Zweithaus am Mars 1

Stanford Torus Cutaway view, exposing the interior. (c) NASA ID NUMBER AC75-1086-1.
Stanford Torus Cutaway view, exposing the interior. (c) NASA ID NUMBER AC75-1086-1.

Der- und diejenigen, die zum Mars fliegen, sind schon geboren. Ebenso die Menschen, die zunächst den Mond für einige Zeit besiedeln. Wenn dies zutrifft, dann ist es höchste Zeit, sich um deren Wohlergehen und damit auch eine sichere und behagliche Behausung zu kümmern. Und das gilt schon für die lange Reise (zum Mars) und den späteren sicheren Aufenthalt auf fremdem Boden.

Ohne großen Bohei und viel Aufsehen in der allgemeinen Presse geschieht dies auch an einigen unterschiedlichen Orten. So begann am 19. März 2019 um 14:00 Uhr Ortszeit (12:00 Uhr MEZ) im Institut für Biomedizinische Probleme der Russischen Akademie der Wissenschaften (IBMP RAS) in Moskau ein besonderes Experiment.

Der Bodenflug

Für den Modell-Isolationsversuch SIRIUS-18/19 sind drei Kosmonautinnen und drei Kosmonauten bis zum 19. Juli 2019 auf einer simulierten Reise zum Mond. Sie leben, arbeiten und forschen 122 Tage lang unter vollständigen Isolationsbedingungen im Moskauer NEK-Habitat, einem 550 Kubikmeter großen Modul für die Simulation von Weltraumeinsätzen.

Euvgeniy Tarelkin,
(c) Institute of Biomedical Problems of RAS

Der erste Auserwählte und Kommander für die Isolatonsstudie war Pilot und Kosmonaut Euvgeniy Tarelkin. Ground flight, also Bodenflug, nennen das die Astro-/Kosmonauten, wenn Piloten vor dem Flug den gesamten Flugplan auf der Erde trainieren (Tarelkin).

Der erfahrene russische Astronaut hielt sich bereits 143 Tage im Weltraum auf und führte auch schon gemeinsam mit seinem Kollegen Oleg Novitsky einen Sinkflug (Abstieg) aus dem Orbit zur Marsoberfläche durch, im Test natürlich. Beste Voraussetzungen also, um das alles später auch einmal in der Realität zu erleben.

Männer zum Mars, Frauen ebenso

Brauchbare Erkenntnisse gewinnt man am besten, wenn eine simulierte Mission unter einem möglichst realistischen Szenario abläuft. Psychischer Stress entsteht dabei durch die totale Abgeschiedenheit und den gleichzeitigen hohem Leistungsdruck. Das muss man nicht nur aushalten sondern auch in der Gemeinschaft leben können.

Um mehr über das reale Zusammenspiel von Körper und Geist in Isolation zu erfahren sind beim SIRIUS-19-Experiment daher auch Frauen und Teilnehmer unterschiedlicher Nationen – mit den Russen auch zwei Amerikaner in der künstlichen Isolation.

Wie löst eine gemischte Crew die Herausforderungen in der Abgeschiedenheit? Wie geht sie mit möglichen Pannen um? Wie reagiert sie auf erhöhten Leistungsdruck? Das sind Fragen, auf deren Antworten die Wissenschaftler nach eigener Aussage sehr neugierig sind.

Arbeitsalltag in der Simulation

Nachdem die Crew nach drei Tagen Raumflug in einen Mondorbit eingeschwenkt ist und sich so einer orbitalen Mondstation genähert hat, dockt ihre kleine Kapsel am zehnten Tag endlich an. Jetzt können die Kosmonauten in den neuen Lebensraum übersiedeln und die gesamte Station nutzen, die von nun an 100 Tage ihr Zuhause und ihr Arbeitsplatz sein wird.

Sie werden täglich Gesundheits- und Fitnesschecks durchlaufen, Sport treiben, Sicherheitstrainings absolvieren, die Station keimfrei halten und Raumschiffe an- und abkoppeln. Zahlreiche Experimente machen ihren Acht-Stunden-Arbeitstag komplett. Morgens wird gemeinschaftlich gefrühstückt. Alle anderen Mahlzeiten variieren je nach dem täglichen Zeitplan der „Kosmonauten“.

