De grenzen tussen luchtvaart en ruimtevaart, tussen luchtvaartgeneeskunde en ruimtevaartgeneeskunde zijn moeilijk precies aan te geven. Men zou geneigd zijn deze grenzen te koppelen aan de overgang van atmosfeer in ruimte. Maar op welke hoogte boven de aarde wordt de atmosfeer zo ijl, dat we haar leeg zullen mogen noemen? De aurora polaris, boven de Noordpool aurora borealis of noorderlicht en boven de Zuidpool aurora australis of zuiderlicht geheten, strekt zich volgens de waarnemingen uit tot op een hoogte van 1000 km. Aangezien dit verschijnsel aan de aanwezigheid van gasdeeltjes zijn ontstaan dankt, moet hier dus nog iets van de atmosfeer resten. Deze minimale hoeveelheden zijn echter voor de conditionering van ruimtevaart en ruimtevaartgeneeskunde zonder betekenis en zo is men er toe gekomen naar functionele grenzen te zoeken. (Strughold, 92)
Men verdeelt daarbij de atmosfeer in een aantal denkbeeldige lagen, die successievelijk de verschillende elementaire voorwaarden voor het leven gaan ontberen.
Zeer schematisch zou men naast een barometrische indeling (fig. 3) een physiologische hoogtegradering als volgt kunnen opstellen:

• 2000 m. aantoonbare invloed op donkeradaptatie. Reeds in 1935 verscheen hierover een studie van de hand van Fischer en Jongbloed.(30)
• 4000 m. voortschrijdende hypoxie van het centraal zenuwstelsel leidt tot toenemende functionele uitvalsverschijnselen.
• 7000 m. Grens waarboven het leven zonder O₂-toevoer onmogelijk is. Er zijn hierbij vrij aanzienlijke individuele verschillen: zo zijn gevallen bekend van dood na enkele minuten verblijf op 6000 m. en omgekeerd behoud van het leven zelfs na 30 minuten op 8000 m. Van Hillary weten wij, dat hij op de top van de Mount Everest gedurende 10 minuten zijn zuurstofmasker kon afzetten, voordat hij de duidelijke kentekenen van zuurstofgebrek opmerkte. Dat de individuele verschillen niet of niet alleen op een verschil in hoogtetraining en gewenning berusten, werd door Hubach aangetoond, wiens proefpersonen gelijkelijk in training waren en nochtans grote verschillen in tolerantie vertoonden. (53)
• 10500 m. Alveolaire O₂ spanning bij inademing van 100% zuurstof komt overeen met die bij normale ademhaling op zeeniveau.
• 12000 m. Alveolaire O₂ spanning bij inademing van 100% zuurstof komt overeen met die bij de normale ademhaling op 3000 m. Hierboven komt men met het gewone zuurstofmasker niet uit en zal men een zgn. overdrukmasker moeten gebruiken (Jongbloed 56). Deze procedure is alleen bestemd voor noodgevallen en haar bereik is niet alleen in tijd, maar ook in hoogte gelimiteerd.
• 15000 m. is de grens, waartoe men kan gaan met uitsluitend een overdrukmasker. Parachutesprongen op groter hoogte vereisen een drukpak. In het vliegtuig zelf zorgt de overdrukcabine voor de noodzakelijke O₂ concentratie. Het hoogteverschil tussen 12000 en 15000 m. komt bijzonder duidelijk tot uitdrukking wanneer wij de bijbehorende luchtdrukken vergelijken. Deze zijn resp. 145 en 90 mm.Hg.

Fig. 3. Luchtdruk en temperatuur als functie van de hoogte boven het aardoppervlak. (cliché uit Mensch & Umwelt 1 Geigy Basel 1956)

Fig. 4. Tijdreserve bij uitval der O₂ suppletie als functie van de hoogte. In het gestippelde gebied is er een verminderde handelingsbekwaamheid Luft. Opitz en Strughold). (cliché uit Mensch b Umwelt 1 Geigy Basel 1950)

Fig. 5. Interval tussen het ogenblik van explosieve decompressie en het optreden van bewusteloosheid. Bovenste curve heeft betrekking OP O₂ ademhaling; onderste curve heeft betrekking op lucht ademhaling. (Benzinger). (cliche uit Mensch & Umwelt 1 - Geigy Basel 1956).

