Die neueste internationale Gruppe, die die hypergravitätserzeugende Zentrifuge mit großem Durchmesser der ESA einsetzt, ist ein rein weibliches Team aus Bolivien, dessen Zugang von den Vereinten Nationen und der ESA gesponsert wird. Die Forscher untersuchen, ob die hohe Schwerkraft bei Raketenstarts zu der Anämie beitragen könnte, unter der viele Astronauten im Weltraum leiden.
Das LDC befindet sich im ESTEC-Technikzentrum der ESA in den Niederlanden und ist eine vierarmige Zentrifuge mit 8 m Durchmesser, die Forschern wochen- oder monatelang Zugang zu einem Hypergravitationsbereich bis zum 20-fachen der Erdgravitation ermöglicht.
Der Zugang zum LDC wurde über HyperGES arrangiert, Teil der Initiative „Zugang zum Weltraum für alle“, die von der ESA und dem Büro der Vereinten Nationen für Weltraumangelegenheiten (UNOOSA) gefördert wird.
In ihrer Höchstgeschwindigkeit rotiert die Zentrifuge mit bis zu 67 Umdrehungen pro Minute, wobei ihre sechs Gondeln an verschiedenen Stellen entlang ihrer Arme ein Gewicht von 130 kg haben und jeweils 80 kg Nutzlast aufnehmen können.
Das fünfköpfige, rein weibliche Team der Universidad Católica Boliviana „San Pablo“ in La Paz, Bolivien, hat zwei Wochen lang die Auswirkungen der Hypergravitation auf rote Blutkörperchen untersucht.
Es ist bekannt, dass Astronauten im Weltraum zahlreichen gesundheitsschädlichen Auswirkungen ausgesetzt sind. Zu ihnen zählt seit den Anfängen des Orbitalflugs eine Anämie, die zu Schwindel und Schwäche führen kann.
Jüngste Forschungsergebnisse zeigen, dass diese Anämie mit einer „Hämolyse“ zusammenhängt, bei der rote Blutkörperchen viel schneller zerstört werden als bei der üblichen Wiederverwertung alter und beschädigter Zellen. Diese Erkenntnis wurde zum Ausgangspunkt für die Forschung des Teams.
Teamleiterin Dr. Georgina Chávez erklärt: „Im Rahmen eines Biologieunterrichts habe ich eine sehr einfache Aufgabe gestellt, die viele Leute in der Schule machen würden: Testen, wie sich Osmose auf rote Blutkörperchen auswirkt. Indem ich eine „hypotonische“ Lösung mit niedrigem Salzgehalt in die umgebende Flüssigkeit gebe die roten Blutkörperchen, dann dringt Wasser in die Zellen ein und sie platzen schließlich. Wir haben das Papier darin gesehen Natur über die hämolytische Anämie, unter der Astronauten leiden, und die Parallelen zu unseren Tests haben unser Interesse geweckt. Es ist möglich, dass die Hypergravitation dazu führt, dass Zellmembranen brüchig werden, was zu einer Hämolyse führt.
Die Großzentrifuge der ESA befindet sich im ESTEC-Technikzentrum der ESA in den Niederlanden. Das LDC ist eine vierarmige Zentrifuge mit einem Durchmesser von 8 m, die Forschern wochen- oder monatelang Zugang zu einem Hypergravitationsbereich bis zum 20-fachen der Erdgravitation bietet. In ihrer Höchstgeschwindigkeit rotiert die Zentrifuge mit bis zu 67 Umdrehungen pro Minute, wobei ihre sechs Gondeln an verschiedenen Stellen entlang ihrer Arme ein Gewicht von 130 kg haben und jeweils 80 kg Nutzlast aufnehmen können. Bildnachweis: UNOOSA
„Es ist allgemein bekannt, dass sich die Verteilung der Körperflüssigkeit in der Schwerelosigkeit ändert, sodass dies möglicherweise die gleiche Art der Zerstörung roter Blutkörperchen begünstigt. Die meisten vorhandenen Studien wurden jedoch in der Schwerelosigkeit durchgeführt. Wir dachten, dass Astronauten tatsächlich durchkommen.“ zwei große körperliche Veränderungen während des Raumflugs: Um in die Mikrogravitation zu gelangen, erleben sie zunächst eine kurze, aber intensive Phase der Hypergravitation. Deshalb beschlossen wir, die Auswirkungen dieser anfänglichen Phase im Hinblick auf die spätere Hämolyse im Weltraum zu untersuchen.“
Für Hypergravitationstests bereitete das Team verschiedene Konzentrationen hypotonischer Lösungen vor, um „osmotische Fragilitätstests“ an Proben durchzuführen, die 7,5 und 15 Erdgravitationen sowie der normalen Schwerkraft als Kontrolle ausgesetzt waren. Die Hypergravitationsdrehungen werden über unterschiedliche Testzeiträume von 10 Minuten, 30 Minuten und 60 Minuten fortgesetzt, wobei die Proben bei Temperaturen von 25 °C und Körpertemperatur gelagert werden.
„Normalerweise dauert es ein paar Minuten, bis eine Rakete mit hoher Schwerkraft in die Umlaufbahn gelangt“, bemerkt Teammitglied Daira Quenta. „Wir wollen sehen, welchen Unterschied die in der Hypergravitation verbrachte Zeit machen könnte.“
Das Team wurde durch frühere bolivianische Beteiligungen an anderen UNOOSA-Programmen inspiriert, insbesondere an der DropTES (Drop Tower Experiment Series), die es internationalen Forschern ermöglicht, den ZARM-Fallturm in Bremen, Deutschland, mit einem 146 m langen Schacht für kurze Mikrogravitationstests zu nutzen.
Teammitglied Marcia Carrasco kommentiert: „Wir haben die Verbindung hergestellt – wenn sie es können, können wir es schaffen. Die Gelegenheit hat uns motiviert.“
„Wir machen eine Ausbildung zum Biochemie- und Bioverfahrenstechniker, das ist wirklich eine ziemlich berufliche Herausforderung“, erklärt Teammitglied Belen Flores. „Diese Karriere bietet ein breites Spektrum an Möglichkeiten, wir könnten beispielsweise für die Pharmabranche oder Lebensmittelunternehmen arbeiten. Normalerweise haben wir nicht die Chance, solche wissenschaftlichen Untersuchungen durchzuführen, daher war das spannend.“
Dr. Chavez fügt hinzu: „Wir sind ein rein weibliches Team, was nicht beabsichtigt war, aber sie sind alle brillante Schüler, und man kann mit Fug und Recht sagen, dass Frauen etwas besser organisiert sind.“
Teammitglied Natalia Agramont sagt: „Wir haben damals nicht allzu viel über das Geschlecht nachgedacht, waren aber später an einigen wichtigen Initiativen beteiligt, darunter Matilda, einer Organisation, die lateinamerikanische Studentinnen dazu ermutigt, MINT-Fächer zu belegen. Und wir“ „Wir waren in Pica zu sehen, einer beliebten TV-Show für bolivianische Teenager, und stießen auf großes Interesse.“