Astronaut Luca Parmitano ist auch als Forschungsobjekt unterwegs
Wachwechsel auf der ISS: Drei neue Astronauten komplettieren die Besatzung im Weltall für das nächste halbe Jahr. Der Italiener Luca Parmitano ist der erste vollständig im Kölner Astronauten-Zentrum ausgebildete Astronaut – und selbst Forschungsobjekt der Mission „Volare“.
Vorbereitungen für den Start der Mission "Volare": Im Weltraumbahnhof Baikonur in Kasachstan wird die Sojus-Rakete am Abend des 28. Mai zum Startplatz gerollt.
Foto: NASA
Gestern, am späten Abend des 28. Mai um exakt 22:32 Uhr, startete vom kasachischen Weltraumbahnhof Baikonur die Mission „Volare“ – das ist italienisch und heißt übersetzt fliegen – zur Internationalen Raumstation ISS. An Bord sind drei neue Besatzungsmitglieder für die ISS. Einer davon ist Luca Parmitano, ein 37-jähriger italienischer Astronaut. Parmitano ist der erste Astronaut, der seine Grundausbildung für das Leben im All komplett im Köln-Porzer Astronauten-Zentrum absolviert hat.
Der Vater zweier Töchter und ehemalige Kampfpilot ist dort oben an Bord der ISS einerseits Experimentbetreuer im Weltall und andererseits Experiment im Weltall. Einerseits betreut er die mehr als 30 deutschen Experimente, die entweder vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) durchgeführt oder über das DLR-Raumfahrtmanagement gefördert und betreut werden. Andererseits sind seine Muskeln, seine Haut, seine innere Uhr und auch die Strahlendosis, der er bei seiner Arbeit im Forschungslabor Columbus ausgesetzt sein wird, für die Wissenschaftler von großem Interesse. Er soll der Internationalen Raumfahrt Ergebnisse liefern, die für die Reise zum Mars in einer fernen Zukunft relevant sind.
Erst der zweite Expressflug zur Raumstation
Der Flug hoch zur ISS dauert gerade einmal sechs Stunden. Zum Vergleich: Wer zum Beispiel von Köln nach Sydney in Australien fliegt, ist 24 Stunden in der Luft. Noch bis vor kurzem dauerte auch die Reise zur ISS fast zwei Tage. Die Sojus-Kapsel mit den drei Raumfahrern an Bord ist erst der zweite Expressflug ins All. Im Weltraum ticken die Uhren der Geschwindigkeit eben ein wenig schneller und so docken die US-Astronautin Karen Nyberg, der russische Kosmonaut Fjodor Jurtschichin und das Versuchskaninchen im Dienste der Wissenschaft, Luca Parmitano, schon nach vier Erdumrundungen an der ISS in rund 410 Kilometern über der Erdoberfläche an. Dann beginnen für den italienischen Astronauten sechs arbeitsreiche Monate in der Schwerelosigkeit und jede Menge Experimente mit seinem muskelgestählten Körper, der in der Schwerelosigkeit extrem schnell abbaut.
Suche nach der Ursache für Muskelschwund
Es ist ein Fakt, dessen wirkliche Ursache bislang noch nicht bekannt ist: Im Weltall verlieren die Muskeln nicht nur Volumen, sondern vor allem überproportional ihre Kraft – trotz regelmäßigem Training. „Mit dem Experiment Scarolab wollen wir herausfinden, warum die Muskelkraft in Schwerelosigkeit so extrem nachlässt“, erläutert Projektleiter Jörn Rittweger vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin. „Entweder wird jede einzelne Muskelfaser schwächer oder der gesamte Muskel verändert seinen Aufbau.“ Dies sind mögliche Erklärungsansätze für Muskelschwund sowohl im All als auch auf der Erde. Luca Parmitanos Gewebeprobe aus einem Muskel, die ihm vor dem Abflug zur ISS entnommen worden ist, soll nun Licht in das Dunkel des Muskelschwundes bringen. Mit umfangreichen Vergleichsmessungen vor und nach dem sechsmonatigen Aufenthalt des Italieners im All will das Team herausfinden, warum die Kraft der Muskeln so schnell nachlässt.
