15 Jahre ISS: Fünf wichtige Erkenntnisse der Forschung auf der Internationalen Raumstation

Die Internationale Raumstation ISS ist der am längsten betriebene kontinuierlich bewohnte Außenposten der Menschheit im All. Im letzten Jahr feierte die ISS ihren 15. Geburtstag. Die erste Langzeitbesatzung startete am 2. November 2000 zur ISS, und seitdem ist die Raumstation, die in etwa 400 km Höhe um die Erde kreist, permanent bewohnt. Im Laufe der Jahre wurden viele Experimente auf der ISS durchgeführt. Fünf wichtige Beispiele haben wir in diesem Artikel zusammengefasst.

1. Erforschung des menschlichen Körpers im All

Die schwerelose Umgebung im All hat ganz spezifische Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Diese zu verstehen ist besonders für längere Raumfahrtmissionen wie beispielsweise Reisen zum Mars sehr wichtig. Zum roten Planeten wäre ein bemanntes Raumfahrzeug zwischen 7 Monaten und einem Jahr unterwegs – und das betrifft nur den Hinweg. Hinzu käme die Zeit, die die Crew tatsächlich auf dem roten Planeten verbringen soll sowie die Rückreise. Diese Reisezeiten offenbaren die Wichtigkeit von genauem Verständnis der Auswirkungen von längerem Aufenthalt in Schwerelosigkeit auf den menschlichen Körper.

Experimente in der Mikrogravitation der ISS zeigten, dass längere Aufenthalte im All mit erheblichem Verlust von Muskelmasse und Knochenmaterial zur Folge haben, denen allerdings mit speziell entworfenen Trainingsplänen entgegengewirkt werden können. Zusammen mit anderen Experimenten im Bereich Ernährung und Medikation könnten die Erkenntnisse sogar eines Tages zu einer wirksamen Therapie der Knochenerkrankung Osteoporose führen.

2. Kosmische Strahlung und dunkle Materie

Ein Körper im All ist stetig einer Vielzahl von Strahlungsformen ausgesetzt, die man als kosmische Strahlung bezeichnet. Diese Strahlung ist größtenteils unbekannter Herkunft, teilweise ist sie auf kosmische Events wie Supernovas oder auf Sonnenstrahlung zurückzuführen.

Da die kosmische Strahlung beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre in sekundäre Partikel zersetzt wird, ist es für ihr Verständnis elementar wichtig, sie aufzufangen und zu untersuchen, bevor sie die Erde erreicht. Auf der ISS ist ein sogenanntes Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) installiert, das empfindlichste Spectrometer, dass jemals im All war. Dieses Gerät fängt kosmische Strahlung auf und misst sowohl deren Energiegehalt als auch die Richtung, aus der sie kam.

Etwa ein Viertel der Masse im Universum soll aus sogenannter dunkler Materie bestehen. Über diese Art von Materie ist sehr wenig bekannt, sie wird aber als einer der “Verdächtigen” für die Herkunft kosmischer Strahlung gehandelt. Die mit dem AMS gesammelten Daten scheinen daher eine Theorie zu bestätigen, nach der dunkle Materie ringartig um Galaxien herum zu finden ist.

Die Erforschung der dunklen Materie ist eine der großen verbleibenden Herausforderungen der Astrophysik und steckt auch auf der ISS noch in den Kinderschuhen.

3. Experimente mit Verbrennung

Absichtlich ein Feuer auf einer Raumstation zu entzünden klingt nach einer eher weniger guten Idee. Als dies dennoch gemacht wurde, stellte sich heraus, dass die Physik von Feuer in Mikrogravitation sehr interessant sein kann. Flammen auf der Erde nehmen ihre charakteristische Form ein, weil eine durch die Gravitation getrieben Konvektion die Luft um die Flamme herum nach oben zieht. In Mikrogravitation gibt es dieses Phänomen nicht, die Flamme bleibt also in einer eher sphärischen Form. Außerdem ist die Verbrennung in der Mikrogravitation kompletter, weshalb die Flamme deutlich blauer brennt als auf der Erde. Die gelbe Färbung von Flammen auf der Erde ist nämlich das Ergebnis von Abfallprodukten.

Durch die Verbrennung von Kraftstoffen auf der ISS konnten wichtige Erkenntnisse über die Verbrennungsprozesse gewonnen werden, die letztlich unter Umständen zu effektiveren und besseren Verbrennungsmotoren auf der Erde führen könnten.

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4. Fortschritte in der Medikamentenentwicklung

Eine große Herausforderung bei der Entwicklung neuer Medikamente ist ein genaueres Verständnis von der Form von Proteinen im menschlichen Körper. Proteine im menschlichen Körper sind an nahezu allen wesentlichen Prozessen beteiligt, vor allem auch an der Replikation von DNA. Die Kristallographie von Proteinen ist ein wesentliches Werkzeug zum Verständnis von Proteinstrukturen. Dank der Schwerelosigkeit bzw. Mikrogravitation auf der ISS ist es deutlich einfacher, dort Proteinkristalle zu züchten, der der Einfluss der Gravitation wegfällt und so deutlich größere Kristalle gezüchtet werden können. Die Ergebnisse der diesbezüglichen Forschungsprojekte auf der ISS werden zur Entwicklung von neuen Medikamenten verwendet.

5. Interplanetäre Kontamination

Ein langfristigeres Ziel der Raumfahrt ist momentan das Entsenden von Menschen zum Mars. Der rote Planet ist vor allem deshalb interessant, weil er vergleichsweise leicht zu erreichen ist und es durchaus im Bereich des möglichen liegt, dort Hinweise auf vergangenes und eventuell sogar existierendes Leben zu finden. Gerade deshalb ist es wichtig, dass die Menschheit die Umwelt des Mars bei Ihrer Landung auf dem Planeten so wenig wie möglich mit Einflüssen von der Erde kontaminiert.

Durch Experimente auf der ISS wurde nachgewiesen, dass bestimmte Bakterien wie beispielsweise der Bacillus subtilis durch Exposition zum Vakuum im All nicht abstarben. Derartige Bakterien könnten theoretisch die Reise zum Mars überleben und dort als Kontaminierungsgut von der Erde eingeführt werden.

Diese Ergebnisse führen nicht nur zu der Erkenntnis, dass bei interplanetaren Reisen besondere Vorsicht geboten ist, sondern eröffnen auch die Möglichkeit, dass die sogenannte Panspermientheorie zutreffend ist, nach der das Leben auf der Erde aus dem All eingeführt wurde.