De eerste Amerikaan in de ruimte was een aap

Niet Joeri Gagarin en Alan Shepard waren de pioniers van de bemande ruimtevaart. Die eer gaat naar Able, Laika, Hector, de chimponaut Ham en de honderden andere dieren die bij wijze van experiment omhoog werden geschoten. Als ze al levend terugkeerden op aarde, viel ze geen lintje of heldenwelkom ten deel.

12 september 2007

In april 2004 volgden we allemaal in grote spanning de ruimtevlucht van André Kuipers. Kuipers, die als boordwerktuigkundige in een Russische Sojoez omhoog ging, voerde tijdens zijn achtdaagse verblijf aan boord van het internationale ruimtestation tal van wetenschappelijke, technologische en educatieve experimenten uit. Zo kweekte hij onder de naam ‘Seeds in space’ raketsla (rucola). Een aantal scholen deed tegelijkertijd hetzelfde op aarde, om spelenderwijs te leren waarom sla eigenlijk omhoog groeit, dor het licht of door de zwaartekracht.

Daarnaast werkte Kuipers mee aan de voorbereiding van dierproeven in de ruimte. Dieren kwamen er nog niet aan te pas: Kuipers kreeg de opdracht een apparaat te testen dat in de toekomst de bewegingen van proefmuizen in de ruimte gaat volgen. Dit zogenoemde MOT-systeem (MOuse Telemetry) omvat een sensor-pakket dat in de buikholte van een muis past. De MOT verstuurt gegevens over de lichaamstemperatuur, hartfrequentie en versnellingen die de muis ondergaat via een radioverbinding naar onderzoekers. De sensoren brengen de krachten die in alle mogelijke richtingen op het proefdier werken in kaart. Vroeger zaten de proefdieren vol geplakt met tientallen sensoren. Maar dankzij het implantaat kunnen muizen nu ongestoord rondzweven.

Ook Frankrijk hield zich bezig met dierproeven in de ruimte: ratten, een kat en een aap werden gelanceerd met Veronique-raketten. Op 21 februari 1961 ging vanaf een lanceerbasis in de Sahara ruimterat Hector de lucht in.

Proeven met dieren in de ruimte: is dat nu nóg nodig na vijftig jaar bemande ruimtevaart? Uit het medisch onderzoek van ruimtevaarders die langdurig in de ruimte verbleven weten we immers al lang hoe gewichtloosheid het menselijk lichaam beïnvloedt. Door het gebrek aan zwaartekracht krimpen de spieren en wordt het stofwisselingsproces vertraagd. Al vrij snel na de lancering, binnen drie tot zes uur, krijgen astronauten spillebenen en opgeblazen wangen. De oorzaak daarvan is de verplaatsing van circa twee liter bloed en lichaamsvocht van de onderste ledematen naar het bovenlichaam. Daardoor neemt allereerst de hartwerking af. Verder reageert het lichaam alsof er een teveel aan vocht is en vermindert de uitscheiding van hormonen die de nierfunctie regelen.

Ruimtevaarders moeten meer urineren en verliezen daardoor veellichaamsvocht. Met het uitscheiden van lichaamsvocht vermindert het calciumgehalte in het lichaam en dat moet worden aangevuld door het onttrekken van kalk aan de botten. Pas na weken tot maanden ontstaat een soort van evenwicht en heeft de mens zich enigszins aangepast aan de gewichtloosheid van de ruimte. Door toediening van extra calcium en verschillende hormonen is geprobeerd deze nadelige effecten van het verblijf in de ruimte te verminderen.

Doordat relatief weinig bemande ruimtevluchten worden uitgevoerd, is de mens niet zo geschikt als medisch proefkonijn. Daarom zijn van het begin af aan dieren gebruikt om de weg te effenen voor de mens in de ruimte. En hoe geavanceerd de huidige dierproeven nu ook klinken: meestal waren en zijn de dieren daarbij de dupe. In 1931 waren het de Amerikaanse medische student Constantin Generales en de Duitse raketgeleerde Wernher von Braun die zich als eersten bezighielden met biologische experimenten ten behoeve van de ruimtevaart. Zij bouwden in Zürich een primitieve centrifuge en bonden daarin muizen vast om na te gaan hoeveel maal de versnelling van de zwaartekracht (‘g’) levend weefsel kon doorstaan. De muizen die het experiment niet overleefden kwamen er nog het meest genadig van af. De andere werden direct na de proef opengesneden om te zien welke lichaamsfuncties nog werkten.

