Uit theoretische overwegingen zou het aantrekkelijk zijn een indeling van de te bespreken versnellingstypen als volgt te kiezen:

ultrasonore trillingen > 20.000 Hz.
geluidstrillingen 20 - 20.000 Hz.
infrasonore trillingen 1 - 100 Hz.
trillingen in engere zin 1 - 100 Hz.
schommelingen 0 - 1 Hz.
niet-periodieke versnellingen 0 - 1 Hz.

Voor de ruimtevaart - en speciaal voor wat betreft de situatie gedurende het traject aarde-satelliet schijnt mij echter de hierna gevolgde groepering, beter aangepast.

Bij de enorme problemen, waarmee de ruimtevaart nog te worstelen heeft, lijkt het en is het misschien wat triviaal, om niet alleen voor dreigende gevaren, maar ook voor potentiële hinder aandacht te vragen. Inderdaad, levensgevaar bestaat er niet bij de, bovendien nog kortdurende, expositie aan de lawaainiveau's die tijdens de raketstart te verwachten zijn.

Toch zou men het probleem miskennen, indien men er geen andere betekenis aan zou toekennen dan die van een eventuele plaatselijke beschadiging van de cochlea zich uitend in een passagère of permanent gehoorsverlies. Van veel ogenblikkelijker belang is het lawaai namelijk in zoverre het onderhouden der acoustische telecommunicatie bemoeilijkt of onmogelijk maakt. Op dit punt mag van geen compromis sprake zijn. Weliswaar kunnen de raketmotoren volgens een minutieus, van tevoren berekend en geregeld programma hun stuwkracht ontwikkelen, maar het zou ten enenmale onverantwoord zijn om op grond daarvan te concluderen, dat de acoustische telecommunicatie dus overbodig is en voor kortere of langere perioden onderbroken mag worden. Dit klemt temeer daar juist in de meest recente ontwerpen de mens in de machine weer een belangrijker plaats wordt toegedacht; volgens deze plannen zal de mens zelf zijn raketvliegtuig in zijn ruimtebaan moeten koersen. (109)

De verstaanbaarheid van de radiotelefonische boodschap over en weer mag niets te wensen over laten. In een groot aantal publicaties zijn hierover gegevens te vinden speciaal ook met betrekking tot de luchtvaart. (52)

Ik noem naar aanleiding hiervan de volgende punten:

a. betreffende de boodschap:
- luidheidsniveau *
- gebezigd materiaal
b. betreffende spreker en ontvanger:
- spreekvaardigheid
- verstaanvaardigheid
c. betreffende de storingen:
- luidheid * van het maskerend geruis
- samenstelling van het maskerend geruis
- distorsie van het signaal
(*Eenvoudigheidshalve wordt in de volgende alinea's steeds van luidheid gesproken hoewel het in sommige gevallen juister zou zijn de termen geluidsdruk en geluidsintensiteit te bezigen.)

Zeer in het kort valt hierover het volgende te zeggen:
Het luidheidsniveau van de boodschap vindt een physiologische bovengrens in de onaangenaamheid of pijnlijkheid. Om de gedachte te bepalen zouden wij deze grens bij 80 db ten opzichte van het gebruikelijk nul-niveau : 2×10^-4 dyne/cm² -kunnen leggen. De onaangenaamheidsgrens (discomfort-niveau) ligt iets lager dan de pijndrempel- ik wil dit hier buiten beschouwing laten.

Het gebezigde materiaal van de boodschap is eveneens een belangrijke factor in de verstaanbaarheid ervan. Dit voert ons op het terrein van de informatietheorie. Is de boodschap er een uit zeer vele mogelijkheden, dan zullen ook veel symbolen gebruikt moeten worden om deze boodschap voor te stellen. Is de boodschap er een uit een zeer beperkt aantal mogelijkheden, dan kan met weinig symbolen volstaan worden, wat gelegenheid biedt om enige redundante symbolen toe te voegen. Met deze redundante symbolen kan men de foutloze overbrenging van de boodschap verifiëren, of zelfs fouten herstellen. Zijn bijvoorbeeld tien boodschappen mogelijk dan kunnen hier de cijfers 11 t/m 20 voor gebruikt worden. Het symbool 13 stelt dus een boodschap voor die een keuze uit tien mogelijkheden is. Als redundant symbool kunnen we hieraan toevoegen: 9+4, of 7+6. Uiteraard moeten symbolen en hoeveelheid redundantie zo gekozen worden dat de discriminatie en decodering voor de ontvanger geen zware belasting vormen.

