Bettruhestudie AGBRESA: Der Einfluss künstlicher Schwerkraft auf die Gesundheit von Astronauten
Am 25. März 2019 startet die erste gemeinsame Langzeit-Bettruhestudie der Europäischen Weltraumorganisation ESA, der US-amerikanischen Weltraumbehörde NASA und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Die jeweils 12 weiblichen und männlichen Probanden werden im Rahmen der Studie 60 Tage lang liegen, um die Auswirkungen von künstlicher Schwerkraft auf die Gesundheit von Astronauten zu untersuchen.
Durchgeführt wird die Langzeit-Bettruhestudie in der Forschungseinrichtung :envihab des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und ist die erste ihrer Art, die in Zusammenarbeit zwischen beiden Einrichtungen durchgeführt wird. Erstmalig wird auch die Kurzarm-Humanzentrifuge des DLR eingesetzt, um die Schwerkraft – zumindest zeitweise - für die Teilnehmer nachzuahmen und zu prüfen, inwieweit sie sich als Maßnahme gegen die Veränderungen in der Schwerelosigkeit eignet.
Wie leicht oder schwer fällt es den Teilnehmern, 60 Tage im Bett liegenzubleiben? Und welche Relevanz hat die künstliche Schwerkraft für die Weltraumforschung? Während die Vorbereitungen in vollem Gange sind, bringen wir Euch hinter die Kulissen dieser einzigartigen Studie.
Ein Traumjob
Bettruhestudien werden durchgeführt, um einige der Veränderungen nachzuvollziehen, die der menschliche Körper in der Schwerelosigkeit des Weltraums durchlebt. Im Weltraum werden die Knochen und Muskeln schwächer, weil es keine Schwerkraft gibt, die man überwinden muss.
Derzeit müssen sich Astronauten bis zu 2,5 Stunden täglich an Bord der Internationalen Raumstation sportlich betätigen. Außerdem müssen sie eine ausgewogene Ernährung einhalten, um die Auswirkungen der Schwerelosigkeit zu mildern. Wissenschaftler gehen davon aus, dass künstliche Schwerkraft bei längerfristigen Missionen entscheidend als mögliche Maßnahme gegen die negativen Effekte der Schwerelosigkeit auf den menschlichen Organismus eingesetzt werden könnte.
Es mag vielleicht erholsam klingen, aber für die beteiligten Probanden werden die 60 Tage, die sie dauerhaft im Bett liegen sollen, sicherlich herausfordernd sein. Dazu kommen inklusive Eingewöhnungs- und Erholungsphase 29 Tage hinzu.
Während des gesamten Studienverlaufs verbleiben alle 24 Teilnehmer bei :envihab auf dem DLR-Campus. Dort liegen sie in Betten mit einem um 6° geneigten Kopfteil und müssen sicherstellen, dass eine ihrer Schultern jederzeit die Matratze berührt. Damit soll die Verlagerung der Körperflüssigkeiten sichergestellt werden.
Die Forscher werden Veränderungen und Testtechniken von der Ernährung bis hin zu körperlichen Betätigungen untersuchen, die durch den Zufluss des Blutes in ihre Köpfe und den Muskelabbau aufgrund der Unterbeanspruchung ausgelöst werden. Die künstliche Schwerkraft ist eine der Techniken, die im Mittelpunkt der Untersuchung steht.
Schwerkraft nachahmen
Einmal täglich werden einige Probanden im Liegen auf der Kurzarm-Zentrifuge in der Forschungsanlage des DLR :envihab gedreht. Damit wird der Blutfluss zu ihren Füßen gefördert und die Forscher können das Potenzial der künstlichen Schwerkraft bei der Bekämpfung der negativen Auswirkungen der Schwerelosigkeit erkunden.
Die Intensität der Zentrifugalkraft kann an jede Person entsprechend ihrer Größe angepasst werden. Sie lässt sich auch so einstellen, dass die Probanden um ihren Kopf oder ihre Brust gesponnen werden. Eine solche Positionsänderung könnte weitreichende Folgen für die Rehabilitation haben. Allerdings sind die Folgen derzeit unbekannt, da es sich um einen neuen Bereich handelt.
Im Laufe der Studie werden verschiedene Experimente in Bezug auf Herz-Kreislauf-Funktion, Gleichgewicht und Muskelkraft, Stoffwechsel und kognitive Leistungsfähigkeit durchgeführt. Sieben dieser Experimente werden von europäischen Forschungsgruppen umgesetzt, um die Ergebnisse anschließend auf der Internationalen Raumstation bei zukünftigen Missionen zu validieren.
Internationale Zusammenarbeit
ESA-Wissenschaftskoordinatorin Jennifer Ngo-Anh weist darauf hin, dass der internationale Charakter der Langzeit-Bettruhestudie die internationale Zusammenarbeit widerspiegelt, die bei künftigen Langzeitmissionen wie zum Mond notwendig sind.
"Um sichere und nachhaltige Langzeitmissionen zu ermöglichen, müssen verschiedene gesundheitsgefährdende Risiken für die Astronauten minimiert werden. Die AGBRESA- Studie ermöglicht es uns, Muskelschwund durch die Schwerelosigkeit, aber auch andere Belastungen wie kosmische Strahlung, Isolation und räumliche Einschränkungen zu erforschen. "