Het rhesusaapje Sam wordt gereed gemaakt wordt voor een Little Joe-vlucht met een Mercury-capsule. De lancering vond plaats op 4 december 1959 vanaf Wallops Island in Virginia. Sam reisde 312 kilometer en bereikte een maximum hoogte van 88 kilometer. Sams capsule werd twee uur na de lancering teruggevonden in de Atlantische Oceaan. (bron: NASA)

Vooral in de jaren direct na de Tweede Wereldoorlog, na het buitmaken van de V-2raketten op de Duitsers, werden grote aantallen dieren zinloos opgeofferd. In de Verenigde Staten werden apen en muizen in de neuskegels van de raketten opgesloten, in Rusland waren het voornamelijk honden, ratten en konijnen. Het eerste biologische experiment in de Verenigde Staten vond op 11 juni 1948 plaats. Het aapje AIbert bereikte toen een hoogte van 60 km. De aap stierf tijdens de vlucht. Op 6 juni 1949 bereikte Albert II een hoogte van 125 km. Dit dier kwam bij de landing om.

Ook Albert III en Albert IV, die beide in 1949 omhooggingen, overleefden hun vlucht niet. De parachutes van de raketten kwamen niet los. Op 31 augustus 1950 slaagden de Amerikanen er in het gedrag van dieren (muizen) in de ruimte vast te leggen. De camera waarmee dat gebeurde overleefde die vlucht, de muizen niet. Pas op 20 september 1951 konden één aap en elf muizen veilig worden geborgen na een vlucht tot 79 km hoogte. Na talloze mislukte vluchten kon toen eindelijk deze conclusie worden getrokken: “Versnellingen tot 15 g gedurende minder dan één seconde, en 3-4 g gedurende 45 seconden, beïnvloeden noch de hartwerking van de dieren, noch hun ademhaling of bloeddruk.”

De aapjes Able en Baker werden op 28 Mei 1959 gelanceerd met de JUPITER-raket AM-18. Ze doorstonden versnellingen die opliepen tot 38 keer de normale zwaartekracht op aarde en waren 9 minuten lang gewichtloos. Able en Baker waren de eerste dieren die levend terugkeerden uit de ruimte. (bron: NASA.)

Maar er waren nog andere vragen die niet waren beantwoord. Konden de hersenen functioneren bij het ontbreken van de zwaartekracht? Zou de desoriëntatie die wordt veroorzaakt door gewichtloosheid toekomstige astronauten verhinderen hun ruimtevaartuig te bedienen? Waren er langdurige psychische effecten na een ruimtevlucht? De invloed van langdurige gewichtloosheid was op aarde nog nooit onderzocht en wéér werden dieren als proefkonijn gebruikt.

Op 3 november 1957 lanceerde de Sovjet-Unie de Spoetnik-2 met aan boord het hondje Laika. Laika (‘blaffer’ in het Russisch) draaide als eerste levende wezen rond de aarde en was al die tijd gewichtloos. Met een terugkeer was geen rekening gehouden: Laika stierf door stress en oververhitting lang voordat de Spoetnik-2 op 14 april 1958 in de atmosfeer verbrandde.

Laika, opgesloten in de Spoetnik-2. TASS nieuwsfoto via de Russische ruimtevaartorganisatie.

Vissen in de ruimte en schildpadden om de maan

Technisch gezien waren enkele fruitvliegjes de eerste dieren, die met opzet in de ruimte werden gestuurd. Dat gebeurde door de Amerikanen, die er in 1946 een buitgemaakte Duitse V2 voor gebruikten. Het eerste zoogdier dat tijdens de ruimtewedloop naar de ruimte werd gestuurd was de hond Laika, die in 1957 meereisde in Spoetnik 2. In september 1968 werden door de Sovjets gelanceerde schildpadden de eerste dieren die rond de maan vlogen.

