Irvine/Berlin - Monatelanger Aufenthalt im All geht an Astronauten nicht spurlos vorüber. Eine Untersuchung von 13 Weltraumfahrern nach ihrer Rückkehr von halbjährigen Aufenthalt auf der Internationalen Raumstation ISS hat eine um bis zu 30 Prozent schlechtere Knochenmasse am Hüftbein gezeigt. Die Schädigung der Knochen liegt demnach deutlich über dem Wert, der in früheren Untersuchungen ermittelt wurde, und kommt sogar dem von älteren Frauen mit Osteoporose gleich.

"Ohne besondere Vorkehrungen bedeutet das für Astronauten Jahrzehnte nach ihrer Raummission ein höheres Knochenbruch-Risiko", sagt Joyce Keyak, Studienleiterin der University of California in Irvine. In Berlin wird derzeit ein Trainingsgerät entwickelt, das diese Gesundheitsrisiken bei längeren Expeditionen im All verringern soll.

Knochenabbau im All

"Astronauten müssen nach ihrem ISS-Aufenthalt aus der Raumfähre getragen werden. Sie können nicht gehen und brauchen lange Zeit, um ihr Defizit wieder aufzuholen", sagt Dieter Felsenberg, Leiter des Zentrums für Muskel- und Knochenforschung an der Charité-Universitätsmedizin. "Der Knochen passt sich immer an die Spitzenkraft an, die auf ihn wirkt. Wird er aufgrund der Schwerelosigkeit kaum benutzt, führt das zu seinem Abbau. Dieser kann bis zu 70 Prozent betragen, insbesondere wenn die Astronauten länger im All unterwegs sind."

Im Auftrag der europäischen Raumfahrtsbehörde ESA untersucht der Berliner Radiologe, wie der menschliche Körper auf 60 Tage Bewegungslosigkeit im Bett reagiert. "Diese Inaktivität im Liegen ist durchaus mit der Schwerelosigkeit vergleichbar. Dennoch werden im Bett die Muskeln mehr beansprucht, da die Beine ja gehoben werden können", so Felsenberg.

Reise zum Mars ...

Nach einer Weltraummission müssen Astronauten darauf achten, verlorene Knochen- und Muskelmasse wieder zu erlangen. "Studien haben gezeigt, dass Training den etwa 4-prozentigen Knochenverlust von zwei Monaten Bettlägerigkeit innerhalb eines Jahres auf 1,5 Prozent senken kann." Für längere Vorhaben wie zukünftige Marsexpeditionen sei das jedoch nicht ausreichend.

"Eine Reise bis zum Mars, die neun bis zwölf Monate dauert, bedeutet einen erheblichen Verlust von Knochen und Muskeln. Wenn die Astronauten am Ziel ankommen, können sie sich dort nicht frei bewegen. Schon ein kleines Stolpern würde ein großes Risiko für einen Knochenbruch bedeuten", erklärt der Berliner Radiologe.

Trainingssystem Galileo

Als Beitrag zur Lösung dieses Problems entwickelte Felsenberg mit seinem Team das Trainingssystem Galileo. "Es handelt sich dabei um ein Vibrations-Widerstandsgerät, das durch Vibrationen mit hoher Frequenz Dehnung und Kontraktion der Muskeln hervorruft." Den Simulationstest in der Schwerelosigkeit habe Galileo bereits bestanden.

Bevor es tatsächlich im Weltall als Fitnessgerät zum Einsatz kommt, müsse das Gewicht von derzeit 22 Kilogramm aufgrund der Transportkosten noch weiter reduziert werden. "Außerdem müssen wir noch eine Lösung für die Fixierung finden, die die Vibration nicht an die Umgebung überträgt. Das hätte für die Raumstation fatale Folgen", so der Berliner Radiologe abschließend. (pte)