Wanneer wij om een indruk te krijgen van de alveolaire verhoudingen op de 145 en 90 mm. in mindering brengen de constante 47 mm.Hg. waterdampspanning bij 37°C, dan resteert resp. 98 en 43 mm.Hg. voor O₂, CO₂ en N₂ te samen. Bij zuivere O₂ ademhaling wordt de N₂ concentratie in de alveolen uitsluitend door uitwassing uit het bloed verkregen en is te verwaarlozen. De CO₂ is in eerste instantie 40 mm.Hg., maar daalt alras tot aanzienlijk lager waarden tengevolge van de hyperventilatie. Op 15000 m. kan dit echter niet meer baten. De O₂ diffundeerd uit het bloed naar de longen in plaats van omgekeerd. De periode, die de vlieger in een dergelijke noodsituatie voor bewust handelen rest, is niet meer dan 15 sec. (fig. 4, 5).

• 20000m. - Hier wordt de lucht zo ijl, dat de overdruk in de cabine bezwaarlijk door compressoren onderhouden kan worden zonder dat overmatige warmteontwikkeling de situatie onhoudbaar maakt. In principe zal men op grote hoogte gebruik moeten maken van de hermetisch gesloten cabine. Het is niet alleen decompressiewarmte, die hier de beperkende factor is, maar evenzeer het Ozongehalte van de lucht. De concentratie bedraagt in het gebied van 20 tot 50 km, boven het aardoppervlak meer dan 1×10^-4 volumeprocent; op 35 km. hoogte zelfs 6×10^-4 vol. % (Hulburt, 54)
• Op 19000 m. is de luchtdruk gelijk aan de waterdampspanning bij 37' C dat is 47 mm.Hg. Het zou exacter zijn te spreken van dampspanning der weefselvloeistoffen; deze verschilt echter zo weinig van die van zuiver water at wij dit hier zonder bezwaar kunnen veronachtzamen. Men zou geneigd zijn te concluderen, dat op 19000 m. de weefselvloeistoffen dus gaan koken.

Dit lijkt wel dermate catastrophaal, dat men hiermede tevens de physiologische grens naar de ruimte definitief overschreden zou kunnen achten.

Wij moeten echter voorzichtig zijn met de terminologie en niet aan het begrip koken in het algemeen associaties verbinden, die er slechts bij de normale luchtdruk van 760 mm.Hg. aan toebehoren. Zo is er geen sprake van colloïdchemische veranderingen in de zin van eiwitstollingen. Ook is het optreden van belvorming door het gehele lichaam heen bij plotselinge decompressie tot 19000 m. niet te vergelijken met de belvorming door de gehele vloeistof heen bij verwarmen van water op 100°C. Bij plotselinge decompressie zullen er inderdaad over alle weefsels verspreid gasbellen ontstaan, maar deze bestaan voornamelijk uit stikstof en koolzuur.

Een zuiverder beeld zou men kunnen verkrijgen door acute decompressieproeven te nemen bij dieren, die tevoren langdurig gedenitrogeniseerd zijn door een verblijf in een stikstofloos milieu, eventueel gecombineerd met onderdruk ter vermijding van toxisch effect van een te hoge O₂ concentratie. Voor zover mij bekend zijn deze proeven nog niet verricht. Wel is er een onderzoek van Beischer en Bom (6) bij kikkers, wormen en enkele andere koudbloedige dieren verschenen, waarbij het zuivere "kook"- effect bij lage druk bestudeerd kon worden. Omdat deze dieren bestand zijn tegen langdurige anoxaemie kon de decompressie zeer geleidelijk tot stand gebracht worden, waardoor de ontwikkeling van stikstofbellen voorkomen wordt. De genoemde auteurs vonden in hun proeven een langzame evaporatie aan het lichaamsoppervlak, maar geen verdamping met belvorming door het hele lichaam heen. De elastische weefseldruk verzet zich tegen een zodanig "kook"-proces.

Ik wil het bij deze enkele opmerkingen laten. Voor de physiologische grensbepaling van de ruimte aequivalente atmosferische conditie heeft de 19000 m. limiet stellig geen absolute betekenis noch kan haar een grotere betekenis toegekend worden dan aan de andere genoemde niveaugrenzen.

• 50000 m. - is de grens, waarboven het ultraviolette zonnelicht onverzwakt doordringt; daarbeneden wordt het grotendeels door de ozon geabsorbeerd. Ook dit is een functionele limiet die voor de ruimtevaartgeneeskunde weinig reële betekenis heeft. Immers zal de constructie van het op die hoogte vereiste drukpak respectievelijk drukcabine wel steeds zodanig zijn, dat er tevens een afdoende bescherming tegen het ultraviolette licht mee bereikt wordt.

