Je leest: Kosmische straling tast gezondheid astronauten niet of nauwelijks aan

Kosmische straling tast gezondheid astronauten niet of nauwelijks aan

Auteur: | 18 juli 2019
STS-128 crew, Nasa

In de ruimte sta je bloot aan meer, en anderssoortige straling dan op aarde of in een vliegtuig. Maar aan astronauten en kosmonauten is tot nu toe niets te merken van gezondheidsschade door straling, blijkt uit een nieuwe statistische analyse. Dat betekent nog niet dat eventuele Marsreizigers nu geen probleem met kosmische straling krijgen.

Astronauten lopen altijd acuut gevaar omdat er met de lanceerraket en hun ruimtecapsule van alles mis kan gaan. Maar er is ook een sluipend gevaar: in de ruimte is veel kosmische straling, waar een ruimtepak en de dunne wandjes van een ruimtestation nauwelijks bescherming tegen bieden.

Op het aardoppervlak biedt de atmosfeer vrijwel volledige bescherming tegen kosmische straling, al wordt dat snel minder als je de bergen in gaat of in een vliegtuig zit. Op 2500 meter hoog in de bergen heb je al ongeveer een kwart van de atmosfeer onder je, en in een vliegtuig op tien kilometer hoogte 75 procent. Op zeeniveau krijg je in Nederland een stralingsdosis van ongeveer 0,4 microSievert per uur door natuurlijke bronnen (vooral door radioactieve stoffen in je eigen lichaam en de bodem). In een passagiersvliegtuig loop je ongeveer 4 microSievert per uur extra op door kosmische straling.

Astronauten draaien helemaal buiten de atmosfeer in een baan om de aarde. Toch worden die dan deels nog afgeschermd door het magnetisch veld van de aarde. Pas op een eventuele reis naar Mars – die zeker maanden gaat duren – zullen de ruimtereizigers de volle laag krijgen.

André Kuipers aan boord van het International Space Station. Pas toen dit permanente ruimtestation gebouwd was, werd het vanaf 2000 bijna routine voor astronauten en kosmonauten om maanden achtereen in de ruimte te blijven. Inmiddels hebben ruim 230 mensen korte of lange tijd in het ISS verbleven. Recordhouder is Valery Polyakov, die maar liefst 14 maanden achtereen verbleef in de Mir, de Russische voorloper van het ISS.
Nasa, public domain

Ioniserende straling

Straling die moleculen in het lichaam kan beschadigen, heet ‘ioniserend’ (de slordige term is ‘radioactieve straling’) en is potentieel kankerverwekkend. Aardbewoners worden blootgesteld aan alfa-, beta-, en gamma-straling, en bij medisch onderzoek aan röntgen-straling. Ook de UV-straling in zonlicht is ioniserend. Kosmische straling bestaat daarentegen vooral uit hoog-energetische protonen. Over de uitwerking van zulke snelle geladen deeltjes op levend weefsel is veel minder bekend.

De Nederlander loopt door natuurlijke achtergrondstraling jaarlijks ongeveer 2,5 milliSievert op. Een transatlantisch retourtje geeft je een extra dosis van 0,05 milliSievert. De onderzoeken in dit artikel gebruiken een andere eenheid voor straling: de Gray. In deze context is een (milli)Gray ruwweg gelijk aan een (milli)Sievert.

Stralingsmeter

Twee recente onderzoeken in Nature Scientific Reports laten echter zien, dat de extra straling die astronauten tot nu toe hebben opgelopen in de ruimte weinig of geen effect had op hun gezondheid. Vorig jaar is door een team van aan Nasa gelieerde onderzoekers bekeken, of onder astronauten die van 1959 tot 1969 in de ruimte waren, vaker kanker of hart-en vaatziekten voorkomen, of dat ze eerder overlijden, naarmate ze een hogere stralingsdosis in de ruimte opliepen. Deze doses zijn vrij nauwkeurig bekend, omdat astronauten een stralingsmeter op hun uniform dragen.

