Quelle: Charité.

11. November 2021 – Die Projekte beschäftigen sich mit der Überwachung der Körpertemperatur und der Muskeleigenschaften im All, einem verbesserten Training gegen Muskelabbau sowie veränderten Kontakten zwischen Zellen unter Schwerelosigkeit. Die einzelnen Experimente werden durch das nationale Raumfahrtprogramm der deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Zusammenarbeit mit der Europäischen Weltraumorganisation ESA koordiniert. Das DLR fördert die Projekte der Charité mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) von insgesamt über 1,5 Millionen Euro.

Am Donnerstagmorgen mitteleuropäischer Zeit hob die SpaceX-Trägerrakete vom Kennedy Space Center ab, dem Weltraumbahnhof der National Aeronautics and Space Administration (NASA) in Florida, USA. Die Mission „Cosmic Kiss“ bringt die vierköpfige Besatzung an Bord einer Crew-Dragon-Raumkapsel zur Internationalen Raumstation ISS, wo sie bis April 2022 bleiben soll. Auch der ESA-Astronaut Dr. Matthias Maurer ist – als 12. Deutscher im All und 4. Deutscher auf der ISS – Teil der Crew, neben drei US-amerikanischen Astronauten der NASA. Für ihn ist es der erste Raumflug, seit April 2020 bereitet er sich auf die Mission vor.

Der 51-jährige Materialwissenschaftler Dr. Maurer hat eine Reihe von Experimenten für den sechsmonatigen Aufenthalt eingeplant. Die deutsche Raumfahrtagentur im DLR ist für die Auswahl und Koordination der Experimente aus Deutschland verantwortlich, die bereits viele Stationen für die Erprobung durchlaufen haben – etwa auf Parabelflügen. Das beim DLR ansässige Columbus-Kontrollzentrum der Europäischen Weltraumorganisation ESA ist für die Planung und Durchführung der Experimente zuständig, die im europäischen Columbus-Modul auf der ISS erfolgen sollen. Unter den über 100 Experimenten, die Dr. Maurer dort durchführen wird, sind 35 mit deutscher Beteiligung. Sie reichen von Grundlagenforschung bis hin zu anwendungsorientierter Forschung in lebens-, natur- und materialwissenschaftlichen Bereichen. Mit an Bord sind auch vier Projekte, an deren Entwicklung die Charité beteiligt ist.

„Wegen der vorherrschenden Schwerelosigkeit bietet uns die ISS einmalige Bedingungen. Hier lassen sich biologische und physikalische Vorgänge weitgehend ohne Störeffekte untersuchen, wie es in keinem Labor auf der Erde möglich wäre. Wir freuen uns über diese Gelegenheit und sind sehr gespannt, wie sich die Projekte bewähren“, sagt Prof. Dr. Hanns-Christian Gunga, stellvertretender Direktor des Instituts für Physiologie der Charité und Sprecher des dort angesiedelten Zentrums für Weltraummedizin und Extreme Umwelten Berlin (ZWMB).

Die Projekte mit Beteiligung der Charité im Einzelnen:
Thermo-Mini
Die Physiologie des menschlichen Körpers ist an die Schwerkraft auf der Erde angepasst, so auch die Regulation der Körpertemperatur. Das Aufrechterhalten einer konstanten Körperkerntemperatur ist in der Schwerelosigkeit gestört, es kommt zu einem dauerhaften Temperaturanstieg – dem sogenannten Weltraumfieber. Damit Astronauten wie Dr. Maurer beim Sport oder bei Außenbordeinsätzen nicht überhitzen und ihre Gesundheit gefährden, wird im Projekt Thermo-Mini die Körperkerntemperatur und Tagesrhythmik durch einen miniaturisierten Thermosensor an einem Stirnband aufgezeichnet. Dieser sogenannte Wärmeflusssensor ermöglicht eine zuverlässige, schnelle und schmerzfreie Temperaturmessung kontinuierlich über einen längeren Zeitraum hinweg.

