Susana Zanello ist eine Expertin für die Anpassung des Menschen an das Leben im Weltraum. Als Gast an der Ecole Federal de Lausanne (EPFL) eingeladen, teilte sie ihre Sicht auf Erforschung, Weltraumforschung, zukünftige Reisen zum Mars und mehr. Wir veröffentlichen das auf Phys.org präsentierte Interview.
Die Raumfahrt beeinflusst den menschlichen Körper viel stärker als wir denken. Susana Zanello ist auf diese Effekte spezialisiert. Als Biologin arbeitet sie für die Abteilung für Weltraum-Biowissenschaften in Houston, eine Institution, die die Arbeit der NASA unterstützt. Seine Mission ist es, die Anpassung des Menschen an das Leben im Weltraum zu untersuchen, die damit verbundenen Risiken zu identifizieren und Gegenmaßnahmen zu entwickeln, um Astronauten bei Aufklärungsmissionen gesund zu halten.
Wie wird diese EPFL Ihrer Forschung helfen?
Ich bin hierher gekommen, um mehr über Miniaturisierung zu erfahren und einige Ideen zu sammeln. In der Weltraummedizin benötigen wir kleine Geräte, die Fluganalysen und Gesundheitsüberwachung in Echtzeit ermöglichen: Puls, Blutdruck, Atemfrequenz und Temperatur von Astronauten. Darüber hinaus muss es eine Möglichkeit geben, Gesundheitsdaten für die gesamte Besatzung zu sammeln. Dies ist ein wichtiger Punkt, da es viele räumliche Einschränkungen gibt: verfügbarer Platz, Besatzungszeit, Gewicht der Gegenstände, die wir dorthin bringen. Daher suchen wir nach neuen Mikro- und Nanotechnologien, um kleinere und bessere Geräte zu entwickeln.
Was sind die wichtigsten Manifestationen der Raumfahrt im Körper?
Das Leben außerhalb der Erde ist eine Herausforderung. Im Verlauf der Evolution hat sich das Leben an diesen Planeten angepasst. Im Weltraum ist die Schwerelosigkeit eines der Hauptrisiken - das Fehlen der Schwerkraft. Die offensichtliche Folge ist der Verlust der Knochenmineraldichte. Dort oben muss man einfach nicht ständig mit der Schwerkraft kämpfen, wie wir es auf der Erde tun.
Das Skelett muss uns also einfach nicht unterstützen. Der menschliche Körper beginnt sich anzupassen, indem er die Dichte der Knochenmatrix verringert und Kalzium unterschiedlich verarbeitet. Dies führt zu einem Verlust der Knochenstärke, was das Risiko von Brüchen bei der Rückkehr zur Erde sowie von Nierensteinen erhöht.
Kosmische Strahlung ist ein weiteres großes Risiko für das Leben im Weltraum. Das Erdmagnetfeld ist ein wirksamer Schutzschild, der verhindert, dass die meisten energiereichen Partikel die Oberfläche des Planeten erreichen. Außerhalb der Van-Allen-Gürtel oder auf anderen Planeten werden wir ständig von mächtigen Sonnenprotonen und galaktischen kosmischen Strahlen bombardiert.
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Es gibt starke Hinweise darauf, dass sie durch unseren Körper gelangen und mit DNA interagieren können. Langfristig besteht ein Risiko im Zusammenhang mit DNA-Veränderungen und Krebs. Daher sind ernsthafte Forschungsarbeiten erforderlich.
Konzentriert sich Ihre Arbeit auf die Veränderungen in der Vision von Astronauten?
In den frühen 2000er Jahren stellten wir eine Abnahme der Sehschärfe von Astronauten fest, nachdem sie einige Zeit auf der ISS, der Internationalen Raumstation, verbracht hatten. Weitere Studien zeigten Veränderungen in der Form der Augen, Abflachung des Augapfels und Verdickung des Augenhintergrunds am Anfang des Sehnervs. 60% der Astronauten haben eine eingeschränkte Sicht, in einigen Fällen ist sie irreversibel. Daher betrachtet die NASA dies als ein Gesundheitsrisiko mit hoher Priorität.
