Ein Beitrag von Ralf Möllenbeck. Quelle: NASA, ESA, DLR, raumfahrer.net.

Osteoporose, auch als Knochenschwund bezeichnet, ist auf der Erde eine schwere Krankheit, welche die Lebensqualität von Millionen Betroffenen reduziert und Europa rund 25 Milliarden Euro pro Jahr kostet. Durch unsere alternde Gesellschaft wird sich dies zukünftig sogar noch weiter verstärken, da hauptsächlich ältere Menschen, mehrheitlich weiblichen Geschlechts, betroffen sind. Folgen der Osteoporose und damit der verringerten Knochendichte ist ein erhöhtes Risiko von Knochenbrüchen jeglicher Art. Auch Raumfahrer leiden bei ihren Langzeitaufenthalten in der Schwerelosigkeit unter einer Verringerung der Knochendichte. Glücklicherweise ist bei ihnen dieser Vorgang umkehrbar, sobald sie wieder zur Erde zurückkehren.

Hier setzt nun die vom DLR-Institut für die Raumfahrtmedizin in Köln seit 2008 geführte Studie zur Erforschung des Knochenschwundes in der Schwerelosigkeit SOLO an. Bereits seit den 1990er Jahren wurde auf der Raumstation MIR (EUROMIR 94 & MIR 97) ein Zusammenhang zwischen der Kochsalzaufnahme und dem ohnehin durch die fehlende Schwerkraft einsetzenden Knochenschwund festgestellt. In einer Reihe von Studien auf der Erde, und seit einigen Jahren auch auf der ISS, kamen die Wissenschaftler weiter zu dem Schluss, dass Salzspeicherungen in der Haut und Änderungen im Säure-Basen-Haushalt des Körpers zu Verschlechterungen der Zusammensetzung von Knochen führt, da vermehrt Kalzium über den Urin ausgeschieden wird. Eine erhöhte Salz- bzw. Natriumchloridaufnahme in den Speisen wird von vielen Raumfahren bevorzugt, da in der Schwerelosigkeit der Geschmackssinn weniger intensiv ausgeprägt ist. Ein unmittelbarer Zusammenhang von erhöhter Salzaufnahme durch Lebensmittel und einen dadurch beschleunigten Knochenabbau wird durch SOLO erforscht.

Genutzt wird dafür das Cardiolab als Teil des European Physiology Modules (EPM) im Columbus-Labor und SLAMMD (Space Linear Acceleration Mass Measurement Device), ein Gerät zur Massenermittlung von Menschen im All. Im EPM befinden sich außerdem Messmittel zur Erfassung der Atmung und Untersuchung des Stoffwechsels. Weiter werden regelmäßig Blut und Urinproben genommen, auf bestimmte Körperstoffwechselprodukte getestet und Teile davon im MELFI-Gefrierschrank für die Untersuchung auf der Erde aufbewahrt. André Kuipers und Dan Burbank absolvierten nun die erste von zwei sechstägigen SOLO-Diäten. Sie mussten von Tag 1 bis 5 die speziell angefertigten Mahlzeiten zu sich nehmen, der sechste Tag ist Diät-frei. Die Geschmacksrichtungen der Speisen konnten sie sich vor ihrer Mission bereits am Boden aussuchen, die Zusammensetzung und Reihenfolge der Einnahme ist jedoch laut Protokoll fest vorgeschrieben. Bei der ersten Diätreihe enthalten die Mahlzeiten einen normalen Salzgehalt (11,5 g Salz pro Tag), die zweite Reihe hingegen beinhaltet geringe Salzmengen (2,9 g Salz pro Tag).

Den Verlauf des Experimentes bestimmen das Essen, die vielen Untersuchungen und deren Protokollierung. Die Raumfahrer führen dabei täglich Speiselisten, die Körpermasse wird an den Tagen 4 und 6 mit SLAMMD ermittelt, Blutproben werden am Tag 5 genommen, zentrifugiert, per PCBA (Portable Clinical Blood Analyzer) analysiert und eingefroren. Urinproben werden während des gesamten 5. Tages gesammelt und eingelagert. Diese eingefrorenen Körperflüssigkeiten kehren später mit einem Sojus-Raumschiff zur Erde zurück. Bei der Auswertung der Messergebnisse und Proben untersuchen die Mediziner am Boden das Zusammenspiel von Knochen- und Muskelstoffwechsel mit den Faktoren Ernährung, Salz- und Flüssigkeitshaushalt von Raumfahrern. Ebenso findet bei dieser Studie eine genaue Bewertung des Trainingsprogrammes der Personen in Bezug auf den zu erwartenden Knochenabbau statt.

