying personnel to extremes of altitude might precipitate symptoms similair to those of caisson sickness. And credit must be given to Dr. Harry G. Armstrong for popularizing the belief that the bends (gewrichtspijnen) might not only be encountered with altitude, but that the symptoms, should they occur, would be due to the formation of gasbubbles in the smaller bloodvessels. Armstrong's emphasis upon the presumed similarity between pain developing at altitude and the bends pain of divers strengthened the conviction that the problems should be studied in terms of nitrogen elimination."

Uit Jongbloed's proefschrift 1929 citeer ik:

"Boven 13.000 m doen zich (bij een gemiddelde stijgsnelheid van 333 m per minuut en normale zuurstof toevoer) verschijnselen voor (voornamelijk gewrichtspijnen) overeenkomende met die, welke bij lichte graden van "caissonziekte" bekend zijn. De oorzaak dezer verschijnselen is in beide gevallen vermoedelijk dezelfde, n.l. vorming van stikstofgasbellen in de weefsels."

Jongbloed's onderzoekingen werden verricht bij de toenmalige vliegmedische Dienst der Luchtvaartafdeling te Soesterberg, waarbij hijzelf alsmede enkele medewerkers de proefpersonen waren. Bij snelle decompressie bleek het de procentuele verlaging der barometerdruk te zijn die bovenal bepalend is voor het ontstaan der gasbellen, fig. 1, 2. Nu wij dit alles als vanzelfsprekend hebben leren inzien is het verwonderlijk hoe Boyle op grond van zijn vacuüm proeven reeds in de tweede helft der zeventiende eeuw het principe der decompressieverschijnselen kon beschrijven.(12a)

"The little Bubbles generated upon the absence of the Air in the Bloud, juyces, and soft parts of the body, may be their Vast number, and their conspiring distension, variously streighten in some places, and stretch in others, the Vessels, especially the smaller ones, that convey the Bloud and Nourishment; and so by choaking up some passages, and vitiating the figure of others, disturbe or hinder the due circulation of the Bloud?…. to shew how this production of Bubbles reaches even to very minute parts of the Body, I shall add on this occasion (hoping that I have not prevented myself on any other), what may seem somewhat strange, what I once observed in a Viper, furiously tortured in our Exhausted Receiver, namely that it had manifestly a conspicuous Bubble moving to and fro in the waterish humour of one of its Eyes".

Ik zei reeds dat de luchtvaartgeneeskunde steeds meer dynamisch gericht werd. De grote snelheden en hoge versnellingen wierpen voortdurend nieuwe problemen op. Zo verscheen in 1932 een studie van Jongbloed en Noyons (61a) "Ueber den Einflusz von Beschleunigungen auf den Blutkreislauf", waarin hun dierexperimenten beschreven zijn. Deze, zoals Fulton (33) schrijft, klassieke onderzoekingen werden verricht met een centrifuge. In later jaren werd het de menselijke centrifuge die op het dagelijkse programma ging paraisseren van de Instituten voor fundamenteel of toegepast luchtvaartgeneeskundig onderzoek.

De grote snelheden, zo zou men in eerste instantie geneigd zijn te veronderstellen, zijn voor de mens onverschillig. Immers, snelheid als zodanig bestaat niet en wordt ook niet gepercipieerd. Snelheid van een lichaam is uitsluitend op te geven ten opzichte van een ander lichaam. De moeilijkheden voortspruitend uit de grote snelheden zijn dan ook steeds terug te brengen tot relatieve snelheden. In het bijzonder is in dit verband in de laatste jaren aandacht geschonken aan de reactietijd. Ik kan dit aan de hand van het volgende voorbeeld toelichten: Wanneer twee vliegtuigen elkaar tegemoet vliegen ieder met een snelheid van 3 Mach (dat is drie maal de geluidssnelheid of 1000 m./sec.) en uit een wolk tevoorschijn komen wanneer zij op 400 meter van elkaar verwijderd zijn, dan zullen zij na 0.2 sec. met elkaar in botsing komen. Van elkaar ontwijken is geen spraken omdat 0.2 sec. juist de reactie tijd is voor een elementaire reactie op een enkelvoudige visuele prikkel. In werkelijkheid is de doelgerichte ontwijktijd veel langer omdat het vliegtuig herkend moet worden en een reactiekeuze tot stand moet komen. Het knippen met de ogen, het beurtelings zien in de verte en op het instrumentenpaneel, het afwisselend blikken in verschillende richtingen, al deze factoren gaan evenzovele belemmeringen vormen voor de vereiste manoeuvreersnelheid.

Hoe critisch zal dit alles worden in de ruimtevaart waar de snelheden nog veel groter zijn? Daar is slechts één antwoord op: het probleem heeft zichzelf in de ruimte opgelost. Dat twee in tegengestelde richting voortsnellende ruimteschepen met elkaar in botsing komen lijkt weinig waarschijnlijk terwijl de mogelijkheid om een zwervende meteoriet op afstand waar te nemen en hem te "omzeilen al evenmin in de nabije toekomst bestaanbaar geacht kan worden.

