Quelle: ESA.

8. Dezember 2021 – Jedes Jahr am 6. Dezember wird in Deutschland und anderen Teilen Europas das Nikolausfest gefeiert. In diesem Jahr bot es Matthias den perfekten Anlass, zwei 2-Gänge-Menüs aus seiner saarländischen Heimat mit seinen Crew-Kolleg*innen auf der Internationalen Raumstation ISS zu teilen.

Das erste der beiden Menüs wurde von SR-Fernseh- und Sternekoch Cliff Hämmerle kreiert und besteht aus Geheirade, eine Art Mehlklöße und Salzkartoffeln in Soße, und Rostigen Rittern zum Nachtisch. Das zweite Menü stammt vom Sieger des Online-Abstimmungswettbewerbs, den die Tourismuszentrale Saarland im Jahr 2020 ausgeschrieben und bei dem 10 lokale Gastronomen ihre Gerichte vorgeschlagen hatten.

Der Gewinner dieses Wettbewerbs ist Inhaber und Küchenchef der „Taverne Römische Villa Borg” im Saarland, Christian Heinsdorf. Sein Menü besteht aus einer Kartoffelcremesuppe und Rehragout mit Rahm-Wirsing und Hoorische, einer Art Kartoffelklöße. Die ESA arbeitete dann mit dem zertifizierten Catering-Unternehmen LSG Group zusammen, um beide Menüs für den Weltraum zuzubereiten und zu konservieren.

„Wir haben alle vier Dosen pro Person zum Abendessen gegessen“, sagt Matthias Maurer. „Alle haben die kulinarischen Highlights meiner Heimatregion in vollen Zügen genossen. Ich habe sie auch ins Saarland eingeladen, um weitere Gerichte zu probieren.

Ich hatte die Weltraumversionen dieser Gerichte tatsächlich auch vorher nicht probiert, weil ich mich da voll und ganz im All überraschen lassen wollte, und ich muss zugeben, dass die Köche ihre Sache sehr gut gemacht haben! Die Kartoffelsuppe war etwas weniger flüssig als auf der Erde, aber das war Absicht, um zu vermeiden, dass die Suppe in der Schwerelosigkeit aus der Dose schwappt. Die Geheirade und Rostigen Ritter haben aber genauso geschmeckt, wie ich sie in Erinnerung habe. Die Kartoffelsuppe und das Rehfleisch waren neu für mich, aber ich freue mich darauf, die Originale im Restaurant zu probieren, wenn ich wieder auf der Erde bin.“

Raffiniertes Besteck
Doch nicht nur das Essen kam an diesem Abend aus Matthias Maurers saarländischer Heimat. Die Astronautinnen und Astronauten aßen auch mit speziellen Löffeln aus rostfreiem Stahl und Kupfer. Diese sind Teil einer Forschungsstudie über die antimikrobiellen Eigenschaften von laserstrukturierten Oberflächen.

Die Studienleiter Prof. Frank Mücklich (Institut für Funktionswerkstoffe, Universität des Saarlandes, Saarbrücken) und Prof. Ralf Möller (Institut für Raumfahrtmedizin, Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt, DLR, Köln) untersuchen seit 2017 die antimikrobielle Wirkung von laserstrukturierten Oberflächen für den Einsatz in der Raumfahrt. Die antimikrobielle Wirkung einiger Metalle ist zwar schon länger bekannt, doch die moderne Laser-Oberflächenstrukturierung soll zu einer bis zu 80 Prozent geringeren Bakterienanhaftung führen und könnte die Übertragung von schädlichen Keimen sowohl im Weltraum als auch hier auf der Erde deutlich reduzieren.

Die Professoren Frank Mücklich und Ralf Möller beschreiben das Ziel dieses Löffel-Experiments so: „Wir wollen herausfinden, wie effizient Löffel mit Oberflächen aus Edelstahl oder Kupfer und zusätzlichen mikroskopisch feinen Laserstrukturen die Anlagerung von Keimen verhindern oder diese sogar abtöten, welche Mikroorganismen daran haften und wie robust die strukturierten Oberflächen im täglichen Gebrauch sind.“

Matthias Maurer und seine Crew-Kolleg*innen wurden gebeten, die Löffel so oft wie möglich zu benutzen aber zwischen ihren Einsätzen nur leicht zu reinigen, z.B. mit einer geringen Menge Wasser, bevor sie zur Analyse zurück zur Erde gebracht werden. Dieser Versuch wird durch Matthias im Weltraum, aber auch von Forschenden auf der Erde durchgeführt, um zu sehen, wie sich die Schwerelosigkeit auf die Ansammlung und das Verhalten der Keime auswirkt.