De koers in getallen opgegeven is zeer gemakkelijk te verstaan in vergelijking met een ander willekeurig woordmateriaal. Niet alleen de keuzemogelijkheid bepaalt de begrijpelijkheid van de boodschap, maar evenzeer de eigenschappen van de symbolen, in dit geval de fonetische eigenschappen van het woord zelf. Bij de spraakaudiometrie, zo zal men zich herinneren, wordt op grond hiervan het testmateriaal geselecteerd.

De spreekvaardigheid kan zelfs bij geoefende sprekers nog sterk uiteenlopen bij toetsing aan de verstaanbaarheid. Wederom is het de spraakaudiometrie die hierop heeft geattendeerd (Silverman 88).

De verstaanbaarheid noem ik volledigheidshalve. Ik vat hier niet alleen de centrale decoderingsfunctie onder maar evenzeer het zintuigelijke en neurale traject van de auditieve transmissie, het betreft dus zowel gehoors- als verstaansfunctie. Men mag wel aannemen dat deze functies bij de ruimtevaarder intact zijn, tenzij door 0₂ tekort of anderszins een tijdelijke stoornis optreedt. Het beeld der centrale gehoorstoornissen is uit de klinische audiometrie recentelijk bekend geworden, (62, 77)

De luidheid van het maskerend geruis beïnvloedt op zeer karakteristieke wijze de verstaanbaarheid van de te discrimineren informatie mede als functie van de aard van het gebezigde woordmateriaal. Opnieuw komen hier dus weer de redundantie en de phonetische karakteristika van de gebruikte woorden naar voren. Gewoonlijk spreekt men van de signaal-ruisverhouding. Het toelaatbare lawaainiveau in de ruimteraket is, bij een bepaalde signaalsterkte, hiermee gegeven; om wederom de gedachten te bepalen mag dit de 90 db niet overschrijden. Dit getal is niet meer dan een benaderingswaarde aangezien het mede afhankelijk is van de andere genoemde factoren. Bovendien moet hierbij opgemerkt worden dat dit betrekking heeft op het lawaainiveau zoals dit het trommelvlies bereikt; immers kunnen goed afsluitende oortelefoons een aanzienlijke reductie van het omgevend lawaai bewerkstelligen. Alweer approximatief kan men voor deze afzwakking 25 á 30 db in rekening brengen.

De samenstelling van het geruis is in sterke mate verantwoordelijk voor het maskerend effect ervan.

Voor de berekening van het maskerend effect van een willekeurig lawaai is het begrip van de -Speech Interference Level" ingevoerd.

Definitie: De "Speech Interference Level" van een lawaai is -uitgedrukt in decibels - het gemiddelde geluidsdrukniveau in de drie octaafbanden 600-1200, 1200-2400 en 2400-4800 (Beranek, L. L. en R. G. Newman) (7)

Toch is ook hiermee nog niet een volledige quantitatieve beschrijving van het maskerend effect gegeven en wel in de eerste plaats omdat het verschil blijkt te maken of lawaai en informatie langs dezelfde dan wel langs verschillende wegen het oor bereiken. De eigen ruis van het telecommunicatiesysteem en de atmosferische knettergeluiden, de zgn. "static", bereiken gemengd met de informatie via de koptelefoon het oor. Het gebulder der raketmotoren komt langs de telefoon het oor binnen. Ten tweede geeft de speech interference level geen betrouwbare indice over het maskerend effect wanneer het lawaaispectrum zeer geprononceerde piekwaarden bevat of overwegend in de baszóne gelocaliseerd is. Ten derde blijken de eerder genoemde knettergeluiden bijzonder storend te zijn.

Distorsie van het signaal treedt op zowel in het telecommunicatie systeem zelve als in het overbrengingsmedium. Voor wat dit laatste betreft verdienen de ionisatiemaxima in de ionosfeer op 70, 100, 200 en 300 km de aandacht. Het zou te ver voeren een nadere analyse te geven van alle vormen en graden van distorsie en interferentie-verzwakking, die hierbij kunnen voorkomen. Door geschikte keuze van golflengte en invalshoek zal men naar alle waarschijnlijkheid geen ernstige moeilijkheden hoeven te vrezen.

Uit het voorgaande moge duidelijk zijn, dat de telecommunicatie ingenieurs in samenwerking met de acoustici een belangrijke taak te vervullen hebben bij het tot stand brengen van een optimaal contact ook tijdens het traject aarde-satelliet.

