Ortsbesuch
Einmal leben wie in einer Raumstation
Am 23. April schließt die schwere Tür von Modul M5 in der luft- und raumfahrtmedizinischen Forschungsanlage :envihab des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Geöffnet werden soll sie erst wieder 100 Tage später am 1. August. Sechs Freiwillige werden dann eine Isolationsstudie mit nur wenig Kontakt zur Außenwelt beendet haben. Sie haben in engen Kojen geschlafen und wissenschaftliche Experimente durchgeführt. Ihre Mahlzeiten haben sie in einer kleinen Küche ausschließlich mit einer Mikrowelle und einem Wasserkocher zubereitet. Unter der Dusche standen die Teilnehmerinnen und Teilnehmer in der ganzen Zeit nur für jeweils insgesamt 140 Minuten. Alles, um das Leben auf einer Raumstation zu simulieren. "Es werden spannende Tage", sagt Dr. Amelie Therre, die das Projekt SOLIS100 am DLR leitet.
SOLIS100 soll als Referenzstudie dienen
Bei SOLIS100 (Study Of Long-term Isolation) werden die Auswirkungen von 100 Tagen Isolation, Enge und Ressourcenbegrenzung auf Gesundheit, Leistungsfähigkeit und Wohlbefinden des Menschen untersucht. Die Studie, die das DLR für die Europäische Weltraumorganisation ESA durchführt, dient als bodengebundenes Pendant für zukünftige Langzeitmissionen zum Mond und Mars. "Sie ist etwas ganz Besonderes", so Therre, denn mit ihr werde ein Standard etabliert, der für alle weiteren Isolationsstudien der ESA als Referenzpunkt genutzt werden solle. Daher sei sie rein observativ angelegt und es erfolgten keine zusätzlichen Maßnahmen, die die Isolation verschärfen würden, wie etwa durch die Einführung einer Verzögerung in der Kommunikation mit Mission Control.
Wie sieht es in der irdischen Raumstation aus?
Die Raumstation besteht aus einem Hauptraum mit sechs Schlafkapseln, zwei Fitnessgeräten, einem Besprechungstisch und Arbeitsplätzen sowie davon abzweigenden weiteren kleineren Räumen (Lagerräume, Küche, Bad und Untersuchungszimmer). 130 Quadratmeter haben die sechs terrestrischen Astronautinnen und Astronauten zur Verfügung, so groß wie eine durchschnittliche 5-Zimmer-Wohnung. Zur Ressourcenbegrenzung gehört auch, dass sie nur zweimal pro Woche je fünf Minuten duschen dürfen. Rund um die Uhr werden sie von Kameras beobachtet – ausgenommen sind Bad und Schlafkapseln.
Der Tagesablauf der Crewmitglieder – S1 bis S6 genannt –, die aus 3.000 Bewerberinnen und Bewerbern ausgewählt wurden, wird sich am Alltag von Astronautinnen und Astronauten auf Weltraummission orientieren. Die Tage sind eng getaktet, wie ein beispielhafter Tagesablauf zeigt, der in der Raumstation hängt: Aufgestanden wird um sieben, die ersten Tests stehen schon vor dem Frühstück an. Direkt im Anschluss folgt die Lagebesprechung mit der Mission Control, denn die Kommunikationssituationen sollen jenen auf der Internationalen Raumstation ISS gleichen. Kurz darauf folgt eine Stunde Ausdauertraining auf einem der Fitnessgeräte. So geht es weiter durch den Tag, die erste gemeinsame Pause der Crew, in der nicht etwa gekocht oder gegessen werden muss, steht von 21.15 bis 22.15 Uhr auf dem Tagesplan, dann folgen dreißig Minuten weiterer Experimente, bevor der Tag auf der irdischen Raumstation um 23 Uhr endet.
Wie steht es um die Kommunikation während der Isolation?
Es darf den Testpersonen, die in wenigen Wochen in Modul M5 einziehen, bei ihrer Entscheidung für SOLIS100 nicht nur um die Aufwandsentschädigung von 23.000 Euro gehen, die sie für die vollständige Teilnahme an der Studie erhalten. Im Bewerbungsverfahren wurden Menschen gesucht, die eine intrinsische Motivation mitbringen und mit ihrer Teilnahme Raumfahrt und Wissenschaft helfen möchten.
Die ausgewählten internationalen Probandinnen und Probanden seien durchschnittlich um die 30 Jahre alt, erläutert Therre. Es seien "alles Menschen, die prinzipiell teamfähig sind und gut kommunizieren". Die Forschenden wollen die Gruppenprozesse und -dynamiken von Crews während einer langen Isolationszeit erfassen. Daher werde die Kommunikation der Crewmitglieder untereinander während der gemeinsamen Mahlzeiten oder bei Gruppenaufgaben analysiert. Einmal in der Woche dürften die Teilnehmerinnen und Teilnehmer für zwei Stunden mit ihren Familien per Videokonferenz sprechen, der Kontakt ist also nicht völlig unterbunden.