Die so gewonnenen Daten sollen klären, inwiefern der Mini-Thermosensor für einen Langzeiteinsatz im Weltall geeignet ist. Zukünftig könnten diese Messungen in die Standardüberwachung der Gesundheit von Astronautinnen und Astronauten aufgenommen werden. Aber auch in anderen extremen Arbeitssituationen – etwa in Bergwerken oder bei Feuerwehreinsätzen – könnten sie zum Einsatz kommen.

Myotones
Für die Besatzung der ISS ist ein geeignetes Muskelaufbautraining in der Schwerelosigkeit unabdingbar, um einem Abbau der Muskulatur und einer eingeschränkten körperlichen Leistungsfähigkeit vorzubeugen. Um Anzeichen eines Muskelabbaus nachvollziehen und entgegenwirken zu können, werden im Projekt Myotones die wichtigsten biophysikalischen Eigenschaften des Muskels dokumentiert. Während der gesamten Mission sowie davor und danach werden der Muskeltonus – also die Ruhespannung – sowie die Steifigkeit und Elastizität der ruhenden Muskulatur beim Astronauten kontinuierlich überwacht.

Für die Messungen verwendet der Astronaut das handliche Messgerät MyotonPRO, das etwa die Größe eines Smartphones hat. Mit dessen Hilfe können auf etwa zehn Hautmesspunkten am ganzen Körper die biophysikalischen Messparameter der darunterliegenden Strukturen wie Muskeln, Sehnen und Faszien – durch kurzes Aufsetzen eines kleinen Messfühlers – in Echtzeit ermittelt und gespeichert werden.

EasyMotion
Um das Muskeltraining während der Mission zu unterstützen, trägt der Astronaut für das Projekt EasyMotion während des Trainings auf der ISS einen speziell für die Raumfahrt qualifizierten Trainingsanzug. Durch die integrierten flachen Trocken-Elektroden wird die Muskulatur – durch sogenannte Elektro-Myo-Stimulation (EMS) mit kurzen niederfrequenten Impulsen – zusätzlich zu seinem Routinetraining unwillkürlich stimuliert. Auf diese Weise soll sich der Trainingserfolg in der Vorbereitung, während des Raumflugs sowie danach optimieren und die Trainingszeiten von derzeit etwa 2,5 Stunden pro Tag verkürzen lassen.

Wie die Muskeleigenschaften werden auch die Auswirkungen der EMS auf die Muskulatur im Zusammenhang mit dem gleichzeitig laufenden Myotones-Experiment alle 60 Tage gemessen. Die gesammelten Daten werden zeitnah zu einer Bodenstation der ESA in Toulouse, Frankreich, übermittelt und – zusammen mit dem Europäischen Astronautenzentrum (EAC) der ESA in Köln – durch das Team am ZWMB der Charité ausgewertet.

Cellbox-3
Für die Funktionsfähigkeit der Muskulatur ist der Zellkontakt zwischen Nerven- und Muskelzelle an der sogenannten neuromuskulären Synapse essenziell. Das Projekt NEMUCO/ Cellbox-3 untersucht die strukturellen und funktionellen Veränderungen dieser Zellkontakte. Dabei wird deren Neubildung in Zellkultur erstmalig unter Schwerelosigkeit erforscht.

In einem speziellen vollautomatischen Mikrolabor werden dafür dreidimensionale Zellkulturen von isolierten Nervenzellen zusammen mit jungen Muskelzellen gezüchtet und für mehrere Tage auf der ISS unter kontrollierten Kulturbedingungen gehalten. Die Zellen werden noch in Schwerelosigkeit fixiert und die Proben nach dem Rücktransport zur Erde an der Charité eingehend ausgewertet. Neben mikroskopischen Untersuchungen werden auch Sequenzierungen der RNA und Analysen des Proteoms – also der Gesamtheit der Proteine – der Zellen erfolgen. Die Erkenntnisse aus diesen Experimenten sollen helfen, die molekularen Abläufe bei der Versorgung der Muskeln durch die Nervenzellen besser zu verstehen.