Die Hoffnung ist, dass die Löffel dazu beitragen werden, die besten Materialien für hygienischere Oberflächen zu finden, aber die Frage, ob das Essen auf dem saarländischen Besteck auch besser schmeckt, bleibt laut Ralf Möller erstmal offen.

„Wir werden Matthias Maurer nach dem Flug fragen, ob das Essen mit den saarländischen High-Tech-Löffeln besser schmeckt. Aber da herrscht bei uns natürlich auch eine gewisse Voreingenommenheit“, scherzt er.

In einem ersten Bericht sagte Matthias Maurer: „Die kleinen oberflächenbehandelten Testflächen auf den Löffeln haben das Essgefühl nicht verändert – im Gegenteil, die Verwendung dieser strukturierten Löffel hat dieses Essen nur noch besonderer gemacht.“

Sicherere Oberflächen im Weltraum und auf der Erde
Die saarländische Studie mit den laserstrukturierten Löffeln ist eine von mehreren, die sich mit der Entwicklung hygienischerer Oberflächen befassen und dient laut Prof. Frank Mücklich als „wissenschaftliche Brücke“ zu einer Reihe anderer Forschungsexperimente, die während der Cosmic Kiss-Mission stattfinden.

Dazu gehört das Experiment „Biofilms“, das ebenfalls von der Forschungsgruppe Luft- und Raumfahrtmikrobiologie am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und dem Lehrstuhl für Funktionswerkstoffe der Universität des Saarlandes entwickelt wurde.

Im temperaturkontrollierten Inkubator „Kubik” zur Untersuchung biologischer Proben im europäischen Columbus-Modul testet Biofilms die antimikrobiellen Eigenschaften von laserstrukturierten Metalloberflächen wie Stahl, Kupfer und Messing unter dem Einfluss der Schwerelosigkeit.

Kürzlich hat Matthias Maurer auch Bilder eines Technologie-Demonstrators namens „Touching Surfaces“ gepostet, bei dem mit einem Laser aufgebrachte Nanostrukturen auf neuartigen Oberflächen aus Kupfer und Messing auf ihre antimikrobielle Wirkung hin untersucht werden sollen.

Während Matthias Maurers Cosmic Kiss-Mission werden fünf Touching Surfaces-Paneele der Innenumgebung der Raumstation ausgesetzt, wobei die Astronautinnen und Astronauten aufgefordert wurden, sie häufig zu berühren, bevor sie für materialwissenschaftliche und molekularbiologische Analysen zurück zur Erde gebracht werden.

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Quelle: DLR.

27. August 2021 – „Für uns ist diese Versorgungsmission besonders wichtig, weil acht deutsche Experimente mit SpaceX-CRS 23 zur ISS fliegen, mit denen Matthias Maurer während seiner Mission arbeiten wird“, erklärt Volker Schmid, ISS-Fachgruppenleiter und „Cosmic Kiss“-Missionsleiter in der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR in Bonn. „An Bord sind fünf wissenschaftliche Experimente aus den Bereichen Medizin, Materialwissenschaften und Physik und zudem drei Experimente aus dem Bereich Nachwuchs- und Schulprojekte.“

Hier die vom DLR beigestellten Experimente von SpaceX-CRS 23 auf einen Blick:

Thermo Mini – Körperkerntemperatur überwachen

Mit dem Thermo-Mini-System können Wissenschaftler kontinuierlich die Körperkerntemperatur von Astronautinnen und Astronauten aufzeichnen. Denn der Aufenthalt im All und dortige Aktivitäten führen zu einem signifikanten Anstieg der Körperkerntemperatur. Die genauen Ursachen hierfür sind bislang unbekannt. Der Temperaturanstieg stellt eine potenzielle Gefahr dar. Thermo-Mini besteht aus Sensoren und einem Stirnband, das einfach getragen werden kann und kontinuierlich die Körperkerntemperatur beobachtet. Während der 36. DLR-Parabelflugkampagne im Juni 2021 wurde das Thermo-Mini-Modell für seinen Einsatz in Schwerelosigkeit getestet. Wissenschaftlicher Hauptpartner bei Thermo-Mini ist die Charité Universitätsmedizin in Berlin, Industriepartner sind die KORA GmbH und die Dräger GmbH, die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR stellt die Hardware.

