Mission „Horizons“: Woran Alexander Gerst auf der Internationalen Raumstation ISS forscht

Die Internationale Raumstation ISS ist mehr als nur ein Außenposten der Menschheit im All. Sie ist ein Experimentallabor, in dem durch die Schwerelosigkeit wissenschaftliche Versuche möglich sind, die auf der Erde nicht durchgeführt werden könnten.

Anders ausgedrückt: Die Arbeit auf der ISS zielt nicht so sehr auf den Weltraum, sondern auf die Erde. Alexander Gerst, der am 8. Juni 2018 zusammen mit der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor und dem russischen Kosmonauten Sergej Prokopjew auf der Internationalen Raumstation eintraf, muss ein straffes Arbeitspensum bewältigen.

CIMON ist ein deutsches Projekt für einen Robot-Assistenten zur Unterstützung der Raumfahrer auf der ISS. (#01)

CIMON ist ein deutsches Projekt für einen Robot-Assistenten zur Unterstützung der Raumfahrer auf der ISS. (#01)

41 deutsche Experimente auf der Internationalen Raumstation ISS

Allein 41 der 300 Experimente, die in den nächsten sechs Monaten auf der ISS durchgeführt werden, kommen aus Deutschland. Vorbereitet wurden sie beim Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), in der Industrie sowie an deutschen Hochschulen und Forschungseinrichtungen. Auch Experimente von Schülern sind darunter. Die Versuche decken eine breite Palette von Forschungsthemen ab; fast alle zielen darauf ab, die Lebensverhältnisse auf der Erde zu verbessern. Aber auch an Fragestellungen, die für die bemannte Raumfahrt der Zukunft wichtig sind, wird gearbeitet.

Etwa daran, wie Künstliche Intelligenz den Astronauten auf der ISS bei ihrer Arbeit helfen kann und was sich daraus für die Anwendung Künstlicher Intelligenz auf der Erde lernen lässt. Oder daran, wie der Aufenthalt im All das menschliche Immunsystem beeinflusst.

Alexander Gerst trainierte im Wassertank für die Arbeit in der Schwerelosigkeit auf der ISS. (#02)

Alexander Gerst trainierte im Wassertank für die Arbeit in der Schwerelosigkeit auf der ISS. (#02)

Medizinische Forschung auf der ISS

So soll das Immuno-2-Experiment untersuchen, welchen Einfluss Stress auf das menschliche Immunsystem hat und wie er dieses möglicherweise schwächt. Das Experiment verbindet biochemische und psychologische Faktoren – etwa den Stress durch Arbeit in der Isolation, hohe Arbeitsbelastung und unregelmäßigen Schlaf. Denn tatsächlich ist es so, dass Stress körperliche und psychische Erkrankungen auslösen und zur Arbeitsunfähigkeit führen kann. Mit den Erkenntnissen aus dem Immuno-2-Experiment lassen sich möglicherweise neue Therapien entwickeln.

Das FLUMIAS-Mikroskop soll zum ersten Mal lebende Zellen in der Schwerelosigkeit sichtbar machen. Anschließend werden die Bilder vergrößert und als Grundlage für 3D-Modelle verwendet. „Myotones“ dagegen nimmt den menschlichen Körper genauer unter die Lupe. Das Weltraum-Experiment auf der ISS überwacht die grundlegenden mechanischen Eigenschaften der Skelettmuskulatur, um Veränderungen aufgrund der fehlenden Schwerkraft zu untersuchen.

FLUMIAS ist ein Mikroskop, mit dem auf der ISS lebende Zellen untersucht werden. (#03)

FLUMIAS ist ein Mikroskop, mit dem auf der ISS lebende Zellen untersucht werden. (#03)

Die ISS ist Plattform für Weltraummedizin

Denn die Schwerelosigkeit hat Auswirkungen auf den menschlichen Körper. Ohne ständiges Fitnesstraining würde die Muskulatur der Raumfahrer nicht nur erschlaffen, sondern sich zurückbilden. Ebenso leiden die Knochen, die nun kaum noch belastet werden, weil der Körper auch das Skelett zurückbaut. Andere deutsche Experimente erforschen Genreaktionen in der Schwerelosigkeit. Weltraummediziner sind sehr interessiert daran, diese Prozesse besser zu verstehen. Denn bislang lassen sie sich nur verzögern, aber nicht aufhalten.