Wieder zurück auf der Erde sollen die Projekte der Charité unter anderem dabei helfen, Rehabilitations- und Trainingsprogramme in Zukunft zu optimieren. „Muskeltonus und -steifigkeit sind wichtige Indikatoren der Muskelgesundheit und nicht zuletzt der körperlichen Fitness und physiologischen Leistungsfähigkeit des menschlichen Körpers – ob im Weltall oder auf der Erde“, sagt Prof. Dr. Dieter Blottner vom Institut für Integrative Neuroanatomie und vom ZWMB der Charité. „Die nichtinvasive und leicht zu handhabende digitale Technologie, die wir für unser Projekt Myotones einsetzen, könnte neben dem Einsatz in der Sportmedizin und Physiotherapie zukünftig Anwendung finden – etwa bei der klinischen Untersuchung von Personen mit Bewegungsstörungen, Skelettmuskelerkrankungen oder -verletzungen. Auf diese Weise könnte die digitale Technologie im klinischen Alltag eine objektive Begutachtung des aktuellen Gesundheitsstatus von Patientinnen und Patienten sowie eine Kontrolle ihres Therapieverlaufs gewährleisten.“

Projektförderung und Partner
Die Experimente im Rahmen der Projekte Thermo-Mini, Myotones, EasyMotion (EMS-TECH) und NEMUCO/ Cellbox-3 werden von der Deutschen Raumfahrtagentur im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) Bonn mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) finanziert. Die wissenschaftliche Leitung der Projekte übernimmt das Zentrum für Weltraummedizin und Extreme Umwelten Berlin (ZWMB) am Institut für Physiologie der Charité. Thermo-Mini wird durch Prof. Dr. Hanns-Christian Gunga wissenschaftlich geleitet. Der miniaturisierte Sensor wurde von der Firma Dräger GmbH und der Charité entwickelt und von der KORA Industrie-Elektronik GmbH für die Nutzung im Weltraum angepasst. Die Projekte Myotones und EasyMotion werden von Prof. Dr. Dieter Blottner wissenschaftlich geleitet. Die Universität Southampton in Großbritannien unterstützt das Projekt Myotones. Der hierbei miniaturisierte Sensor wurde von der estnischen Firma Myoton AS entwickelt und für die Nutzung im Weltraum angepasst. EasyMotion wird durch das Europäische Astronautenzentrum (EAC) der ESA in Köln begleitet. Das Trainingssystem EasyMotionSkin und die dazugehörige App wurde von der EMS GmbH für die Nutzung im Weltraum entwickelt. Die Firma OHB System AG hat das System für die Mission angepasst. Das Zellexperiment Cellbox-3 im Rahmen von NEMUCO wird durch Dr. Michele Salanova vom Institut für Integrative Neuroanatomie der Charité wissenschaftlich geleitet, während mit SHAPE ein weiteres Zellexperiment unter Leitung der Johann-Wolfgang-Goethe-Universität in Frankfurt am Main erfolgt. Cellbox-3 wird auf der ISS in den vollautomatischen Mikrolaboren der Firma yuri GmbH durchgeführt.

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Quelle: DLR.

11. November 2021 – Mit „Cosmic Kiss“ wird für ihn ein lang gehegter Wunsch wahr: Der gebürtige Saarländer Dr. Matthias Maurer ist als vierter Deutscher am 10. November 2021 um 21:03 Uhr Ortszeit (11. November 2021, 03:03 Uhr Mitteleuropäischer Zeit, MEZ) zur Internationalen Raumstation ISS aufgebrochen. Der 51-jährige Materialwissenschaftler aus St. Wendel ist seit Juli 2015 Mitglied des Astronautenkorps der Europäischen Weltraumorganisation ESA und wurde am 14. Dezember 2020 für seine erste ISS-Mission nominiert. Matthias Maurer ist zudem der zweite Europäer, der als Missions-Spezialist an Bord einer SpaceX-Dragon-Raumkapsel mit der Seriennummer 210 und dem Namen „Endurance“ (Ausdauer) des kommerziellen NASA-Crew-Programms gemeinsam mit den NASA-Astronauten Raja Chari (Kommandant), Thomas Marshburn (Pilot) und der NASA-Astronautin Kayla Barron (Mission-Spezialistin) zur Raumstation fliegt. Die vierköpfige Besatzung wird in acht Minuten und 48 Sekunden auf Orbitalhöhe und -geschwindigkeit gebracht, um ihre Reise zur Internationalen Raumstation anzutreten. In der Zwischenzeit soll die erste Stufe der Trägerrakete Falcon 9 zur Erde zurückkehren, um wiederverwendet zu werden.