Retinal Diagnostics – Veränderungen der Sehnerven erkennen

Zu den Technologietests, die Matthias Maurer während seiner Mission auf der ISS durchführen wird, gehört das Technologietransferprojekt „Retinal Diagnostics“, bei dem aus der Forschung des DLR-Institutes für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln eine mobile, KI-gestützte Diagnostik zur Augengesundheit von Astronautinnen und Astronauten entwickelt wird. Veränderungen an den Sehnerven sind eine der schwerwiegendsten Beeinträchtigungen, die durch Schwerelosigkeit auftreten können. Die Untersuchungen sind aber auch für die neurologische Notfallmedizin auf der Erde bedeutsam. Bei dem Einsatz auf der ISS soll daher zur Vorsorge und Diagnostik der Sehnervenkopf mithilfe von Aufnahmen mit einer sehr kleinen, leichten Kamera vermessen werden. So sollen Veränderungen nachverfolgt, aber auch der Erfolg eingesetzter Gegenmaßnahmen ermittelt werden. Zukünftig soll das Gerät mit Hilfe von Künstlicher Intelligenz selbsttätig feststellen können, ob entsprechende Veränderungen am Auge vorliegen. Die Lösung dieses Problems ist von entscheidender Bedeutung für künftige Mond- und Marsmissionen. Beteiligte sind das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, das DLR Technologiemarketing und das Europäische Astronautenzentrum EAC in Köln.

MetabolicSpace – Atemgas-Analyse zeigt Leistungsfähigkeit

Ziel von MetabolicSpace, einem industriemotivierten Experiment, ist die Entwicklung eines persönlichen, smarten, am Körper tragbaren Atemgas-Analyse-Systems, das die Beweglichkeit nicht einschränkt. Es soll einfach bedienbar sein, Daten automatisch auswerten und die körperliche Leistungsfähigkeit feststellen. Hierzu wird ein kardiovaskuläres Belastungsprofil entwickelt, so dass Astronautinnen und Astronauten nicht an ihrer Belastungsgrenze trainieren müssen.

Die bisherigen Systeme bestehen aus einem Maskensystem, welches am Kopf oder an einem Gestänge befestigt ist. Über Schläuche werden die Gase zu einer externen Einheit abgesaugt und in dieser durch verschiedene Sensoren analysiert. Die Schläuche zwischen Maske und externer Einheit erlauben dabei kein frei bewegliches Training und das Leistungsverhalten wird verfälscht. Verfahren zur automatischen Datenauswertung mit Selbstdiagnosefunktion und einfach verständlicher Anzeige, insbesondere für den nicht medizinischen Sportbereich, werden am Markt bisher nicht angeboten.
Die Erkenntnisse können auch für Leistungssportler genutzt werden. Partner sind das Institut für Luft- und Raumfahrttechnik der Technischen Universität Dresden und die CORTEX Biophysik GmbH, Leipzig.

Touching Surfaces – antimikrobielle Oberflächen im Test

Langzeitaufenthalte von Astronautinnen und Astronauten in einer Raumstation führen dazu, dass sich aus den mitgeschleppten Mikroorganismen eine eigene Mikroflora entwickelt. Dies kann Auswirkungen auf die Gesundheit der Astronauten haben – insbesondere, wenn sich die Zusammensetzung der Mikroflora unter den Bedingungen des Weltraumfluges verändert. Zudem hat sich gezeigt, dass entstehende Biofilme sogar zu Materialschäden führen können. Bei „Touching Surfaces“ werden neuartige Oberflächen auf deren antimikrobielle Wirksamkeit unter Weltraumbedingungen untersucht und getestet. Solche „bioziden“ Oberflächen können zukünftige Maßnahmen zur Kabinenhygiene im All und auf der Erde maßgeblich unterstützen. Diese neuen Oberflächen können in allen Bereichen eingesetzt werden, wo antibakterielle Hygiene eine Rolle spielt. Beteiligte sind das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, die Universität des Saarlandes, das University College London und die Hochschule Bonn-Rhein-Sieg.