Die gewonnen Erkenntnisse zielen auf zwei Nutzungsgebiete ab. Zum einen sollen sie helfen, den Menschen im All vor Schäden bei zukünftigen Langzeitmissionen zum Mond oder auch zum Mars zu schützen. Zum anderen erhofft sich das internationale Forscherteam rund um die Ernährungswissenschaftlerin Martina Heer einen signifikanten Nutzen auf der Erde. Vielen erkrankten Menschen, welche unter Herz-Kreislauf-Problemen, Osteoporose und Muskelschwund leiden, könnte mit speziellen Diäten geholfen werden. Damit ergibt sich ein direkter Nutzen aus der bemannten Raumfahrt, da sich solche Studien auf der Erde nur in sehr langen Zeiträumen durchführen ließen. Ähnliche Versuche wie SOLO wurden auch bei der russischen Mars-500-Langzeitflugsimulation absolviert und zum direkten Vergleich mit den Kollegen in der Schwerelosigkeit herangezogen.

Raumcon:

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Der Beitrag Eine Prise Extrasalz für André Kuipers erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ian Benecken. Quelle: ESA, Astrium, NASA, Raumfahrer.Net.

Rückblick auf das europäische Raumfahrtjahr 2011

Einer der wichtigsten Missionen der bemannten Raumfahrt für die ESA im vergangenen Jahr war der zweite Flug eines ATVs zur ISS: ATV 2 Johannes Kepler. Nicht nur weil dies eine Mission war, in die mehrere ESA-Mitgliedsländer involviert waren, sondern auch, weil diese Mission eine internationale Mission war, da sie zur ISS ging. Besonders war hier die Kooperation mit Russland, dockte das ATV doch an den russischen Teil der Station, sowie die Kooperation mit der französischen Raumfahrtagentur CNES welche das ATV-Kontrollzentrum in Toulouse leitete.
Die ESA hatte im Jahr 2011 insgesamt drei Astronauten im All. Zwar flog Roberto Vitori nicht im Auftrag der ESA, sondern der italienischen Raumfahrtagentur ins All, trotzdem ist Roberto Vitori ein ESA-Astronaut. Er flog als letzter nichtamerikanischer Astronaut überhaupt an Bord eines Space Shuttles zur ISS während der Mission STS 134, dem letzten Flug des Space Shuttles Endeavour. Diese Mission hatte zur Aufgabe, den Teilchendetektor AMS 2 zur ISS zu bringen und dort zu installieren.

Daneben flog ein weiterer Italiener, Paolo Nespoli, als Teil einer ISS-Langzeitexpedition im Auftrag der ESA zur Station. Seine Mission überschnitt sich mit der von Roberto Vitori. Damit waren zum ersten Mal zwei Italiener zur gleichen Zeit auf der ISS. Während deren gemeinsamer Zeit an Bord der ISS tätigten diese neben einem Gespräch mit dem italienischen Premierminister auch ein Gespräch mit dem Papst.

Zu guter Letzt flog André Kuipers am 21. Dezember zur ISS, und verweilt dort noch als Teil der ISS-Langzeitexpedition 30/31 bis voraussichtlich Mai diesen Jahres.

Eine weitere wichtige internationale Mission, welche 2011 abgeschlossen wurde, ist die Mars-500-Mission. Diese war eine simulierte Mission zum Mars, bei der sechs Astronauten bzw. Kosmonauten 520 Tage in einer Station im Moskauer Institut für Biomedizinische Probleme eingeschlossen waren. Dies war eine Kooperationsmission zwischen der ESA, die zwei Astronauten der Crew stellte, Russland, das drei Kosmonauten stellte und China, das einen Taikonauten bei der Mission dabei hatte. Diese Mission wurde am 4. November 2011 erfolgreich beendet. Diese Kooperation zwischen der ESA, Russland und China soll in kommenden Missionen fortgesetzt werden. Hier ist die ESA daran interessiert, mittelfristig bei dem bemannten chinesischen Programm zu kooperieren. Hierfür haben die ESA-Astronauten bereits begonnen chinesisch zu lernen.

Ausblick in die Zukunft
Was das ATV angeht, so wurde bereits die Produktion weiterer ATVs eingestellt. Es wird nur fünf ATVs geben. Zwei sind bereits gestartet, ATV 3 soll am 9. März starten, ATV 4 hoffentlich im März oder April 2013 und ATV 5 soll 2014 starten.
Da das ATV-Programm 2014 ausläuft, sucht man bei der ESA zurzeit nach einer Möglichkeit, das Know How, welches man bei der Entwicklung des ATV gewonnen hat, weiter zu nutzen.

Da das ATV nur bis 2017 den ESA-Kostenanteil am Betrieb der ISS deckt, diskutiert die ESA derzeit mit der NASA, wie und in welcher Form man den Kostenanteil zum Betrieb der ISS von 2017-2020 entrichten kann.