Jeder Flug zu entfernteren Himmelskörpern birgt also das Risiko massiver körperlicher Schäden für die Raumschiffs-Besatzung in sich. Aber auch für die irdische Medizin sind diese Erkenntnisse wichtig. „Dank dieser Forschung lernen wir zum Beispiel, Krankheiten wie Krebs, Immunschwäche oder Muskel- und Knochenschwund besser zu verstehen. Aus diesen Erkenntnissen lassen sich dann innovative Medikamente und Therapieansätze entwickeln, die unser Leben auf der Erde verbessern“, erläutert Dr. Markus Braun, beim DLR Raumfahrtmanagement Programmverantwortlicher für humanphysiologische und biologische Forschung unter Weltraumbedingungen.

Alexander Gerst (ganz rechts) mit seinen beiden Crew-Kollegen, der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor (links) und dem russischen Kosmonauten Sergej Prokopjew (Mitte). (#04)

Alexander Gerst (ganz rechts) mit seinen beiden Crew-Kollegen, der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor (links) und dem russischen Kosmonauten Sergej Prokopjew (Mitte). (#04)

Alexander Gerst bekommt Robot-Assistenten auf der Internationalen Raumstation ISS

Für ihre tägliche Arbeit auf der Internationalen Raumstation ISS bekommen die Astronauten um Stationschef Alexander Gerst nun einen Robot-Assistenten. Damit holt die Realität die Science Fiction ein, denn in den Büchern, Filmen und Spielen, die in der Zukunft spielen, sind die mehr oder weniger fleißigen Kunstwesen völlig normal. Bis zu C3PO oder einem T800 ist der Weg jedoch noch weit.

Das Hilfssystem CIMON entstand als Zusammenarbeit zwischen dem DLR-Raumfahrtmanagement, Airbus und IBM. CIMON ist ein kugelförmiger, mit künstlicher Intelligenz ausgestatteter Robot-Assistent, der den Astronauten zur Hand gehen soll. Er wiegt rund 5 Kilo. Die Abkürzung CIMON steht für „Crew Interaktive Mobile Companion“. CIMON hat etwa die Größe eines Medizinballs und bewegt sich mit 14 kleinen, verkleideten Propellern durch die Station. Er verfügt über Kameras, Mikrophone und externe Displays. Außerdem kann CIMON sprechen.

Außeneinsätze wird CIMON jedoch nicht durchführen. Der Robot-Assistent ist ein Prototyp, mit dem geprüft wird, wie sich künstliche Helfer am besten konstruieren und auf einer Raumstation wie der ISS oder möglicherweise auf zukünftigen Raumschiffen einsetzen lassen. CIMON wird im Juni an Bord eines US-Raumtransporters zur ISS gebracht. Vorher wurde der Roboter während eines Parabelflugs an Bord des ESA-Airbus‘ getestet.

Die Trägerrakete mit dem Sojus-Raumschiff an der Spitze wird zum Startplatz transportiert. Die antennenartige Raketenspitze beherbergt das Rettungssystem. Kleine Raketentriebwerke befördern die Sojus-Kapsel an der Spitze von der abstürzenden Rakete weg und bringen so die Besatzung in Sicherheit. (#05)

Die Trägerrakete mit dem Sojus-Raumschiff an der Spitze wird zum Startplatz transportiert. Die antennenartige Raketenspitze beherbergt das Rettungssystem. Kleine Raketentriebwerke befördern die Sojus-Kapsel an der Spitze von der abstürzenden Rakete weg und bringen so die Besatzung in Sicherheit. (#05)

Wie CIMON Alexander Gerst auf der ISS unterstützen soll

Alexander Gerst und seine Crew-Kollegen nutzen normalerweise PDAs, also Tablet-Computer, um Anleitungen oder andere Dokumente zu ihrer Arbeit zu lesen oder mit der Bodenkontrolle zu sprechen. Wenn die ersten Versuche auf ISS klappen, soll das demnächst CIMON übernehmen. Astronauten hätten dann zum Beispiel die Hände frei, um ihre Jobs zu erledigen. CIMON könnte ihnen eine Checkliste oder aus einer Dokumentation vorlesen und gleichzeitig die Arbeit per Kamera aufzeichnen.

