Die Videos der ersten Mondlandung mit Astronauten, die über die Mondoberfläche hüpfen, sehen nach viel Spaß aus – aber das Herumspringen auf dem Mond könnte auch gut für die Muskeln, Knochen und das Herz-Kreislauf-System des Astronauten sein.
Das Programm „Movement in Low Gravity Environments“ (MoLo) simuliert die Schwerkraft des Mondes – Hypogravitation genannt – auf der Erde, um zu untersuchen, wie sich der menschliche Körper anpasst, und ein Team von Experten für Weltraummedizin am Europäischen Astronautenzentrum der ESA in Köln, Deutschland, untersucht, wie sich der Körper anpasst Der Mond könnte helfen, gesunde Knochen und Muskeln zu erhalten und sogar wachsen zu lassen.
„Wir wollen Wissen darüber generieren und erweitern, wie der menschliche Körper auf Hypogravitation reagiert und sich anpasst, um Astronauten auf zukünftige Planetenerkundungsmissionen vorzubereiten“, erklärt Nolan Herssens, Postdoktorand und Projektleiter.
Springen für das Gleichgewicht
Aber wie kann man eine verringerte Schwerkraft auf der Erde simulieren? Das Programm umfasste mehrere Phasen, beginnend mit einem renovierten Lüftungsschacht in der bodengestützten Einrichtung „Locomotion On Other Planets“ der ESA in Mailand, Italien. Eine 17-Meter-Stange wurde mit einem Bungee-Seil ausgestattet, das es einer Person ermöglichte, in simulierter Mondgravitation vertikale Sprünge von bis zu sechs Metern zu machen, und dem Team, die Bewegung und ihre Biomechanik zu untersuchen.
Die zweite Stufe umfasst einen Parabelflug, ein spezielles Flugmanöver, das die mond- und marsähnliche Schwerkraft simuliert und es dem Team ermöglicht, die Auswirkungen der Hypogravitation auf das menschliche Gleichgewicht zu untersuchen.
Bildnachweis: Europäische Weltraumorganisation
„Im Vergleich zu den Sprungübungen in Mailand wirkt sich der „Hypo-G“-Flug wie auf dem Mond auf alle unsere Körperteile gleichermaßen aus. Wir werden standardisierte Gleichgewichtstests durchführen, um die Unterschiede in den physiologischen Systemen zu untersuchen, die uns helfen, das Gleichgewicht zu halten, “ erklärt Tobias Weber, Science Operations Engineer und Co-Supervisor.
Sollte die Studie zeigen, dass das Gleichgewicht durch die verringerte Schwerkraft beeinträchtigt wird, werden die Ergebnisse dazu beitragen, Gegenmaßnahmen zu definieren, die darauf abzielen, Stürze und Gleichgewichtsprobleme auf Mond- und später Marsgelände zu verhindern.
Ein kleiner Sprung für einen Astronauten
In einem weiteren Schritt werden die Forscher testen, ob auf der Internationalen Raumstation ein Hüpfen gegen geringe Belastung möglich ist, das langfristig das Knochen- und Muskelwachstum fördern könnte.
„Knochen reagieren sehr empfindlich auf mechanische Kräfte und auf der Erde erzeugen wir sie durch tägliches Gehen, was ausreicht, um die Integrität unserer Knochen und Muskeln zu erhalten. In der Mikrogravitation ist all dies verschwunden, und wir wissen noch nicht, ob die Schwerkraft des Mondes reicht aus, um die muskuloskelettale Unversehrtheit zu erhalten“, erklärt Tobias.
„Hüpfen wäre eine sehr effektive und einfache Übung, um Astronauten dabei zu helfen, die physiologische Dekonditionierung abzumildern oder sogar zu verhindern. Besatzungsmitglieder könnten nach ihren Missionen auch eine kürzere Rehabilitation benötigen als diejenigen, die permanenter Mikrogravitation ausgesetzt sind“, fügt er hinzu.
Laut dem Team ist es wahrscheinlich, dass keine zusätzliche Trainingshardware benötigt würde, wenn Astronauten in einem Mondlebensraum leben würden. „Im Gegensatz zur Raumstation können Astronauten auf der Mondoberfläche herumlaufen. Sie haben also bereits eine Art Bewegung, indem sie Extravehikel-Aktivitäten (EVAs) oder tägliche Aufgaben ausführen. Kontrolliertes maximales Hüpfen kann eine Möglichkeit sein, dieses EVA zu ergänzen, ohne dass dies erforderlich ist zusätzliche Ausrüstung“, sagt David Green, Co-Supervisor vom European Astronaut Centre und King’s College London.
Bildnachweis: Europäische Weltraumorganisation
Mond voraus
Für weitere Tests auf der Erde ist das Team an der Entwicklung eines Entladesystems für die ESA-DLR-LUNA-Anlage beteiligt, das ein vertikales Aufhängungssystem umfasst, das zwei Personen gleichzeitig aufhängen kann, um einen Weltraumspaziergang auf Mondgelände zu simulieren.
Mit diesem wegweisenden Projekt erweitert und bündelt das Team das Wissen in Forschungseinrichtungen in ganz Europa, die die Auswirkungen der Hypogravitation auf den menschlichen Körper untersuchen.
„Dies ist ein wenig erforschtes Gebiet und wirklich angewandte Wissenschaft. Alles, was wir herausfinden, wird sich sehr wahrscheinlich auf die Entwicklung von Gegenmaßnahmen und Lebensräumen im Weltraum auswirken. Ich bin besonders gespannt auf den Übergang von der erdnahen Umlaufbahn zur Erforschung des Weltraums. “, sagt Tobias.
„Es gibt viel zu tun, um sich auf eine langfristige Besiedlung auf der Mondoberfläche vorzubereiten – nicht zuletzt die Ergonomie des Mondlebens. Die Apollo-Crews gingen in ihren EVA-Anzügen in und aus ihrem Lander. Gehen und Bewegen in der Schwerkraft des Mondes ohne einen EVA-Anzug ist etwas, was die Menschheit noch nie getan hat, daher wissen wir nicht, was eine „normale“ Mondbewegung ist – was entscheidend ist, um EVA-Anzüge zu optimieren, aber auch um Decken- und Lagerhöhen und sogar Dinge wie Mondtreppen für die zu definieren Zeit, in der wir anfangen, ‚Häuser‘ an der Oberfläche zu bauen“, fügt David hinzu.
Mit einem Hintergrund in Physiotherapie und Neurorehabilitation ist Nolan gespannt auf die Vorteile für die terrestrische Medizin: „Die Ergebnisse der Studien werden sich direkt auf die Raumfahrt auswirken, und alle Fortschritte, die wir machen, um die menschliche Spezies in den Weltraum zu bringen, können dies möglicherweise auch sein übertragen auf den medizinischen Bereich auf der Erde, wie zum Beispiel die Verwendung von Körpergewichtsentlastungssystemen für Rehabilitationsprozesse nach einem Schlaganfall oder einer Operation.“