De mechanische trillingen zijn, geheel overeenkomstig de geluidstrillingen, aan physiologische tolerantie-grenzen gebonden. Worden deze grenzen overschreden dan kunnen verschillende ongewenste effecten optreden (Dieckmann 21, 22, 23).

Zo worden o.a. fijn gecoördineerde handelingen onmogelijk terwijl ook visusstoornissen door resonantie van de oogbol kunnen voorkomen. Bij de menselijke raket resp. het raketvliegtuig is het, voorzover mij bekend, niet waarschijnlijk dat zulke ernstige trillingen zullen voorkomen.

Wanneer wij nu afstappen van het probleem der mechanische trillingen, dan rest ons een bespreking van wat in engere zin in de luchtvaart verstaan wordt onder de menselijke tolerantie tegenover versnellingen.

In de luchtvaartgeneeskunde onderscheidt men gewoonlijk de volgende typen:

1. de centrifugale versnelling bij het beschrijven van een bocht, een louping of een ander niet rechtlijnig vliegpatroon.
2. de lineaire versnelling, die optreedt bij het verlaten van het vliegtuig in de schietstoel.
3. de lineaire versnellingen of zo men wil vertragingen, die op treden bij een botsing ten gevolge van een ongeval.

Voor de ruimtevaartgeneeskunde zie ik het probleem der versnellingstolerantie hoofdzakelijk gekoppeld aan de te kiezen duur en grootte der voortstuwingsversnellingen, alsmede aan de explosieversnelling van de schietstoel. De centrifugale versnelling die in de gewone luchtvaart zo'n grote rol speelt, zal zich in de ruimtevaart slechts voordoen onder onvoorziene omstandigheden. Als zodanig noem ik breuk of verbuiging van een der staartvlakken. Wanneer dit, b.v. door de hoge wrijvingswarmte, zou geschieden zouden er enorme centrifugale versnellingen kunnen ontstaan. Om op een dergelijke eventualiteit voorbereid te zijn lijkt het mij noodzakelijk, dat een automatische G-meter het uitschiet-mechanisme alsdan in werking stelt.

Wat nu die schietstoel respectievelijk schietcapsule versnellingen betreft het volgende. In de luchtvaart grijpt deze versnelling aan langs de longitudinale lichaamsas. De wervelkolom heeft het daarbij het zwaarst te verduren en men heeft dan ook een compressie hiervan kunnen meten van 6 inches (!) bij een versnelling, die gedurende 0.1 seconde 20 g bedroeg, waarbij de opbouwtijd van die versnelling eveneens 0.1 seconde was (Hess & Lombard 51). Aangezien de wervelkolom zich na de inwerking weer volledig redresseert, mag men besluiten, dat althans tot deze grens de vervorming nog visco-elastisch is. Bij nog hogere of langduriger versnellingen dreigt een plastische deformatie. Ook bij een verdere inkrimping van de opbouwtijd der versnelling kan de elasticiteitsgrens der weefsels overschreden worden; er kunnen dan namelijk in het lichaam versnellingen resulteren, die piekwaarden hebben, welke de maximale stoelversnellingen aanzienlijk overschrijden.

Zoals uit figuur 17 valt af te lezen kan het menselijk lichaam beduidend hogere versnellingen verdragen wanneer deze in voor- achterwaartse richting aangrijpen. Dat lijkt voor de ruimtevaardereen gunstige coïncidentie. aangezien men zich immers moet voorstellen, dat de ontsnappingscapsule de raket zijwaarts zal moeten verlaten. Wanneer de mens zich in zittende positie in de raket bevindt zal de versnelling dus in voor-achterwaartse respectievelijk achter-voorwaartse richting inwerken. Edoch het is niet zeker dat de mens zittend de aarde zal verlaten. In liggende positie is zijn g-tolerantie immers aanzienlijk gunstiger.

De raketversnellingen benodigd om op de gewenste hoogte te komen en aldaar de noodzakelijke tangentiële snelheid te bereiken zullen om technische redenen, vrij aanzienlijk zijn en vrij langdurig aangrijpen.

Von Braun (15) berekent piekwaarden tot 9g en ziet het versnellingsverloop in de drietapsraket als volgt:

• in 84 sec. een snelheidstoename van 0-5250 mijl/uur
• in 124 sec. een snelheidstoename tot 14364 mijl/uur
• in 84 sec. een snelheidstoename tot 18468 mijl/uur.