Für sechs Monate im Weltall: Der europäische Astronaut Luca Parmitano (r.) wird gemeinsam mit der amerikanischen Astronauten Karen Nyberg (l.) und dem russischen Kosmonauten Fjodor Jurtschichin auf der Internationalen Raumstation ISS leben und arbeiten.
Quelle: ESA
Astronaut Luca Parmitano ist vom Studium her Politikwissenschaftler, also naturwissenschaftlich eher unbelastet. Deshalb ist er auch ganz froh über die rege Kommunikation mit den verschiedenen Teams der Wissenschaftler. „Wir bekommen so viele Hintergrundinformationen, wie wir wollen. Wir telefonieren oder mailen, wir treffen die Wissenschaftler und können Fragen stellen. Das ist sehr interessant – vor allem für mich, weil ich nicht so einen wissenschaftlichen Hintergrund habe.“ Aber neugierig ist er und deshalb hat er sich für alle physiologischen Experimente gemeldet. „Was wir heute über die Physiologie im Weltraum lernen, also über das, was mit unserem Körper in Schwerelosigkeit geschieht, ist absolut unverzichtbares Wissen für Missionen in der Zukunft. Also ich freue mich persönlich vor allem auf die Versuche, die irgendwie mit dieser Art von Forschung, mit der Weltraum-Physiologie, zusammenhängen.“
Abschirmung vor kosmischen Strahlen optimieren
Während der Politikwissenschaftler im All die ganzen Experimente betreut, messen 13 Detektorpakete die Strahlenbelastung in seiner Umgebung. Denn dort oben in rund 400 Kilometer Höhe gibt es eine enorm hohe Dosis kosmischer Strahlung. Und die lässt sich nicht vom Metall der Außenhaut der Raumstation abhalten. Bereits seit einem Jahr analysieren die Geräte des Experiments DOSIS 3D des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin, wie hoch die Strahlenbelastung im fliegenden Labor ist. Es geht den Wissenschaftlern in diesem Experiment darum, aus den Daten eine dreidimensionale Karte der Strahlenbelastung in der ISS zu erzeugen. Das Ziel ist herauszufinden, wie eine optimale Abschirmung vor diesen gefährlichen kosmischen Strahlen hergestellt werden kann. Auch in diesem Experiment geht es letztlich um spätere bemannte Missionen in die Tiefen des Alls, zum Beispiel zum Mars.
Riesenproblem Haut
Deshalb untersuchen Forscher der Universität Witten Herdecke beispielsweise die Alterung der Haut des Italieners. „Die Auswirkungen eines so langen Fluges wie zum Mars auf den Körper kennen wir noch nicht“, erklärt Dr. Katrin Stang, Projektleiterin im DLR-Raumfahrtmanagement: „Aber wenn sich an der Haut etwas verändern würde, wäre es dort am einfachsten zu messen und man kann rückschließen, dass sich auch Muskeln, Herz oder Lunge verändern könnten.“ Schon einmal im Jahre 2006 hatte das Institut für Experimentelle Dermatologie/DermaTronnier ähnliche Messungen im Weltraum vorgenommen, damals an einem deutschen Astronauten. Das Ergebnis: Die Haut war während der Mission wie im Zeitraffer gealtert. Die Oberflächenstruktur, die sogenannte Hautfelderung, wurde gröber, die Elastizität nahm ab und tiefere Hautschichten alterten ebenfalls.