Er werd geen relatie tussen stralingsdosis en gezondheid gevonden. Helaas zegt dat weinig, omdat het maar 73 astronauten betrof, een aantal dat eigenlijk te klein is om stevige statische conclusies te trekken. Wel maakt dit resultaat het zeer onwaarschijnlijk, dat kosmische straling wegens de specifieke samenstelling veel gevaarlijker is dan ‘aardse’ radioactiviteit (zie het zijkader).

Overlevingscurves

4 juli verscheen nog een gezamenlijk Amerikaans-Russisch onderzoek naar het wel en wee van 418 astronauten en kosmonauten (de Russische term) die tussen 1959 en 2018 gelanceerd werden. Daaronder zijn ruim tweehonderd personen die minstens een half jaar aan boord van het International Space Station verbleven.

Behalve dat er meer ruimtevaarders in dit onderzoek zaten, werd de analyse ook op een andere manier gedaan. Uitgesplitst naar doodsoorzaak, werden overlevingscurves (Kaplan-Meier curves, voor de kenners) van de hele groep bepaald, gerekend vanaf het jaar van hun eerste ruimtevlucht.

De overlevingstijd na hun eerste ruimtevlucht, per doodsoorzaak, van alle Amerikaanse astronauten die sinds 1959 een of meer ruimtevluchten maakten. (CVD = cardiovascular disease, hart- en vaatziekten, External causes zijn ongelukken en andere vormen van niet-natuurlijke dood)

De aanname was, dat straling niet alleen op kanker, maar ook op hart- en vaatziekten (CVD) een ongunstige invloed heeft, omdat hiervoor in ander onderzoek aanwijzingen gevonden zijn. Als kanker en CVD (deels) een gemeenschappelijke oorzaak hebben, zullen die overlevingscurves niet onafhankelijk van elkaar zijn, terwijl de curves voor CVD en kanker wel onafhankelijk zijn van de curves voor ongelukken en voor overige natuurlijke doodsoorzaken.

Uitgelicht door de redactie

Biologie
Nederland in 2039: elk mens moet zich volledig kunnen ontplooien

Neurowetenschappen
Je brein aan de anticonceptie: wat de pil doet met emoties en gedrag

‘Ik wil het pak van Iron Man nabouwen met behulp van de wetenschap’

Verdwijnen

Nu zijn er twee methodes om overlevingscurves te berekenen, die wiskundig subtiel van elkaar verschillen. Beide methodes moeten rekening houden met het feit, dat er uit medische trials en bevolkingsonderzoeken na verloop van tijd steeds meer mensen ‘verdwijnen’: die willen niet meer aan het onderzoek meedoen, zijn na een verhuizing niet meer terug te vinden voor de onderzoekers, of ze overlijden aan een andere oorzaak dan in het desbetreffende onderzoek onderzocht wordt.

De ‘naïeve’ Kaplan-Meier methode maakt geen onderscheid tussen al deze verschillende oorzaken; weg is weg. De tweede methode, die van de ‘concurrerende risico’s’, maakt wel onderscheid tussen overlijden aan een andere oorzaak, en ‘verdwijnen’. Dat levert over het algemeen verschillende overlevingscurves op. Alleen als alle concurrende risico’s (doodsoorzaken) onafhankelijk van elkaar zijn, is er geen verschil. Dus berekenden de onderzoekers overlevingscurves per doodsoorzaak volgens beide methoden, en keken hoeveel verschil er tussen die curves zat. Die verschillen zijn er, maar ze zijn heel klein, en statistisch niet significant. Daarom concluderen de onderzoekers dat alle doodsoorzaken onafhankelijk zijn, dus is er geen gemeenschappelijke oorzaak voor CVD en kanker. De invloed van kosmische straling op deze groep is daarom op deze manier niet detecteerbaar.

Maar stel nu, dat lage doses straling wel kanker veroorzaken, maar geen hart- en vaatziekten? Eerste auteur van het artikel, Robert Reynolds, bevestigt dat deze studie dan ook geen effect zou detecteren: “Zonder die aanname zouden we deze studie niet gedaan hebben; we hebben deze statistische methodes juist gekozen om te zoeken naar een gemeenschappelijke oorzaak van overlijden aan kanker en hart- en vaatziekten.”