Maurer ist Mitglied der ISS-Expedition 66 und soll voraussichtlich bis April 2022 auf der Raumstation leben und arbeiten. Mehr als 100 internationale Experimente, darunter 36 aus Deutschland, stehen auf seiner Agenda. Die Falcon-9-Rakete startete vom bekannten Launch-Pad 39 A am Kennedy Space Center der NASA auf Merrit Island (Florida). Diese Startrampe nutzte die US-Raumfahrtbehörde bereits in den 1960er-Jahren für ihr „Apollo“-Mondprogramm.

„Wir sind alle sehr ruhig, das ist sicher ein Erfolg des Trainings“, sagte Matthias Maurer wenige Tage vor seinem Start. „Wir sind sehr konzentriert. Wenn wir in der Kapsel sitzen, wird die Aufregung sicher kommen. Ich bin kein Superheld und möchte auch keiner sein, hinter meiner Arbeit stecken viele, viele Leute.“

Das Docking, also die Ankunft an der Raumstation, ist 22 Stunden nach dem Start für den 11. November, 19:10 Uhr Ortszeit (12. November 2021, 01:10 Uhr MEZ) vorgesehen und wird auf NASA-TV übertragen.

Experimente aus Deutschland im Gepäck
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist vielfältig in die Mission eingebunden: Die Deutsche Raumfahrtagentur im DLR mit Sitz in Bonn ist für die Auswahl und Koordination der Experimente und Beiträge deutscher Universitäten und Hochschulen sowie aus der Industrie verantwortlich. Ebenso führen DLR-Wissenschaftlerinnen und -Wissenschaftler eigene Experimente durch. Das Columbus-Kontrollzentrum der ESA, beheimatet im Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum des DLR im bayerischen Oberpfaffenhofen, ist verantwortlich für die Planung und Durchführung der Experimente, die im europäischen Columbus-Modul auf der Raumstation stattfinden. Von hier aus gehen die Daten der Experimente an die nationalen Nutzerkontrollzentren und von dort aus zu den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern und den beteiligten Partnern aus der Industrie.

„Die Internationale Raumstation ISS ist ein Ort, an dem sich einzigartige Möglichkeiten für die Wissenschaft ergeben. Astronauten leben und arbeiten auf der Raumstation unter den Bedingungen der Mikrogravitation“, erläutert die DLR-Vorstandsvorsitzende Prof. Dr.-Ing. Anke Kaysser-Pyzalla, „für Matthias Maurer ist jetzt für sechs Monate die Raumstation sein Zuhause. Er wird einen großen Teil seiner Zeit wissenschaftlichen Arbeiten in den Bereichen Humanphysiologie, Physik, Biologie, Materialwissenschaften und Strahlenschutz widmen. Allein 36 seiner Experimente kommen aus Deutschland. Dazu gehören auch Technologien, die die Art und Weise, wie wir auf der Erde leben und arbeiten, verändern werden.“

Die deutschen Experimente der „Cosmic Kiss“-Mission umfassen Grundlagenforschung wie anwendungsorientierte Wissenschaft und Technologietests aus den Bereichen Lebens- und Materialwissenschaften, Physik, Medizin, Künstliche Intelligenz oder Erdbeobachtung. Zudem steht ein umfangreiches Nachwuchs-Programm für Schülerinnen und Schüler auf der Agenda von Matthias Maurer.

„Matthias Maurer ist der zwölfte deutsche Astronaut im Weltraum und einer von aktuell sieben aktiven Astronautinnen und Astronauten der ESA. Er plant mehr als 100 wissenschaftliche Versuche, spannend sind sie alle und im Fokus steht vor allem auch der Nutzen und die Wertschöpfung durch die Experimente für uns Menschen auf der Erde. Im Zeichen der Pandemie geht es zum Beispiel darum, in der Schwerelosigkeit Oberflächen zu entwickeln, die das Wachstum von Keimen und Bakterien hemmen. Wenn wir das hinbekommen, sehe ich Anwendungen in Krankenhäusern und im öffentlichen Raum. In einem weiteren Experiment geht es um einen Sportanzug, der mit Elektroschocks Muskel- und Knochenschwund reduziert. So ein Anzug ist für Astronauten wichtig, kann aber auch vielen Millionen Menschen auf der Erde helfen, beispielsweise in der Physiotherapie“, betont Dr. Walther Pelzer, DLR-Vorstandsmitglied und Leiter der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR, die im Auftrag der Bundesregierung die deutschen ESA-Beiträge verantwortet. Deutschland ist innerhalb der ESA der größte Beitragszahler für das ISS-Programm.

