Faszination Raumfahrt ‑ Die Mission Astrolab

    Fachbeitrag Faszination Raumfahrt – Die Mission Astrolab Thomas Reiter Astronaut und Mitglied des Vorstandes des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt e. V.     Am 22. Dezember 2006 fand die Astrolab-Mission mit der Landung des Space Shuttle in Florida nach fast sechs Monaten im All ihr erfolgreiches Ende. Nicht nur während seines Weltraumausstieges hat sich der heutige Vorstand für Raumfahrtforschung und -entwicklung des DLR am Ausbau der ISS beteiligt, auch mit der Installation und Wartung von Anlagen und Einrichtungen an Bord der ISS. Im Verlauf des Fluges standen mehr als 30 Experimente auf dem Missionsplan, aus den Bereichen Medizin, Biologie und Materialwissenschaften. Die Mission begann mit dem Flug STS-121 der Raumfähre Discovery am 4. Juli 2006 und endete mit Flug STS-116 am 22. Dezember 2006. Während der fünf Monate dauernden Mission standen neben technischen Arbeiten auf der ISS, einem Außenbordeinsatz auch mehr als 30 wissenschaftliche Experimente auf dem Flugprogramm von Thomas Reiter. Bereits zwei Tage nach seiner Ankunft auf der Internationalen Raumstation übernahm Thomas Reiter seine Aufgaben als Flugingenieur in der 13. Langzeit-Besatzung (Expedition 13) und nach deren Rückkehr zur Erde innerhalb der Expedition 14. Auch die Erfahrungen bei Außenbordeinsätzen waren bald nach seiner Ankunft auf der Raumstation gefragt. Reiter unternahm bis dahin bereits zwei Außenbordeinsätze auf der russischen Raumstation Mir während seiner 179-tägigen Euromir 95 Mission vom 3. September 1995 bis 29. Februar 1996. 30 Tage nach seiner Ankunft auf der ISS war Thomas Reiter der europäische Astronaut mit der längsten Gesamtaufenthaltszeit im Weltraum. Für die Astrolab-Mission wurde erstmalig ein europäisches Wissenschaftsprogramm zusammengestellt, das auf eine Langzeitmission auf der Internationalen Raumstation zugeschnitten war. Die Inhalte des Programms, an dem wissenschaftliche Institute aus ganz Europa teilnahmen, reichten von Physiologie über komplexe Plasmaphysik bis hin zur Strahlungsdosimetrie. Weitere Aktivitäten bezogen sich auf Technologie-Demonstrationen, industrielle Experimente und Fragen der Ausbildung. Mit dem Flug STS-121 wurden drei in Europa entwickelte Experimentiereinrichtungen zur Internationalen Raumstation gebracht: die Laborgefriereinrichtung (MELFI), das Europäische Modulare Kultivationssystem (EMCS) und der elektrische Muskelstimulator (PEMS). Die Ankunft von Thomas Reiter bedeutete auch die Rückkehr von einer Langzeitmannschaft mit zwei Astronauten zu einem ständigen Aufenthalt von drei Personen auf der ISS. Nach dem Columbia-Unglück im Februar 2003 hatte es keine dreiköpfige Besatzung mehr gegeben. Der russische Kosmonaut und Kommandant der Internationalen Raumstation Pavel Vinogradov und NASA-Astronaut und ISS- Flugingenieur Jeffrey Williams waren vor Thomas Reiter mit Soyuz-Flug 12S am 30. März 2006 zur Raumstation geflogen. Die Rückkehr zur Drei-Personen-Mannschaft hatte die verfügbare Zeit zur Durchführung wissenschaftlicher Forschung auf der Station stark erhöht. Eine Premiere während der Astrolab-Mission war auch die Übernahme des Missionsbetriebes durch ein europäisches Kontrollzentrum, dem Columbus-Kontrollzentrum (Col-CC) am DLR-Standort Oberpfaffenhofen bei München. Dieses Kontrollzentrum ist seither der Knotenpunkt aller europäischen Aktivitäten auf der ISS, so auch für den Betrieb des europäischen Columbus-Labors. Zu den Aufgaben des Col-CC gehört die Unterstützung der Astronauten, als auch die Koordination mit den Missionskontrollzentren in Houston und Moskau, dem Europäischen Astronauten-Zentrum in Köln und verschiedenen Nutzerunterstützungszentren in ganz Europa. Die Astrolab-Mission hat unschätzbare Erfahrungen in der wissenschaftlichen Nutzung der Internationalen Raumstation gebracht.   STS-121 Astrolab Experimente Physiologie des Menschen CARD Es wurde nachgewiesen, dass die Einnahme von Salz bestimmte Herz-Kreislauf-Messwerte erhöhen kann, wie zum Beispiel das gesamte Blutvolumen, das vom Herzen während einer bestimmten Zeit gepumpt wird. Mit diesem Experiment wurde die Wirkung des erhöhten Blutvolumens nach erhöhter Salzeinnahme auf den Blutdruck, die Herzfrequenz, die Herzleistung und das neuroendokrine System untersucht. Cardiocog-2 Das Cardiocog-2 Experiment untersuchte die Wirkung der Schwerelosigkeit auf das Herz- Kreislaufsystem sowie die Wirkung von Stress auf kognitive und physiologische Reaktionen der Astronauten während der Mission. Die an Bord der ISS durchgeführten Messungen wurden mit Daten verglichen, die bei ähnlichen Bodenexperimenten mit ECG, und Messungen des Blutdrucks, der Atmung sowie Ultraschallmessungen erhoben wurden. Chromosome-2 