Alle 30 Tage versorgt ein Raumfrachter die „orbitale Mondstation“ mit neuer Nahrung und Verbrauchsmaterial. Schlaf- und Wachzeiten bleiben in Anlehnung an die irdische Heimat weitestgehend unverändert.

Da die Eintönigkeit der Arbeitsabläufe auf sehr begrenztem Raum zu einer großen Herausforderung werden kann, wird die Crew auch auf zufällige technische Störungen und Pannen wie einen fünftägigen Kommunikationsausfall mit der ‚Bodenstation‘ reagieren müssen. Der Funkverkehr mit der Erde ist generell um fünf Minuten in jede Richtung zeitverzögert.

Liegen lernen bei DLR, NASA und ESA

Kurzarm-Humanzentrifuge des envihab, (c) DLR

Auch hierzulande gehen die Untersuchungen und Tests voran: Am 25. März startet das deutsche DLR gemeinsam mit der europäischen ESA und der amerikanischen NASA die erste gemeinsame Langzeit-Bettruhestudie, namens AGBRESA (Artificial Gravity Bed Rest Study).

Sosehr es einen auf der Erde ärgert, wenn wieder einmal irgend etwas zu Boden fällt, was da nicht hingehört – ohne Schwerkraft wäre es für den menschlichen Organismus bedeutend ungesünder. Wir Menschen sind organisch nunmal so gebaut, dass die Kraft nach unten für unser Wohlergehen Voraussetzung ist. Ohne ausreichende Schwerkraft, also schon längere Zeit in der Erdumlaufbahn, baut der Körper rapide schnell ab.

In der Science Fiction, die ja meist der Realität voraus ist, ist das Problem der mangelnden Schwerkraft durch die drehende Raumstation gelöst. Die Zentrifugalkraft durch die Drehung – wir kennen das auf Erden, wenn wir mit dem Auto zu schnell in die Kurve fahren – schafft da für die Raumfahrer auf den Langzeitmissionen im Film oder Buch das gewohnte Oben und Unten.

Die :envihab Zentrifuge

Sollen Menschen künftig für lange Zeit im Weltraum oder auf dem Mond und Mars leben, braucht man effektive Gegenmaßnahmen gegen Knochen- und Muskelschwund. Im :envihab Labor des DLR in Köln wollen die Wissenschaftler bei GBRESA nun die künstliche Schwerkraft durch Zentrifugalkraft als Maßnahme gegen die negativen Effekte der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Organismus untersuchen.

Jeweils zwölf weibliche und männliche Probanden nehmen an zwei Kampagnen teil. 16 davon werden während der dreimonatigen Studie täglich im Liegen auf der DLR-Kurzarm-Zentrifuge in der luft- und raumfahrtmedizinischen Forschungsanlage :envihab gedreht.

Bettruhe für die Wissenschaft

Samt Eingewöhnungs- und Erholungsphase dauert die Studie für die Teilnehmer 89 Tage, 60 davon sind in kompletter Bettruhe. Zwei Monate also mit kaum einer Bewegung, die Beanspruchung von Muskeln, Sehnen und Skelett geht auf fast null zurück.

Da zudem die Betten zum Kopf hin um sechs Grad nach unten geneigt sind, verlagern sich die Körperflüssigkeiten ähnlich wie bei Astronauten in Schwerelosigkeit in Richtung Kopf. Dagegen soll nun die künstliche Schwerkraft durch die Zentrifuge wirken. Macht Sinn, sich die Auswirkungen erst einmal gründlich am Boden anzusehen, bevor man gleich die komplette, sich drehende Raumstation baut.

Das Mond/Mars Habitat

Und wenn unsere Astronauten und Kosmonauten sich in Folge später häuslich am Trabanten oder Planeten für einige Zeit niederlassen wollen, dann brauchen sie dort auch eine sichere, vor Strahlung und anderen Unwegsamkeiten schützende Behausung. Konzepte dazu stellen wir im nächsten Beitrag vor: Zweithaus am Mars 2. (veröffentlicht ab Montag, 25.3.19)

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