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Gemütlich sieht anders aus... Einige Teilnehmer werden täglich in der Kurzarm-Humanzentrifuge gedreht.

Raumfahrt

Liegen für die Forschung

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Beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt startet eine Studie zur künstlichen Schwerkraft.

Wann wird endlich ein Mensch den Mars betreten? Als Neil Armstrong vor 50 Jahren seinen Fuß auf den Mond setzte, ging man davon aus, dass bereits in den 1980er Jahren die ersten Astronauten Richtung roter Planet aufbrechen würden. Dass das noch nicht geschehen ist, hat viele Gründe. Der wichtigste ist das Gesundheitsrisiko.

Bislang lässt sich nicht gewährleisten, dass Raumfahrer eine so lange - vermutlich insgesamt rund dreijährige – Reise durchs All unbeschadet überstehen würden. Ein Hauptproblem dabei ist die Schwerelosigkeit. Sind die Menschen nicht der Erdanziehungskraft ausgesetzt, bilden sich Knochen und Muskeln zurück – deshalb muss die Besatzung der Internationalen Raumstation ständig trainieren, um gegenzusteuern. Und nicht nur bei einem Flug zum Mars könnten die negativen Folgen der Schwerelosigkeit eine Hürde sein, sondern auch bereits bei den geplanten längerfristigen Aufenthalten von Menschen auf dem Mond.

Die Helden aus Science Fiction-Filmen kennen diese Problem nicht, sie laufen durch ihre Raumschiffe, als würden sie sich auf der Erde bewegen. Das Zauberwort lautet künstliche Schwerkraft. Eine Technologie der fernen Zukunft? Mitnichten. Tatsächlich ist es Wissenschaftlern bereits gelungen, künstliche Schwerkraft zu erzeugen. Diese wird nun erstmals am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in einer Langzeit-Bettruhestudie getestet. Neben dem DLR sind auch die europäische Weltraumorganisation Esa und die amerikanische Raumfahrtbehörde Nasa an dieser Studie mit dem Namen „AGBRESA“ (Artificial Gravity Bed Rest Study) beteiligt. Untersucht wird, ob sich mit künstlicher Schwerkraft die negativen Effekte der Schwerelosigkeit vermeiden lassen. Zu diesem Zweck wird ein Teil der Studienteilnehmer täglich im Liegen auf der DLR-Kurzarm-Zentrifuge in der luft- und raumfahrtmedizinischen Forschungsanlage „envihab“ gedreht.

Resultate sind für Forschung im All und auf der Erde relevant

Um „sichere und nachhaltige Langzeitmissionen in die Tiefen des Weltalls“ zu ermöglichen, müssten „verschiedene gesundheits- und damit missionsgefährdende Risiken minimiert werden“, sagt Jennifer Ngo-Anh, Wissenschaftskoordinatorin bei der ESA. Die Resultate seien „sowohl für die weitere Forschung im All als auch auf der Erde relevant“, ergänzt Thomas Galinski, zuständiger Projektdirektor im DLR- Raumfahrtmanagement.

Am heutigen Montag geht es los. Inklusive einer Eingewöhnungszeit am Anfang und einer Erholungsphase am Ende werden jeweils zwölf Frauen und Männer insgesamt drei Monate am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln verbringen. Während der Bettruhephase finden sämtliche Aktivitäten wie Experimente, Essen und Freizeitgestaltung im Liegen statt. In ihren Bewegungen sind die Probanden eingeschränkt, so dass sich die Beanspruchung von Muskeln, Sehnen und Skelett reduziert. Da die Betten zum Kopf hin zudem um sechs Grad nach unten geneigt sind, wird die Verlagerung der Körperflüssigkeiten wie im Zustand der Schwerelosigkeit ausgelöst.

Die Effekte seien vergleichbar mit denen von Astronauten im Weltraum, erklärt Leticia Vega, stellvertretende Chefwissenschaftlerin für internationale Kooperationen für das Human Research Program der Nasa: Zwar würden die Auswirkungen der Schwerelosigkeit primär auf der Internationalen Raumstation erforscht. Es habe je nach Forschungsfrage allerdings auch Vorteile, „einen oder mehrere Aspekte zunächst auf der Erde unter kontrollierten Bedingungen zu simulieren“. Später werde die Gültigkeit der Ergebnisse dann von den Astronauten auf der ISS überprüft.

Wichtig für die Entwicklung von Therapien auf der Erde

Die humanphysiologische Forschung in Schwerelosigkeit oder unter simulierten Bedingungen ist aber nicht nur wichtig, um die Gesundheit und die Leistungsfähigkeit von Raumfahrern im All zu erhalten, sondern hat auch für die Menschen auf der Erde Bedeutung – insbesondere für die Prävention und die Entwicklung von Therapien und Diagnosemethoden bei bestimmten Erkrankungen.

Das DLR stellt die Wissenschaftler, Räumlichkeiten, Ärzte sowie das Betreuungs- und Ernährungsteam. „Das envihab bietet für diese Studie die besten Voraussetzungen. Wir können hier zwölf Probanden gleichzeitig unterbringen, versorgen, untersuchen und eine große Anzahl an Experimenten durchführen“, sagt Jens Jordan, Leiter des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin. Dazu gehören unter anderem Tests zu Kreislauf-Funktionen, Gleichgewicht, Muskelkraft und kognitiven Leistungen, aber auch invasive Untersuchungen wie Gewebeentnahmen aus den Muskeln, Mikrodialysen, Messung der elektrischen Muskelaktivität und regelmäßige Blutabnahmen.

Denn Knochen- und Muskelschwund sind nicht die einzigen Probleme, die eine mittel- bis längerfristige Schwerelosigkeit mit sich bringt. Auch die Körperflüssigkeiten verschieben sich in die obere Körperhälfte, das gesamte Herz-Kreislauf-System wird weniger beansprucht und verliert an Leistungsfähigkeit. Allerdings ist die Schwerelosigkeit beileibe nicht das einzige Problem bei längeren Aufenthalten im All. Auch die Strahlung, die lange Isolation und räumliche Enge bleiben für Menschen nicht ohne Folgen – auf diesen Gebieten wird bei allen Weltraumagenturen ebenfalls eifrig geforscht.

Was die Wirkung der Schwerelosigkeit auf den Körper angeht, gelten Bettruhestudien als Goldstandard. Die AGBRESA-Studie findet in zwei Stufen statt: Die ersten Probanden ziehen heute ein, die zweite Phase soll im September starten. Dafür sucht das DLR insbesondere noch Teilnehmerinnen. Denn die künstliche Schwerkraft soll nicht nur in erster Linie an Männern getestet werden – wenn die Menschen sich weit über die Grenzen der Erde hinauswagen, soll das All schließlich Frauen gleichermaßen offenstehen.

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