Zurück ins einzigartige Schwebelabor

Mit jedem Tag wächst bei mir nun die Vorfreude, zur Raumstation zurückzukehren – und endlich beim Zähneputzen wieder den ein oder anderen Salto schlagen zu können…

Auch auf die Forschung dort oben freue ich mich. Denn auf der ISS leben wir Astronauten ja in einem extrem produktiven Labor: Rund 300 Experimente, aus Medizin und Physik etwa, Technik- und Lebenswissenschaften, werden im Durchschnitt auf jeder sechsmonatigen Mission von der Besatzung betreut. Selbst mit dem größten denkbaren Aufwand könnten die meisten von ihnen an keinem einzigen Ort auf dem Erdboden durchgeführt werden. Und die Erkenntnisse, die aus ihnen hervorgehen, sind nicht nur zur Vorbereitung von zukünftigen Mission ins All immens wichtig, sondern ebenso für den Alltag hier auf der Erde. Diese Kombination macht die Forschung im Orbit so wertvoll für jeden von uns – und für die Generationen, die auf uns folgen.

Installation des elektromagnetischen Levitators. Foto: ESA/NASA

An einigen Experimenten lässt sich dieser Nutzen besonders deutlich erkennen: Die physikalischen Eigenschaften von flüssigen Metalllegierungen zum Beispiel können wir auf der Erde nicht störungsfrei untersuchen. Sobald wir sie etwa in eine Schale gießen, gibt es auf Kristallebene schon Wechselwirkungen mit dem Gefäß. Man muss sie schweben lassen, und das geht für längere Zeit nur auf der ISS. Im „Elektromagnetischen Levitator“, einem besonderen Schmelzofen, den ich während der „BlueDot“-Mission im Columbus-Modul installiert habe, können wir präzise beobachten, wie die Legierungen sich verhalten. Dadurch bestimmen wir physikalische Eigenschaften, mit denen am Erdboden am Computer dann zukunftsträchtige, zum Beispiel besonders leichte, stabile Materialien berechnet und simuliert werden können. Wir machen im All also nicht die gesamte Forschung, sondern schließen nur genau jene kleinen, aber entscheidenden Wissenslücken, die uns auf der Erde wissenschaftlich blockieren.

In die Entwicklung von neuen, spritsparenden und zugleich leiseren Triebwerkschaufeln für Flugzeuge aus Titanaluminid zum Beispiel sind solche Mikrogravitations-Experimente schon eingeflossen. Bei der neuen Mission werden wir nun auch transparente Materialien erforschen, in die wir hineinschauen und so die Dynamik ihrer Kristallbildung mitverfolgen.

Wir erstellen probeweise auch winzige Halbleiter – was vielleicht helfen wird, auf der Erde die nächste Generation von Computerchips zu entwickeln. Wir messen, wie Schäume, die auf der Erde in kürzester Zeit durch die Schwerkraft zerfallen (wie in einem Bierglas), so konzipiert werden können, dass daraus stabile, ressourcensparende Werkstoffe hervorgehen können. Und wir erforschen die Quantenmechanik von extrem kalten Ansammlungen aus Atomen, so genannten „Bose-Einstein-Kondensaten“, die am Boden niemals lange genug stabil wären: Auch diese Erkenntnisse könnten uns bei der Entwicklung von neuen, revolutionären Computern entscheidend voranbringen.

Für die medizinische Forschung wiederum sind wir Astronauten oft unsere eigenen Versuchskaninchen: Studien zeigen, dass wir auf der Raumstation mit ähnlichen Schwierigkeiten zu kämpfen haben wie chronisch Erkrankte hier auf der Erde. Das Immunsystem wird geschwächt, in der Schwerelosigkeit drohen Muskel- und Knochenmasse verloren zu gehen; der Gleichgewichtssinn muss sich anpassen, ähnlich wie nach einem Schlaganfall.

Arbeit an der Handschuhbox. Foto: ESA/NASA

Da wir ansonsten aber ja völlig gesund sind, können wir auf der ISS gut erforschen, was dabei auf Zellebene genau geschieht und wie man dagegen vorgehen kann. Im „Brain-DTI“-Experiment zum Beispiel werden Kernspinaufnahmen unserer Gehirnstrukturen vor und nach der Mission miteinander verglichen. Wir nehmen Speichel-, Haar- und Blutproben, um die Veränderungen des Immunsystems nachzuverfolgen. Und in der Handschuhbox spritzen wir neue Wirkstoffe gegen Krebs in Tumorzellen, die schwerelos in den Proben treiben – was der Situation im menschlichen Körper weit besser entspricht als Versuche in einer Petrischale.

Auch für Langzeitmissionen im All, etwa zum Mond und zum Mars, wird es für Astronauten entscheidend sein, mit den medizinischen Herausforderungen der Schwerelosigkeit eigenständig zurecht zu kommen: genau wie mit den begrenzten Ressourcen, die ein Raumschiff dafür auf die Reise mitnehmen könnte. Auf der ISS recyceln wir schon sehr viel, den allergrößten Teil unserer Wasservorräte zum Beispiel. Trotzdem muss regelmäßig vom Boden aus Nachschub geliefert werden.

Wir haben noch kein Lebenserhaltungssystem, das gut genug wäre, um zum Mars zu fliegen: Die Stoffkreisläufe so weit zu schließen, ist verdammt schwer. Deshalb freut es mich ganz besonders, dass wir mit dem neuen „Photobioreaktor“, der bei unserer Horizons-Mission eingesetzt wird und mithilfe von Algen die Atemluft der Station besser aufbereitet, auf diesem Weg ein Stück weiter kommen: Auch auf der Erde wird es ein immer größeres Thema werden, begrenzte Ressourcen effizienter zu nutzen und zu recyceln.

Bei manchen anderen Experimenten unserer Mission ist auf den ersten Blick zwar schwerer zu überblicken, welcher konkrete Nutzen daraus hervorgehen könnte: Doch gerade diese Grundlagenforschung ist wichtig, denn mit solider Regelmäßigkeit ergeben sich dabei bahnbrechende Erkenntnisse, die niemand zuvor erwartet hatte.

Und so gehören zu den wichtigen Forschungsaufgaben meiner Mission auch die kleinen, scheinbar ganz einfachen Experimente, die ich für Studenten und Schüler an Bord der Raumstation durchführen werde. Schon während der BlueDot-Mission habe ich in der Schwerelosigkeit etwa Seifenblasen, Papierflieger und Kreisel ausprobiert und Filme dieser Versuche zum Boden geschickt. Bei der „Horizons“-Mission möchte ich daran anknüpfen. Denn womöglich ist das sogar das Wichtigste, das ich von meiner Mission aus dem Weltraum zurückbringen kann: die nächste Generation von Entdeckern zu inspirieren.

Ich würde mich freuen, wenn möglichst viele Jungen und Mädchen denken: „Das, was der da macht, kann ich auch schaffen – und wenn ich mich richtig anstrenge, vielleicht auch noch ein Stück mehr.“

Kinder wachsen mit ihren gedanklichen Möglichkeiten. Wenn dieser Funke in Astronauten, Wissenschaftlern und Ingenieuren von morgen zündet, habe ich meine Mission mit Erfolg erfüllt.

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