Während des Raumflugs wurde die Mannschaft verschiedenen Arten von ionisierender Strahlung ausgesetzt. Um die genetischen Auswirkungen dieser Strahlung zu untersuchen, wurden die Änderung der Chromosomen und die Strahlungsempfindlichkeit der weißen Blutkörperchen der Astronauten gemessen. CULT Dieses Experiment war eine Studie kultureller Aspekte und der Führungsstile von Raumstationsbesatzungen. Fragebögen der Astronauten wurden im Hinblick auf die Dynamik ihrer Reaktion in Abhängigkeit von der Dauer des Fluges ausgewertet. Parallel dazu wurden Untersuchungen am Bodenpersonal durchgeführt. Die Ergebnisse könnten Empfehlungen zur Arbeit mit multinationalen Mannschaften erbringen. ETD Das Funktionieren unseres Gleichgewichtssystems hängt unter anderem von unseren Augen ab und das Verständnis ihrer Anpassung an Schwerelosigkeit kann wesentlich zum Verständnis der Raumkrankheit sowie der Bedingungen von Seekrankheit und Schwindel auf der Erde beitragen. Dieses Experiment konzentrierte sich auf die Untersuchung der Listingschen Ebene unter verschiedenen Schwerkraftbedingungen mit Hilfe des Eye Tracking Device (ETD), mit dem horizontale, vertikale und drehende Bewegungen des Auges sowie Bewegungen des Kopfes gemessen werden können. Immuno Das Ziel dieses Experiments war die Bestimmung von Veränderungen im Hinblick auf Stress und Immunreaktionen während und nach einem Aufenthalt auf der Internationalen Raumstation. Dies umfasst die Entnahme von Proben von Speichel, Blut und Urin zur Feststellung von Hormonen in Zusammenhang mit Stress sowie die Analyse von Blutzellen.   NOA1 Forschungen haben gezeigt, dass eine Erhöhung des ausgeatmeten Stickstoffoxids ein frühes und sicheres Zeichen für eine Entzündung der Luftwege, besonders bei Asthma, aber auch nach arbeitsbedingter Einatmung von Staub, ist. Dieses Experiment hat verbesserte Analysetechniken von Stickstoff in der ausgeatmeten Luft genutzt. Dabei wurden psychologische Reaktionen des Menschen unter Schwerelosigkeit untersucht. NOA2 Das Auftreten von Gasembolien im Blutkreislauf von Tauchern als Resultat der Dekompression ist bekannt und kann nach normalen Tauchgängen ohne subjektive Anzeichen der Taucherkrankheit auftreten. Nicht bekannt ist das Auftreten der Dekompressionskrankheit bei Astronauten im Zusammenhang mit einer Außenbordaktivität (EVA). Bei diesem Experiment wurde von den Astronauten eine einfache Ein- und Ausatmungsübung durchgeführt, jeweils so spät wie möglich vor der EVA-Vorbereitung und so früh wie möglich nach Abschluss der EVA. Eine erhöhte Stickstoffoxid- Ausatmung im Vergleich zum vorherigen Zustand würde die Existenz einer Gas-Embolie anzeigen. Biologie BASE Mit dem BASE (Bacterial Adaptation to Space Environments) Experiment sollte untersucht werden wie Bakterien auf unterschiedliche Parameter der Weltraumumgebung reagieren und sich daran anpassen. Auf der Basis der Ergebnisse haben Wissenschaftler festgestellt, wie solche Anpassungen das Potenzial erhöhen, die Weltraum-Wohnumgebung zu kontaminieren oder biologisch zu verschlechtern und damit die Gesundheit der Mannschaft in Gefahr zu bringen. LEUKIN Ziel dieses Experiments war die Untersuchung des Weges der Signalübertragung bei der Aktivierung von T-Lymphozyten. Der Schwerpunkt lag auf der Rolle des IL-II Rezeptors und in der Bestimmung seiner genetischen Expression. Dieses Experiment hat für ein besseres Verständnis der für die Immunabwehr in der Zelle verantwortlichen Mechanismen geführt. YING Dieses Experiment untersuchte den Einfluss der Schwerelosigkeit auf so genannte „Flo-Prozesse“: die Wechselwirkung zwischen Zellen und festen Oberflächen und das Zusammenwirken von Zellen in Flüssigkeiten bei Hefe-Zellen (Saccharo-myces cerevisiae). Das Gesamtziel ist die Gewinnung neuer Erkenntnisse über den Einfluss der Schwerkraft auf die Bildung organisierter Zellstrukturen, die von erheblicher Bedeutung für Grundlagenforschung, Industrie und Medizin sind. Strahlendosimetrie ALTCRISS ALTCRISS (Alteino Long Term Monitoring of Cosmic Rays on the International Space Station) ist ein Experiment, mit dem die Effekte der Abschirmung von kosmischen Strahlen untersucht werden, abhängig von Lage und Orientierung des Messgerätes und im Hinblick auf verschiedene   Abschirmungsmaterialien. Die erhaltenen Daten werden genutzt, um die Strahlenbelastung in einem Raumfahrtzeug besser zu verstehen und um eine wirksame Abschirmung bereitstellen zu können. Matroshka 2 Das ESA-Gerät Matroshka wurde am 27. Februar 2004 an der Außenhaut der ISS montiert, um die Strahlungsdosis zu ermitteln, der Astronauten während ihrer Außenbordeinsätze ausgesetzt sind. Es hat eine menschliche Form (Kopf und Torso) mit verschiedenen aktiven und passiven Strahlendosimetern.