Merkwaardigerwijze geldt, mutatis mutandis, voor de versnellingen hetzelfde als voor de snelheden. Ook hier mist de ruimtevaartgeneeskunde een probleem dat voor de luchtvaartgeneeskunde essentieel is. Inderdaad zullen er aanvangsversnellingen nodig zijn om het ruimteschip in zijn baan te brengen maar wanneer de baan bereikt is, is er in principe een stabiele situatie ontstaan. Dat alsdan toch nog versnellingen resteren doet aan dit principe niets af; zij dragen een geheel eigen karakter, en zullen in deel II nader geanalyseerd moeten worden.

De ruimtevaartgeneeskunde kent nog een verdere beperking t.o.v. de problemen der luchtvaartgeneeskunde. Voor haar bestaan geen wisselingen meer in het milieu externe. De ruimte is op grote afstand van de aarde niet meer of minder leeg dan op geringere afstand van onze planeet. Zonder nadere precisering van wat onder grote of kleine afstand verstaan moet worden blijft deze uitspraak in feite zinloos. De werkelijkheid is echter dat wij, omgekeerd, pas van de ruimte gaan spreken op een hoogte boven de aarde, waarboven de dan nog overblijvende variaties in de haar samenstellende bestanddelen voor het scheppen van een physiologisch klimaat in het ruimteschip onverschillig geworden zijn. De astronaut neemt dus zijn microklimaat met zich mede en hij zal niet langer de ongemakken der snelle drukwisselingen ondervinden, waarmee hij in zijn aeronautisch verleden te kampen had, al moet daar ogenblikkelijk aan toegevoegd worden dat meer recentelijk ook in de luchtvaart de snelle drukwisselingen zijn afgevlakt door de toepassing van drukcabines.

Zo zien we als het ware de luchtvaartgeneeskunde zich ontplooien van een voorzichtig aftasten der milieu-invloeden tot een op de dynamiek van het vliegen gerichte wetenschap om haar limiet en daarmede haar milicustabiliteit te bereiken in de ruimtevaartgeneeskunde. De milieuwisseling als functie van de tijd heeft daarmee haar oude betekenis verloren. Geheel verdwenen is zij niet. Opnieuw, maar nu in een zeer bijzondere ik zou haast zeggen paradoxe vorm, presenteert zij zich aan de ruimtevaartphysioloog. Niet het milieu maar de tijd zelf, wordt een variabele grootheid bij de enorme snelheden waarmee de ruimtevaart rekent.

De relativiteitstheorie leert ons het tijdsverloop zien als een functie van de snelheid. De klok loopt langzamer naarmate de snelheid groter is. Voortsnellend door de ruimte zal daarom de astronaut in jaren minder toenemen dan zijn vrienden op aarde. Zo berekent Bondi (12) voor een astronaut de mogelijkheid om verre reizen te maken in betrekkelijk kort tijdsbestek. Zou het ruimteschip continu versneld respectievelijk vertraagd worden met een versnelling overeenkomend met de aardse zwaartekracht versnelling dan zouden de volgende afstanden en snelheden bij een reis heen en weer bereikt worden:

De getallen zijn berekend uit onderstaande vergelijkingen:

f=versnelling, c=lichtsnelheid, t= 1/4A, s=1/4B, x=1/2D.

Of het biologische verouderingsproces zich gelijkelijk laat afremmen met de vertraagde loopsnelheid van de klok is een probleem dat ik niet durf te beantwoorden. Het lijkt zoals jongbloed (57) en Goodhart (10) opmerken niet waarschijnlijk.

Om het eigen rhythme der levensprocessen tot een kleinvoud van het bestaande te reduceren zal men zijn toevlucht moeten nemen tot geheel andere methodieken (b.v. hibernatie).

Om het heelal te kunnen bevaren zou de astronaut zich dan, als doornroosje, ter ruste moeten leggen om na vele honderden jaren, teruggekeerd op aarde in een medisch laboratorium zijn lang vergeten metabolisme te herkrijgen. Van zijn verre reis zal hij dan weinig anders kunnen vertellen dan dat hij heerlijk geslapen heeft. Als levende getuige van lang vervlogen jaren zal hij voor zijn achterachterachterkleinkinderen wellicht toch een boeiend phenomeen geworden zijn, maar datzelfde zou hij ook door invriezing op aarde hebben kunnen bereiken. Daarvoor is geen astronautiek noch ruimtevaartgeneeskunde nodig. De tijdsfactor, in de zin der relativiteitstheorie, lijkt mij vooralsnog geen essentieel probleem der astrophysiologie.