Auch wenn sie mit Konflikten innerhalb der Crew rechne, sei diese "sehr motiviert", so Therre. Manche strebten Karrieren als Raumfahrerinnen und Raumfahrer an, daher erwarte sie nicht, dass sie ihre Ziele durch negatives Verhalten riskieren würden. Trotzdem werde engmaschig überwacht, ob es beispielsweise zu psychischer Gewalt im Team kommt. Sie und ihre Kolleginnen und Kollegen seien in einem 3-Schicht-System rund um die Uhr im Hintergrund dabei. Und was passiert, wenn Teilnehmende sich körperlich näherkommen? Das würde weder gefördert, noch könne es verhindert werden, antwortet Therre. Verhütungsmittel seien allerdings Teil der Hygieneprodukte.
Ernährung und Experimente
Für das leibliche Wohl der Crew sorgt Christina-Ariadni Valagkouti, Expertin für Ernährung im Weltraum beim DLR. In einem Raum des Moduls werden alle Nahrungsmittel eingelagert sein, die die sechs Teilnehmenden während der Isolation benötigen – nicht angeboten werden frische Lebensmittel oder solche, die im Kühlschrank gelagert werden müssten. Die Ernährung sei hinsichtlich der Makro- und Mikronährstoffe auf die individuellen Bedarfe abgestimmt, damit niemand während der Studie ab- oder zunimmt, erläutert Studienleiterin Therre. "Die Probandinnen und Probanden können aus 14 unterschiedlichen Menüs auswählen, jedes dieser Menüs können sie bis zu achtmal essen", erklärt Valagkouti. Das, was sie gegessen haben, müssen sie schriftlich dokumentieren.
Ebenso sollen die terrestrischen Astronautinnen und Astronauten Experimente für 23 wissenschaftliche Teams durchführen: Sie machen kognitive Tests und erheben qualitative Daten in Form von Tagebüchern und Fragebögen, die etwa zum Thema Schlaf und der Stimmung ausgefüllt werden müssen. In einem Untersuchungsraum werden physiologische Tests gemacht: Die Sechs müssen sich gegenseitig Blut abnehmen und Untersuchungen durchführen wie EKG, EEG und KI-gestützten Ultraschall. In einem Minilabor werden die Blutproben durch die Teilnehmenden analysiert. Damit sie für die Tests vorbereitet sind, wird die Crew vor Beginn der Isolation von den jeweils verantwortlichen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern in der Durchführung ihrer Experimente trainiert. Die Studie soll auch überprüfen, ob die Versuche in einer Weltraumstation umsetzbar wären.
Nebenan werden die Folgen der Schwerelosigkeit untersucht
Während die Astronauten S1 bis S6 in ihrer Raumstation isoliert sind, startet ein paar Ecken weiter in Modul M3 des :envihab eine andere Studie, die die körperlichen Folgen der Schwerelosigkeit untersucht: Die sogenannte dritte Kampagne der Bettruhestudie Sensorimotor Countermeasure Study (SMC3) beobachtet 12 Probandinnen und Probanden, die 60 Tage im Bett liegen. Ihr Kopf ruht dabei sechs Grad tiefer als ihre Beine, damit sich ein Weltraum-Effekt mit Flüssigkeitsverschiebungen einstellt. Während der gesamten Studie muss stets eine Schulter der Testpersonen auf der Matratze bleiben.
Im Rahmen der Studie erforscht das DLR im Auftrag der NASA, warum Astronautinnen und Astronauten Koordinationsprobleme haben und was dagegen helfen kann. Die Methoden sollten möglichst klein und einfach umzusetzen sein, erläutert der verantwortliche Wissenschaftler Dr. Stefan Möstl vom DLR. In den insgesamt vier Kampagnen der Studie – SMC4 folgt im Jahr 2029 – verbringen 48 Probandinnen und Probanden jeweils drei Monate inklusive Vor- und Nachbereitung der Bettruhephase im :envihab.