Arabella de kruispin en haar ruimteweb. (bron: NASA)

Tegenwoordig is al bijna een hele dierentuin aan beesten de ruimte in geweest. Muizen, spinnen, kikkers, slangen, cavia’s, vissen, vliegen en wormen hebben inmiddels al een ruimtereis gemaakt.
Op 28 juli 1973 vertrok de kruisspin Arabella naar het Amerikaanse ruimtestation Skylab, waar ze 59,5 dagen verbleef. De spin bleek aanvankelijk de grootste moeite te hebben met het weven van haar web, maar leek het gaandeweg in gewichtloosheid te leren. Een spinneweb van de kruisspin is een logaritmische spiraal van zijden draden die dichter bij elkaar staan in het centrum en verder van elkaar af aan de randen. Een spin gebruikt haar gevoel van gewicht bij het spinnen van haar web, zodat zwaartekracht een belangrijke factor is.

Mission specialist Donald A. Thomas bestudeert een salamander. (bron: NASA)

Aan boord van space-shuttlevlucht STS-65 (juli 1994) bevonden zich eieren van salamanders. Bestudeerd werd hoe de dieren uitkwamen en zich in gewichtloosheid ontwikkelden. In april 1998 gingen aan boord van space shuttle Columbia 170 pasgeboren ratten en zwangere muizen, 229 tropische visjes, 125 slakken, vier prehistorisch ogende paddenvissen en 1500 krekeleitjes en -larven mee. De dieren bevonden zich in de Spacelab-module in Columbia’s vrachtruim. De zeven astronauten moesten bestuderen hoe gewichtloosheid de groei van de hersenen en het centrale zenuwstelsel beïnvloeden.

Een van de paddenvissen aan boord van space shuttlevlucht STS-90. (bron: NASA)

Na eerst een aantal honden en konijnen omhoog te hebben gestuurd, lukte het pas op 20 augustus 1960 dieren na een reis om de aarde te bergen. Spoetnik-5 had toen met een complete dierentuin aan boord 18 omlopen rond de aarde gemaakt. Aan boord bevonden zich de hondjes Belka en Strelka, twee ratten, vier muizen, vliegen en planten. Met Spoetnik-6, gelanceerd op 1 december 1960, ging het weer mis. Aan boord waren de honden Ptsjolka en Moesjka, muizen, ratten, insekten en planten. De vlucht verliep naar wens, maar bij de landing niet. Het toestel kwam onder een te scherpe hoek de dampkring binnen. Spoetnik-6 viel uit elkaar en verbrandde, nog voordat de satelliet de aarde had bereikt.

De Russische honden Belka (‘Eekhoorntje’) en Strelka (“Kleine Pijl’) keerden levend terug van hun ruimtevlucht met Spoetnik-5 op 19 augustus 1960.

Een opsomming van alle bij de ruimtevaart omgekomen dieren moet onvolledig blijven. Veel van de mislukte experimenten zijn nooit bekend gemaakt. Maar wat ons misschien meer interesseert: hoe ondergaan dieren een ruimtevlucht? Daarvan is één goed gedocumenteerd geval bekend.

De eerste ‘chimponaut’, de drie jaar oude Ham, werd op 31 januari 1961 de ruimte in geschoten. Tot opluchting van de NASA en de toekomstige Amerikaanse astronauten overleefde hij het avontuur. (bron: NASA)

Dat betreft Ham, de eerste Amerikaan in de gewichtloze ruimte. Ham was een ‘chimponaut’: een van de zestien chimpansees die werden getraind voor het Mercury-project, ter voorbereiding van een bemande ruimtevlucht. Elke chimponaut droeg maandenlang een ruimtepak van nylon en lag vastgebonden in een plastic ‘wieg’ alvorens te worden blootgesteld aan de nagebootste condities van een ruimtevlucht.