BIOFILMS – Entstehung bakterieller Biofilme verstehen

Mit dem Experiment BIOFILMS werden auf der ISS neuartige, antimikrobielle metallische Oberflächen auf die Bildung von bakteriellen Biofilmen hin untersucht. Mittels Laser-Technologie wurden vorbereitend Nano-Strukturen auf verschiedenen Oberflächen erzeugt, die verhindern, dass sich Bakterien auf den Oberflächen ansiedeln sollen. Ziel ist es, unter Weltraumbedingungen die Wechselwirkung zwischen den verschiedenen Oberflächen und den Bakterien/Biofilmen zu analysieren. Übergeordnetes Ziel ist die Eindämmung der Kontamination mit Mikroorganismen in der Raumfahrt und die Verhinderung von Materialschädigungen. Diese Verfahren dienen dem grundlegenden Verständnis der Bildung von Biofilmen und können auch eine Rolle bei der Reduktion von Keimbelastungen beispielsweise in Krankenhäusern oder in der Industrie spielen.

Partner sind die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR, das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, die Universität des Saarlandes und die ESA.

Nationale Grundschulaktion „Space Seeds II – Weltraumblumen beobachten“

Bei der Mitmach-Aktion „Space Seeds II“ forschen Grundschulkinder mit Wildblumensamen, die mit SpaceX-CRS-23 zur ISS fliegen und nach der Cosmic Kiss-Mission wieder zur Erde zurückkehren. Wie haben die Samen die Reise ins All überstanden? Dazu findet ein Schulwettbewerb im Schuljahr 2022/23 statt. Teilnehmen dürfen Grundschulkinder der dritten und vierten Klassen. Die Klassen erhalten neben begleitendem Unterrichtsmaterial die „Space Seeds“ aus dem All und Vergleichssamen zum Aussäen und Beobachten. Kinder werden so selber zu Forschenden und gleichzeitig sensibilisiert für das Thema Biodiversität und den Schutz unseres einmaligen Planeten. Beteiligte Partner sind die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR, die Rieger-Hofmann GmbH und das BioTESC an der Universität Luzern (Schweiz).

Einmal Weltraum und zurück – über 1.000 Kinder „umkreisen“ die Erde an Bord der ISS

„Hand in Hand um die Welt“ – unter diesem Titel hatte das DLR im Herbst 2020 zu einer großen Mitmach-Aktion aufgerufen. Hierbei haben trotz der schwierigen Corona-Rahmenbedingungen in den Schulen über 1.000 Grundschulkinder ab der 3. Klasse ihr eigenes „Klassen-Selfie“ gemalt. Dabei mussten sich alle Kinder so zeichnen, dass sie sich in einer langen Reihe die Hände geben, so dass aus den 30 Gewinner-Bildern auf einem zehn Meter langen Textilstreifen zusammengefügt eine Menschenkette entsteht. Dieser Textilstreifen fliegt jetzt ebenso an Bord von SpaceX CRS-23 zur Internationalen Raumstation ISS. Aber auch alle anderen Kinder, die mitgemacht haben, sind Gewinner: Denn auch ihre Bilder werden mit an Bord der ISS sein – und zwar in digitaler Form auf einem USB-Stick gespeichert. Beteiligte: DLR-Standort Braunschweig, Ausbildung Feinwerkmechaniker und DLR_School_Lab

Dzhanibekov-Experiment – Faszination Rotation in Schwerelosigkeit

Ein verblüffender Effekt, den schon der Kosmonaut Dzhanibekov 1985 im All bemerkte, wird bei diesem Experiment genauer untersucht – und zwar mit verschiedenen Duplo-Figuren. Es geht dabei um die seltsame Taumelbewegung eines mehrachsigen Objektes. Dabei wechselt sich die scheinbar stabile Rotation plötzlich mit einem schnellen Wenden und Kippen der Drehachse ab. Der Versuch wird auch dazu genutzt, Jugendliche für die oftmals überraschende „Welt der Physik“ zu begeistern. Partner sind die Wilhelm-Löhe-Schule in Nürnberg, das DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum und ESA Education.

Weitere Experimente der „Cosmic Kiss“-Mission werden im November mit dem Start von Matthias Maurer zur ISS gebracht sowie mit dem nachfolgenden Versorgungsflug SpaceX CRS-24, der voraussichtlich im Dezember 2021 startet.

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