Die aktuelle Kampagne lässt einen Teil der Probandinnen und Probanden liegend ein tägliches 30-minütiges EMS-Training (Elektromyostimulation) für ihre Beinmuskulatur absolvieren. Eine weitere Gruppe soll Gleichgewichtsübungen im Liegen mit Hilfe eines an die Wand montierten Wackelbretts machen. Die dritte Gruppe macht sowohl EMS- als auch Gleichgewichtstraining. Die verbleibenden Teilnehmenden bilden die Kontrollgruppe und liegen wirklich "nur" im Bett ohne weitere Übungen. Körperlich am anstrengendsten seien für alle terrestrischen Astronautinnen und Astronauten die ersten Tage, berichtet Studienleiter Möstl. Es könne durch das ständige Liegen und die Flüssigkeitsverschiebung in den Kopf beispielsweise zu Rücken- und Kopfschmerzen sowie Verdauungsproblemen kommen. Danach gewöhne sich der Körper aber an die veränderte Situation.
Was für Raumfahrtfaszination und Studie in Kauf genommen wird
Man fragt sich, warum jemand freiwillig eine solche Tortur über sich ergehen lässt. Die häufigsten Begründungen, die Möstl hört, seien Raumfahrtaffinität, Horizonterweiterung und Abenteuerlust oder Interesse an Forschungs- und Gesundheitsthemen. Wegen des Geldes – für die drei Monate erhalten Teilnehmerinnen und Teilnehmer eine Aufwandsentschädigung von 18.000 Euro – sollte man es nicht machen, so Möstl. Das würde niemanden über Durststrecken tragen: "Alle haben irgendwann einen kleinen Durchhänger". Es verblüfft nicht: Erneut werden die Probandinnen und Probanden rund um die Uhr von Kameras beobachtet und – falls sie tagsüber einschlafen sollten – sofort geweckt, da ansonsten der Schlafdruck in der Nacht nicht ausreiche und die Fitness am nächsten Morgen leide. Vieles ist standardisiert und strikt geregelt: Mahlzeiten werden abgewogen serviert und müssen komplett gegessen werden. Auch die Menge an Flüssigkeit, die getrunken wird, werde nachgehalten.
Überraschend viele wollen dennoch mitmachen, so berichtet es Möstl. Für eine Vorgängerstudie mit ebenfalls 48 Testpersonen hätten sich 7.000 Menschen beworben. Durch die zahlreichen Auswahlschritte, zu denen auch medizinische Untersuchungen und ein psychologisches Assessment gehören, würden es dann immer weniger.
Für diejenigen, die dabei sind, finden im April zwei Wochen lang Voruntersuchungen statt, dann folgen die 60 Tage im Liegen. Im Anschluss erhalten die Teilnehmerinnen und Teilnehmer noch ein zweiwöchiges Reha-Training, um – im wörtlichen Sinne – wieder auf die Beine zu kommen. Möstl betont, dass das Forschungsteam viel Wert auf Sicherheit lege und die Probandinnen und Probanden für Gehstrecken während der ersten Tage nach Ende der Studie einen Rollstuhl verwenden sollten. Björn, der vor einigen Jahren an einer dreißigtägigen Bettruhe-Studie teilgenommen hat, berichtet: "Schon am ersten Tag nach Ende der Bettruhe wurden die ersten Sprung- und Gleichgewichtstests gemacht. Man merkt dabei, dass alles wieder geht." Die Teilnehmenden der aktuellen Kampagne solle einen Hindernisparcours absolvieren, damit geprüft werden kann, mit welchem Training die geringsten Koordinationsprobleme erfolgen.
Gefühl der gemeinsamen Mission
Jede Kampagne koste mehrere Millionen Euro, erläutert Möstl. Kein Wunder, denn bis zu 150 Mitarbeitende seien in die Studie involviert – wenn auch nicht alle täglich ins Modul kämen. Einige führten dabei als Forscherinnen und Forscher die über 100 Tests und Experimente mit den Probandinnen und Probanden durch, andere kümmerten sich darum, dass die Teilnehmenden bestens betreut würden. Sie müssten auch nicht alleine in ihren Zimmern liegen, sondern könnten sich untereinander besuchen oder gemeinsam Zeit im Aufenthaltsraum verbringen, in den sie auf Liegen ebenso geschoben werden wie in die Dusche, den einzigen Ort, an dem die Probandinnen und Probanden nicht gefilmt werden. Trotzdem müsse auch im Liegen geduscht werden. Alles für die Wissenschaft und die Erfahrung, einen kleinen Anteil an der Weltraumforschung zu haben.
Bei den Abschlussgesprächen vorheriger Bettruhestudien würden zehn bis elf der zwölf Teilnehmenden angeben, dass sie es wieder tun würden. Einige kämen dann auch wirklich zurück. Björn berichtet, dass die gemeinsame Mission für ihn positive Folgen gehabt habe: Mit einigen anderen Teilnehmenden sei er immer noch in Kontakt. Während der Studie hätten sich Freundschaften gebildet, die bis heute anhielten. Auch Studienleiter Möstl bestätigt, dass das Gefühl, gemeinsam auf Mission zu sein, sehr prägend sei.