Als erstes soll der Roboter Alexander Gerst bei einem medizinischen Experiment filmen. Danach soll CIMON Gerst bei der Arbeit mit einem Rubik-Zauberwürfel unterstützen. Außerdem steht ein Experiment mit Kristallen auf dem Arbeitsplan.

Das Sojus-Raumschiff mit Alexander Gerst, der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor und dem russischen Kosmonauten Sergej Prokopjew hebt ab. (#06)

Das Sojus-Raumschiff mit Alexander Gerst, der US-Amerikanerin Serena Auñón-Chancellor und dem russischen Kosmonauten Sergej Prokopjew hebt ab. (#06)

Robot-Assistent CIMON für die ISS entstand in Kooperation von Forschung und Industrie

Der Robot-Assistent ist das Produkt der Zusammenarbeit von Experten des DLR, der Münchner Ludwig-Maximilians-Universität, Airbus und IBM. Ein 50köpfiges Team arbeitet seit 2016 an CIMON. Grundlage für die sprachgesteuerte Künstliche Intelligenz ist die Watson-KI-Technologie aus der IBM-Cloud. Um die Mensch-Maschine-Interaktion kümmerten sich Wissenschaftler der Ludwig-Maximilians-Universität. „Dieses Experiment haben wir in sehr kurzer Zeit realisiert und es soll zeigen, inwieweit es möglich ist, die Astronauten im europäischen Columbus-Modul der ISS bei ihren Arbeiten zu unterstützen und sie vor allem bei Routineaufgaben zu entlasten“, sagt Dr. Christian Karrasch, CIMON-Projektleiter im DLR Raumfahrtmanagement in Bonn. „Im Idealfall könnten die Astronauten dadurch ihre Zeit noch besser und effektiver nutzen. Wir betreten hier Neuland und bewegen uns mit CIMON an der Schwelle des technologisch Machbaren.“

Außerdem soll Alexander Gerst vom Weltraum aus einem menschenartigen Roboter Instruktionen geben, der im DLR-Zentrum Oberpfaffenhofen steht. Dieser Roboter soll dann seine Aufgaben autonom lösen. Beide Projekte sollen auch Erkenntnisse über den Einsatz von Robot-Assistenten auf der Erde liefern – etwa in der Industrieproduktion sowie Medizin und Pflege.

: Seit Jahrzehnten das Rückgrat der bemannten Raumfahrt: Die noch von der Sowjetunion entwickelten Sojus-Raumschiffe. (#07)

: Seit Jahrzehnten das Rückgrat der bemannten Raumfahrt: Die noch von der Sowjetunion entwickelten Sojus-Raumschiffe. (#07)

Die Internationale Raumstation ISS als Basis für Tierbeobachtungen

Das Projekt ICARUS erforscht das Wanderverhalten von Tieren durch Beobachtungen aus dem Weltraum. Dazu haben Forscher Kleintiere wie Vögel und Fledermäuse mit kleinen Sendern ausgestattet. Deren Signale werden auf der Internationalen Raumstation ISS empfangen und ausgewertet. Hintergrund ist der so genannte „siebte Sinn“, den Tiere für bevorstehende Unwetter oder Naturkatastrophen haben und durch den sie das bedrohte Gebiet oft rechtzeitig verlassen. Aus den ICARUS-Daten erhoffen sich die Wissenschaftler Erkenntnisse über die Wanderrouten von Tieren, die etwa Klimaveränderungen ausweichen oder vor einem sich ankündigenden Vulkanausbruch fliehen.


Bildnachweis:©Bilder: DLR

Über Marius Beilhammer

Marius Beilhammer, Jahrgang 1969, studierte Journalismus in Bamberg. Er schreibt bereits viele Jahre für technische Fachmagazine, außerdem als freier Autor zu verschiedensten Markt- und Businessthemen. Als fränkische Frohnatur findet er bei seiner Arbeit stets die Balance zwischen Leichtigkeit und umfassendem Know-how durch seine ausgeprägte Affinität zur Technik.

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