De topische atmosferische gradering, zo leert ons de voorgaande beschouwing, biedt geen bruikbaar aanknopingspunt voor een physiologische afbakening van de terreinen der luchtvaart- en ruimtevaartgeneeskunde. Tussen 15 en 100 km. spreekt Buettner (18) daarom van aeropause, waarmee hij wil aangeven, dat in dit gebied de atmosferische hoedanigheden successievelijk een ruimteaequivalent karakter verkrijgen.

Het is nuttig en zelfs noodzakelijk al deze gegevens over de atmospherische dichtheid op verschillende hoogten, exact te kennen, al was het alleen maar om te kunnen berekenen, welke snelheden toelaatbaar zijn zonder een te hoge wrijvingswarmte te riskeren. Dit neemt echter niet weg, dat de ruimtevaart, zowel in het dagelijks als in het wetenschappelijk taalgebruik, door een essentieel ander kenmerk gekarakteriseerd is dan door of meer arbitrair gekozen atmosferische hoogtegraderingen.

Het specifieke kenmerk der ruimtevaart is gelegen in het haar eigen vliegpatroon en wel in het bereiken van een toestand, waarbij de vlucht niet langer door uitwendige krachten onderhouden wordt, maar de resultante is geworden van gravitatie en inertie-versnellingen. Men zou mij kunnen tegenwerpen, dat dan ook de vrije val binnen de atmosfeer als zodanig onder het begrip ruimtevaart gerekend mag worden. Om tweeërlei reden is dit echter niet zo en wel in de eerste plaats, omdat hier niet van een semi-permanente toestand sprake is en in de tweede plaats, omdat er daarbij wel degelijk uitwendige krachten optreden, te weten de vertraging door de wrijving.

Typerend voor de ruimtevaart acht ik derhalve de situatie, waarbij de vlucht een vrije vlucht geworden is, beantwoordend aan dezelfde wetten waaraan de hemellichamen gehoorzamen. Of men uitgaande van deze potentieel vrije vluchtsituatie al dan niet opnieuw door uitwendige krachten de baan zal willen modificeren doet aan dit principe der copernicaanse autonomie niets af. Het is de ruimtevaartgeneeskunde, die de physiologische voorwaarden zal moeten scheppen om deze dynamische autonomie voor de mens bereikbaar te maken.

Ik zie nu de problemen der ruimtevaartgeneeskunde gegroepeerd in de volgende vijf categoriën:

1. Het metabolisme vereist voorzieningen, zowel wat betreft aanvoer van het benodigde als doelmatige afvoer van de afvalstoffen. Een physiologisch klimaat is verder gebonden aan vrij nauwe temperatuursgrenzen en zal een waarborg moeten geven tegen te hoge doses ioniserende stralen. Het 24-uurs rhythme, dat vele biologische processen kenmerkt, is een probleem, dat eveneens de aandacht verdient.

2. De toestand van gewichtsloosheid heeft talloze physiologische consequenties. De hiermee samenhangende problemen dienen wel bijzonder nauwkeurig overwogen te worden, omdat zij nimmer in een werkelijk ruimteaequivalente experimentele situatie op aarde volledig bestudeerd kunnen worden.

3. De zintuigelijke functies, speciaal die welke met de ruimtelijke oriëntatie samenhangen, verdienen een afzonderlijke bespreking. Wij zullen zien tot welke onverwachte gevolgen op zintuigphysiologisch gebied de toestand van gewichtsloosheid kan leiden. En ook wanneer in een bemande satelliet een -kunstmatig- gewicht door de centrifugale versnelling gereintroduceerd wordt zijn de moeilijkheden nog niet opgelost; zij zijn slechts verlegd.

4. Over de psychische reacties, die bij de ruimtevaart te verwachten zijn, laten zich een aantal voorspellingen doen, die gegrond zijn op wat onder min of meer analoge omstandigheden gevonden is. De gedwongen afzondering met verlies van direct contact met de buitenwereld kan tot belangrijke psychische moeilijkheden aanleiding geven. Het is mede de taak der ruimtevaartgeneeskunde om de stiuatie zo te conditioneren, dat deze bezwaren ondervangen worden.

5. Het vertrek van de aarde alsmede de terugkeer tot de aarde vormen een onderdeel van de ruimtevaart, dat niet alleen technisch gerealiseerd, maar ook physiologisch doorstaanbaar gemaakt zal moeten worden. Ten nauwste hiermee samenhangend zijn de noodvoorzieningen, die een onderbreking van de vlucht in dit stadium mogelijk moeten maken.

De problemen, die hier in hun algemeenheid zijn aangeduid, zullen in de volgende hoofdstukken aan een nadere beschouwing onderworpen worden.