Het eerder genoemde onderzoek in Scientific Reports probeerde wel effecten van alle doodsoorzaken afzonderlijk op te sporen, maar vond dus ook geen effect van straling op astronauten. Dat wil niet zeggen dat de zaak nu beklonken is. Reynolds: “Ongetwijfeld zullen er nog andere onderzoeken volgen, naarmate er meer data beschikbaar komen.”

De overlevingstijd na hun eerste ruimtevlucht, per doodsoorzaak, van alle Russische kosmonauten die sinds 1960 een of meer ruimtevluchten maakten. CVD = cardiovascular disease, hart- en vaatziekten, External causes zijn ongelukken en andere vormen van niet-natuurlijke dood). Opmerkelijk is, dat Amerikanen na hun ruimtevluchten veel vaker omkwamen door ongelukken dan Russen.

Radioactief jodium

Doet straling dan helemaal niets? Toch wel. Vlak daarvoor, op 1 juli, publiceerde JAMA Internal Medicine een langjarige vervolgstudie naar een kleine twintigduizend patiënten die radioactief jodium toegediend hadden gekregen om een overactieve schildklier te behandelen. Toegediend jodium concentreert zich vanzelf in de schildklier, zodat de straling ook bijna alleen maar de schildklier treft. Bij deze patiënten constateerde men na tien tot twintig jaar follow-up wel een matige, maar significante verhoging van de kans op allerlei soorten tumoren elders in het lichaam.

De stralingsdoses waren in deze groep echter veel hoger. Terwijl de meeste astronauten in de ruimte slechts een dosis rond de 15 milliGray opliepen (met uitschieters tot 75 milliGray), kregen de schildklierpatiënten op andere organen dan hun schildklier 100 tot 400 milliGray te verwerken. (de dosis in de schildklier zelf was veel groter, 130 Gray, maar dat was dus juist de bedoeling).

In combinatie bevestigen deze onderzoeken het beeld, dat ioniserende straling weliswaar potentieel kankerverwekkend is, maar dat het gezondheidseffect van kleine doses straling niet te detecteren is. Het blijft daarom een mogelijkheid, dat kleine doses straling helemaal geen gezondheidseffect hebben, omdat de natuurlijke reparatiemechanismen van het lichaam op celniveau dan afdoende bescherming bieden.

Meters dikke wanden

Wat betekent dit voor een eventuele bemande reis naar Mars? Deze astronauten zullen maanden onderweg zijn in de interplanetaire ruimte, waar het magnetisch veld van de aarde geen bescherming biedt. De kosmische straling fysiek volledig afschermen is geen optie, aangezien dit meters dikke wanden rondom het ruimteschip zou vergen.

Hun stralingsdoses zullen daarom meer lijken op die van schildklierpatiënten dan van de huidige astronauten die allemaal in een lage baan om de aarde draaien. Dan nog kun je je afvragen wat het probleem is. Het JAMA-onderzoek vond bijvoorbeeld, dat op elke duizend schildklierpatiënten er over de hele levensduur 19 extra gevallen van kanker zullen optreden, vergeleken met een controlegroep (sowieso krijgt ooit ongeveer een op de drie mensen kanker). Van de ARBO-wet zal het vast niet mogen, maar geldt die ook voor astronauten op een levensgevaarlijke enkele reis naar de rode planeet?

Dit artikel is een publicatie van NEMO Kennislink.
© NEMO Kennislink, sommige rechten voorbehouden
Dit artikel publiceerde NEMO Kennislink op 18 juli 2019

Discussieer mee

0

Vragen, opmerkingen of bijdragen over dit artikel of het onderwerp? Neem deel aan de discussie.

NEMO Kennislink nieuwsbrief
Ontvang elke week onze nieuwsbrief met het laatste nieuws uit de wetenschap.