Was verursacht diesen Sehverlust?
Wir glauben, dass dies auf die Verdrängung von Flüssigkeiten im Körper zurückzuführen ist. Auf der Erde bewegen sich Flüssigkeiten in der Regel zu den Füßen. Ihre Bewegung und Klappen in unseren Beinvenen helfen dabei, Blut zum Herzen zurückzupumpen. In der Schwerelosigkeit wird dieses System nicht mehr benötigt und Ihre Flüssigkeit wird stattdessen in Ihren Kopf gepumpt.
Dies führt zum Auftreten eines geschwollenen Gesichts und von Hähnchenschenkeln sowie möglicherweise zu einem erhöhten Hirndruck. Wissenschaftler nehmen an, dass der Druck in der Liquor cerebrospinalis den Druck in den Augen verändert, was sich auf die Sehschärfe auswirkt.
Welche Art von Forschung werden Sie in Zukunft durchführen?
Es gibt physiologische Anzeichen von Anpassung, die wir beobachten können, sowie diejenigen, die ihnen auf molekularer Ebene zugrunde liegen. Gene können im Raum auf unterschiedliche Weise exprimiert werden, was zu bestimmten physiologischen Veränderungen führt. Die Forschung, die ich gerade mache, sollte diese Fragen beantworten. Aber auch hier gibt es viele Einschränkungen bei Experimenten im Weltraum.
Jetzt leben dort bis zu sechs Monate lang Astronauten, und nur zwei von ihnen haben sich für eine einjährige Mission entschieden. Wenn wir jedoch über andere entfernte Ziele wie den Mars sprechen, spricht dies von der Notwendigkeit langer Missionen. Um herauszufinden, was auf solchen Reisen passieren kann, müssen wir Experimente nicht nur auf der ISS durchführen, sondern auch an terrestrischen Analoga von Weltraumbasen auf Plattformen, die Weltraumbedingungen simulieren.
Was sind die größten Herausforderungen beim Reisen zum Mars?
Eine solche Mission wird mindestens drei Jahre dauern. Das erste Risiko ist physiologisch. Um dies zu messen, müssen wir die Dauer, die Abgeschiedenheit, die Isolation, die Beschränkung auf eine begrenzte Anzahl von Menschen, den Stress durch hohen Stress und den Druck, erfolgreich sein zu müssen, berücksichtigen. Sobald Sie auf dem Mars angekommen sind, ist es besser: Teilgravitation. Ihre Knochen werden sofort stimuliert und die Rate des Abfalls der Knochendichte nimmt ab. Aber auch hier sind Astronauten an der Oberfläche dem Risiko energiereicher Strahlung ausgesetzt. Ganz zu schweigen von dem rauen Klima, dem Staub und dem Bedürfnis nach gutem Essen.
Wie wäre es mit anderen Planeten?
Natürlich fangen wir an, an weiter entfernte Objekte wie Jupiters Mond Europa zu denken, auf dem Wasser entdeckt wurde. Aber er ist viel weiter. Ob Sie es glauben oder nicht, obwohl der Mars ein toter Planet zu sein scheint, ist er im Vergleich zu den anderen immer noch relativ freundlich. Seine Größe und Rotation ähnelt der der Erde. Der Tag dauert fast 24 Stunden. Dies ist wichtig für Menschen, die es gewohnt sind, unter solchen Bedingungen zu leben. Das Leben auf einem Planeten mit 10-Stunden-Tagen kann beispielsweise viele Nebenwirkungen für den Körper verursachen.
Sind wir zu sehr an terrestrische Bedingungen gewöhnt, um in den Weltraum zu fliegen?
Die Erfahrung zeigt, dass wir uns an eine neue Umgebung anpassen können. Natürlich wird es immer bestimmte Risiken geben. Wir müssen das Ausmaß dieser potenziellen Risiken sorgfältig bestimmen. Aber wir können den Durst nach menschlicher Erforschung nicht ignorieren. Selbst mit einem hohen Risiko gibt es immer jemanden, der ins Neue und Unbekannte stürzen will.