Ein mögliche Option könnte der Bau eines Servicemoduls für das MPCV Orion der NASA sein. Dieses würde dann auf Basis des ATV-Service-Moduls entwickelt werden. Der Plan ist es, hier ein Service-Modul für die Nasa für den ersten SLS-Start zu bauen. Dieser noch unbemannte Testflug mit einer Orion-Kapsel soll eine Mondumrundung beinhalten. Dieses erste Service-Modul würde die ESA in Gegenleistung für den ISS-Support der Nasa noch schenken, jedes weitere Service-Modul müsste die Nasa entweder von der ESA kaufen oder ein eigenes Service-Modul neu entwickeln. Eine andere Möglichkeit wäre eine Kooperation der ESA in Nasas Explorationsprogramm, bei dem die ESA als kooperativen Anteil das Orion-Service-Modul beisteuern könnte.

Eine andere Option, die auf Basis der ATV-Technologie begonnen werden könnte und derzeit in der ESA diskutiert wird, ist die Entwicklung eines sogenannten “Versatile Autonomous Concept” was auf Deutsch so viel wie „Flexibles Autonomes Konzept“ heißt. Auch hier würde man auf Basis des ATV-Service-Moduls ein flexibles Service-Modul entwickeln, welches für noch festzulegende Aufgaben entwickelt werden soll. Zur Diskussion stehen der ISS-Resupply, eine unbemannte Forschungsplattform oder ein Service-Satellit.

Die NASA wäre im Fall eines ISS-Resupply nur an einem ATV-ähnlichen VAC interessiert. Bei einer Forschungsplattform käme es wahrscheinlich nur zu einer kleineren, freifliegenden Plattform oder nur zu Kurzmissionen. Mit einem Service-Satelliten könnte ein nicht mehr funktionsfähiger Satellit zum Deorbiten gebracht werden oder ein Satellit mit neuem Treibstoff befüllt werden.

Die Optionen werden von der ESA im Weiteren ausgearbeitet und sollen im November auf der ESA-Ministerratskonferenz zur Entscheidung gestellt werden. Diese Treffen finden alle vier Jahre statt, bei denen die vielen Programme und Missionen entschieden werden müssen. So ist auch noch die weitere Finanzierung des ISS-Betriebs von 2013-2020 zu besprechen.

Dabei sollen die Kosten für die ISS-Beteiligung deutlich gesenkt werden, um Mittel für andere Explorationsmissionen frei zu bekommen. Eine weitere Herausforderung hier wird die steigende Anzahl an internationalen Partnern sein, EU-Mitglieder genauso wie andere Raumfahrtagenturen und Industriepartner.

Ziel der ESA ist es, bis 2020 möglichst konkrete bemannte Explorationsmissionen durchzuführen und im Weiteren eine Zukunft nach der ISS zu gestalten.

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Der Beitrag Bemannte Raumfahrt bei der ESA – Ein Statusbericht erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Michael Stein. Quelle: ESA.

Neben den technischen Herausforderungen, die eine monatelange Reise zu unserem äußeren Nachbarplaneten und wieder zurück mit sich bringt, stellt der monatelange Aufenthalt in einer eng begrenzten künstlichen Umwelt auch ein Risiko für die physische und psychische Gesundheit der zukünftigen Mars-Raumfahrer dar. Um Erfahrungen auf diesem Gebiet sammeln zu können plant die ESA eine simulierte 520-tägige Mars-Mission, deren Ablauf und Herausforderungen für die Teilnehmer denen einer realen Reise zum Mars vergleichbar sein sollen.
In Zusammenarbeit mit dem „Russischen Institut für Biomedizinische Probleme“ (IBMP) sollen 2008 und 2009 insgesamt drei Studien mit je vier Teilnehmern durchgeführt werden: zwei 105-tägige Vorläuferstudien und anschließend eine 520-tägige Studie, die dann letztlich eine reale Mars-Reise simulieren wird. Dazu gehören für die Studienteilnehmer beengte Lebensverhältnisse, wie sie später an Bord eines realen Mars-Raumschiffs zu erwarten sein werden, die ausschließliche Ernährung durch „Astronautennahrung“, wie sie derzeit auf der ISS Verwendung findet, sowie die Simulation einer „Forschungsphase“ auf dem Mars. Auch die Kommunikation mit der Erde soll sich für die virtuellen Mars-Astronauten ähnlich umständlich wie in der Realität gestalten: Bis zu 40-minütige Signallaufzeiten werden eine Zwei-Wege-Kommunikation erheblich beeinträchtigen.

Die Auswahl der Studienteilnehmer wird sich an den Kriterien des realen Auswahlprozesses der ESA für ihre Astronauten anlehnen, allerdings wird dabei ein stärkeres Augenmerk auf psychologische Faktoren und die Stressfestigkeit der Kandidaten gelegt werden. Die Studien werden in einer Einrichtung nahe Moskau durchgeführt.

Interessenten können sich unter der Internet-Adresse http://www.spaceflight.esa.int/callforcandidates für die Teilnahme an diesem Forschungsprojekt bewerben. [Edit 2021: Link nicht mehr aktiv …]

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