Forschung im All für die Menschen auf der Erde
Im Gepäck von „Crew-3“ sind auch weitere „Cosmic Kiss“-Experimente aus Deutschland: Das Experiment DOSIS 3D misst bereits seit 2012 die Strahlung innerhalb und außerhalb der ISS. Für DOSIS 3D MINI wird nun zusätzlich zu den Detektoren, die im europäischen Columbus-Labor montiert sind, ein zweiter Satz von Detektoren mit Matthias Maurer zur ISS fliegen. Diese neuen Detektoren sollen von Maurer u.a. auch im russischen Teil der ISS installiert werden, insgesamt kann dann an 21 Stellen auf der ISS gemessen werden und ein 3D-Modell der Strahlenbelastung auf der Raumstation generiert werden. Die wissenschaftliche Leitung von DOSIS 3D liegt beim DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln.

Bei „Easy Motion“ – EMS geht es um einen speziellen Anzug, der die Astronauten auf der ISS beim täglichen Sporttraining unterstützen soll: Denn wir können uns nur fortbewegen, weil Muskeln in Rumpf und Gliedmaßen unserem Körper Stabilität verleihen. Dabei arbeiten sie auf der Erde gegen die Schwerkraft und trainieren sich so selbst. Um Muskelschwund und den dadurch bedingten Knochenabbau in Schwerelosigkeit zu verhindern, ist Elektro-Muskel-Stimulation (EMS) eine moderne Trainingsmethode, bei der Muskelpartien durch schwache Stromimpulse angespannt werden. Wird diese erhöhte Grundspannung mit einem gezielten Muskeltraining kombiniert, kann das den Erfolg deutlich erhöhen. An Bord der ISS wird Matthias Maurer erstmals mit einem speziellen EMS-Anzug sein Trainingsprogramm verbessern, das aus Laufen, Radfahren und Krafttraining besteht. Die wissenschaftliche Leitung des Projekts liegt bei der Charité Universitätsmedizin Berlin.

Ebenfalls aus der Humanphysiologie stammt das Experiment „Thermo-Mini“, das zum großen Teil bereits mit SpaceX-23 am 29. August 2021 zur Raumstation gebracht worden ist: Ein längerer Aufenthalt im Weltall führt zu einem dauerhaften Anstieg der Körperkerntemperatur. Dieses „Space Fever“ ist eine potenzielle Gefahr für die Gesundheit der Astronautinnen und Astronauten – vor allem bei Sport und Außenbordeinsätzen. Mit Thermo-Mini werden bei Matthias Maurer die Körperkerntemperatur und zirkadiane Rhythmik durch einen miniaturisierten Thermosensor nicht-invasiv an der Stirn aufgezeichnet. Die gewonnen Daten sollen Erkenntnislücken schließen und vor allem beweisen, dass der Mini-Thermosensor für den Langzeiteinsatz im Weltraum geeignet ist. Auf der Erde kann der Minisensor in extremen Umgebungen wie in Bergwerken und bei Feuerwehreinsätzen aber auch im Krankenhaus angewendet werden. Thermo-Mini wird im Auftrag der Deutschen Raumfahrtagentur im DLR mit Mitteln des Bundesministeriums für Wirtschaft und Energie (BMWi) organisiert. Wissenschaftlich geleitet wird das Projekt vom Zentrum für Weltraummedizin an der Berliner Charité. Der miniaturisierte Sensor, kommerziell von Dräger GmbH erhältlich, wurde von der KORA Industrie-Elektronik GmbH für die Nutzung im Weltraum angepasst. Matthias Maurer trägt bei seinem Flug zur ISS das Stirnband von Thermo-Mini.

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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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