De versnellingen zijn niet eenparig; 9g is een piekwaarde.

Opdat de mens hiertegen zo goed mogelijk weerstand kan bieden, zal hij zich bij voorkeur in liggende houding bevinden. Moet hij nu in geval van nood, de raket verlaten dan zal hij in zijn schietcapsule een versnelling ondervinden die langs zijn lengteas aangrijpt.

Volledigheidshalve moet hier de restrictie aan toegevoegd worden dat grootte en richting der aangrijpende versnelling bij nog doorwerkende raketversnelling uiteraard de resultante is van schietcapsule- en raketversnelling.

Om nu onder alle omstandigheden de versnellingen op het menselijk lichaam in achter-voorwaartse richting te doen aangrijpen wordt door Von Beckh (5) een tweepolig opgehangen capsule of cabine gesuggereerd. Door een juiste massaverdeling in de capsule zal deze zich immer vrijzwenkend kunnen richten volgens de inwerkende versnelling. Dit principe geldt slechts voor die versnellingen, die in het vlak loodrecht op de draaiingsas der cabine aangrijpen. Voor de raketpiloot stel ik mij een universeel zelfrichtend mechanisme voor bestaande uit een dubbele bolconstructie waarbij de binnenbol om iedere willekeurige as kan draaien.

Een geheel ander principe ter verhoging van de menselijke tolerantie tegen hoge g-versnellingen heb ik in 1952 voorgesteld. (71) Het principe berust op de wet van Archimedes welke zegt dat een ondergedompeld lichaam een opwaartse kracht ondervindt gelijk aan het gewicht van de verdrongen vloeistofmassa. Wanneer de capsule waarin de mens zich bevindt met water gevuld is zullen derhalve verschillende, het organisme belastende, effecten van de hoge 9-versnellingen automatisch gecompenseerd worden. In de eerste plaats betreft dat de haemodynamische factoren. De massale bloedstuwing naar de laagst gelegen lichaamsdelen treedt niet langer op en de bloedtoevoer naar de rechter harthelft, de venous return, kan onverminderd voortbestaan. Geheel ongelimiteerd is ook dit mechanisme niet en wel omdat het menselijk lichaam niet homogeen is. In buik- en borstholte bevindt zich gas waardoor binnen deze ruimte de hoge g-versnellingen hun onphysiologisch karakter blijven behouden.

In verschillende recente artikelen is door Margaria eveneens het nut van de immersie beklemtoond, terwijl ook door de natuur ditzelfde principe is uitverkoren voor een veilige omsluiting van centraal zenuwstelsel en foetus.

De verhoudingen binnen de borstkas blijven echter de beperkende factor vormen zoals ook bleek bij proefpersonen, die ondergedompeld in water, in de centrifuge aan hoge g-versnellingen werden blootgesteld (Blanchard et al 11). Zij kregen retrosternale pijnen en ondervonden een bemoeilijking van de ademhaling; de borstkas werd als een boei omhooggestuwd. De onderzoekingen werden verricht met de proefpersoon in buik- of rugligging; het komt mij voor dat verdere studies zullen moeten uitmaken of gunstiger resultaten te verkrijgen zijn met niet volledige onderdompeling of met een halfzittende positie (fig. 18).

Het immersieprincipe heeft niet alleen op de circulatie een zeer belangrijke invloed, het is evenzeer van betekenis voor de willekeurige motoriek. Been- en armbewegingen ondervinden namelijk een ernstige bemoeilijking wanneer zij uitgevoerd moeten worden gedurende de inwerking van hoge g-versnellingen. Het gewicht der ledematen is immers gelijkmatig toegenomen met de verhoogde g. Ondergedompeld in water zal de mens hiervan geen hinder ondervinden; indien zijn lichaam homogeen zou zijn met een S.G. gelijk één zou hij van een g-wijziging zelfs helemaal niets kunnen merken.

Ik wil hier niet verder ingaan op de technische problemen verbonden aan de realisering van een vloeistofcabine. Mocht zulks om physiologische redenen noodzakelijk of wenselijk zijn dan twijfel ik er niet aan of de techniek zal de oplossing ook daarvoor weten te vinden. Zij zal er dan rekening mee houden dat de vloeistofbescherming speciaal ook bij de zeer hoge versnellingen die bij ongelukken kunnen voorkomen, levensreddend kan zijn.