„Studien der amerikanischen Weltraumbehörde NASA zeigen, dass Hautprobleme weit vorne auf der Rangliste gesundheitlicher Probleme im All stehen“, berichtet Katrin Stang vom DLR-Raumfahrtmanagement. Trockene oder schuppige Haut und Juckreiz belasten – nach Kopfschmerzen und Gleichgewichtsstörungen – die Astronauten im Weltraum besonders. Seit dem 29. März ist der „Koffer aus Witten“ mit den speziellen Messinstrumenten bereits oben an Bord der ISS, eine Sojusrakete hatte ihn dort angeliefert. Die Professorin Dr. Ulrike Heinrich vom Institut für Experimentelle Dermatologie/DermaTronnier erklärt den Ablauf der Messungen: „Mit speziellen Messmethoden prüfen wir den Feuchtegehalt und den Wasserverlust der Haut. Eine spezielle Kamera dokumentiert die Veränderungen der Hautoberfläche.“
Grundlagenforschung für die Automobilindustrie in 410 Kilometer Höhe
Doch Luca Parmitano ist auch für ganz irdische Fragestellungen im Weltraumeinsatz. So wird er für die Materialphysiker die Öfen der Raumstation bedienen. In diesen Öfen werden verschiedene Aluminiumlegierungen in der Schwerelosigkeit aufgeschmolzen und anschließend wieder kristallisiert. Diese erstarrten Proben werden dann nach ihrer Rückkehr auf die Erde von Wissenschaftlern am DLR-Institut für Materialphysik im Weltraum untersucht. Für das Experiment ICAST beispielsweise analysieren internationale Forscher um den DLR-Wissenschaftler Lorenz Ratke Aluminiumlegierungen mit einem kleinen Eisenanteil. „Gerade Eisen sorgt dafür, dass Aluminium bruchanfällig wird, weil es im Inneren eine Art hauchdünne Platten bildet“, erklärt Radke.
Es ist natürlich Grundlagenforschung. Denn wenn man solche Prozesse besser versteht, dann könnten mit diesem Wissen beispielsweise die industriellen Gießprozesse in der Automobilindustrie optimiert werden. Astronaut Parmitano sieht diese eher technologisch ausgerichteten Experimente im All eher patriotisch: „Zum Beispiel ‚Green Air‘, ein Forschungsprojekt zu Biokraftstoffen. Die Studie wird sich darauf konzentrieren, wie die giftigen Überreste der Verbrennung reduziert werden können. Es ist ein italienisches Experiment und ich bin sehr stolz darauf.“
Station in Oberpfaffenhofen ist rund um die Uhr besetzt
Parmitano ist sich durchaus bewusst, dass bei seiner All-Mission Helfer unten auf der Erde von großer Bedeutung sind. „Wir hängen von diesen Menschen ab! Ich wäre nicht in der Lage, meine Arbeit zu tun, wenn es nicht die Unterstützung all dieser Menschen gäbe. Sie sind fast unsichtbar hinter den Kulissen, aber sie sind sehr wichtig, wenn nicht sogar wichtiger als die Astronauten, die all die Sichtbarkeit bekommen.“
Blick in einen Kontrollraum des deutschen Raumfahrtkontrollzentrums (GSOC) in Oberpfaffenhofen bei München. Es gehört zum DLR Raumflugbetrieb und Astronautentraining, der zentralen Einrichtung für die Durchführung von Raumflugmissionen in Deutschland.
Quelle: DLR
All diese Unterstützer sitzen im DLR Oberpfaffenhofen. Und zwar rund um die Uhr, an sieben Tagen in der Woche. Jeden Morgen und jeden Abend spricht das Team des Deutschen Raumfahrtkontrollzentrums mit der Besatzung der ISS. „Wir diskutieren die anstehenden Aufgaben für den Tag, Änderungen, auf die sich Luca Parmitano bei seiner Arbeit einstellen muss, und am Abend dann vielleicht noch offene Fragen, die wir an die Astronauten haben – wir sind regelmäßig in Kontakt“, sagt Thomas Uhlig, einer der Flugdirektoren im Columbus-Kontrollzentrum.
Geburtstag im Orbit
Parmitano wird seinen 38. Geburtstag am 27. September mit Blick auf den blauen Planeten verbringen dürfen. Denn seine Rückkehr zur Erde steht erst am 10. November an. Dann soll der Italiener, der sich gegen 8413 andere Bewerber durchgesetzt hat, mit seinen zwei Teampartnern nach 166 Tagen Forschung im Weltall und mehreren Weltraumspaziergängen zur Erde zurückkehren. „Ich bin sicher: Ich werde mit einer Erinnerung an etwas zurückkehren, die mich für das Leben verändert“, schwärmt der Astronaut: „Ich freue mich darauf, diese Erfahrung zu genießen, dort oben zu sein und mir einen Traum zu erfüllen, den ich schon so eine lange Zeit habe.“
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