Ze werden in centrifuges geplaatst en rondgedraaid, om een voorproefje te krijgen van de versnellingen van de zwaartekracht. Ze werden neergezet op door raketten aangedreven sledes die met honderden kilometers per uur werden voortgejaagd en binnen seconden tot stilstand werden gebracht om te wennen aan de plotselinge afremmingen. Ze werden in lage-drukkamers geplaatst, extreem hete en extreem koude vertrekken en ook dagenlang in eenzame afzondering gehouden.

Een van de chimponauten vastgebonden op een raketslee. (bron: US Air Force)

Maar het belangrijkste onderdeel van de training was de ‘Response Testing Machine’: drie gekleurde lampen en twee hendels bevestigd aan een controlepaneel. Als een bepaalde lamp brandde, moest de chimponaut een opdracht uitvoeren: een hendel éénmaal overhalen, of vijftig maal achter elkaar, of bijvoorbeeld vijf seconden wachten en dan pas de hendel overhalen. Als het dier de opdracht juist uitvoerde, verdiende hij daarmee een banaan of een bekertje water. Als hij een vergissing maakte, kreeg hij een elektrische schok.

De tweede ‘Amerikaan’ in de ruimte was de vijfjarige chimpansee Enos, die op 29 november 1961 in zijn Mercury-capsule tweemaal om de aarde draaide. Door een foutje in de capsule kreeg Enos een elektrische schok voor elke opdracht die hij correct uitvoerde. Dit systeem van straffen en belonen druiste in tegen alles wat hij het jaar daarvoor had geleerd. Wonderlijk genoeg paste Enos zijn gedrag niet aan. Hij onderging gelaten de elektrische schokken en voerde zijn taken precies zo uit als hij had geleerd. Enos maakte een veilige landing, maar stierf kort na zijn vlucht. (bron: NASA)

Ham was niet de slimste van de geselecteerde chimpansees, maar wel het best bestand tegen eenzaamheid, desoriëntatie en bewegingsziekte. Op 31 januari 1961 werd hij daarom als eerste omhoog gestuurd. De raket joeg met een maximumsnelheid van 9462 km/h naar een hoogte van 253 km. Vijftien minuten na de lancering plonsde de neuskegel in zee, meer dan tweehonderd kilometer van het vooraf berekende punt. De Mercury-capsule kantelde in het water en liep vol. Nog net op tijd kon met een helicopter een lijn worden vastgemaakt en de als een vergiet druipende capsule aan boord worden gebracht van een vliegdekschip.

In Cape Canaveral door de pers opgewacht was Ham agressief en vormde hij een bedreiging voor de samengedromde menigte. Telkens als Ham opnieuw met de Mercury-capsule werd geconfronteerd, vertoonde hij hetzelfde gedrag. Wel was hij in één keer beroemd, want hij had aangetoond dat ook in Amerika alles in gereedheid was voor een sprong in de ruimte. Drieëneenhalve maand later ging Alan Sheppard omhoog en kort daarna kondigde president Kennedy aan nog vóór 1970 een Amerikaan op de maan te willen zetten.

Ham, de eerste ‘chimponaut’ in de ruimte, krijgt een appel direct na zijn vlucht in een Mercury-capsule op de top van een Redstone-raket. Hams vlucht vormde de generale repetitie voor de eerste bemande Amerikaanse vlucht. (bron: NASA)

Hoe Ham voor zijn heldendaad werd beloond? Om te bewijzen dat hij aan zijn avontuur geen nadelige effecten had overgehouden, werd hij direct na de vlucht teruggestuurd naar de Response Testing Machine. Pas in 1963 mocht hij naar een dierentuin, maar daar werd hij vanwege zijn ‘te menselijk’ gedrag geïsoleerd gehouden van de andere apen. In 1980 lukte het in een andere dierentuin Ham langzaam aan een chimpanseewaardig bestaan te wennen. Drie jaar later stierf hij. Zijn stoffelijk overschot werd overgevlogen naar Alamogordo in New Mexico en onder een mooie zerk begraven buiten de International Space Hall of Fame. Goed voor gevoelens van spijt, maar een eind aan proeven met dieren in de ruimte heeft het nog steeds niet teweeggebracht.