Ein Jahr im All: Zwillings-Astronaut mit "Bodenmodell"

Wenn Lander wie Philae ins All fliegen oder Instrumente wie der "Maulwurf" HP3 für die Reise zum Mars vorbereitet werden, gibt es immer ein Bodenreferenzmodell. Ein Modell, mit dem die Wissenschaftler auf der Erde Tests durchführen können oder Vergleichsmessungen. Mit Mark und Scott Kelly gibt es nun zum ersten Mal ein menschliches Bodenreferenzmodell: Die beiden sind eineiige Zwillinge und während Scott am 27. März 2015 um 20.42 Uhr mitteleuropäischer Zeit für ein Jahr zur Internationalen Raumstation ISS reist, bleibt sein Bruder Mark auf dem Boden und dient als Vergleichsobjekt. "Zum ersten Mal kann so auch untersucht werden, ob sich durch den langen Aufenthalt im All auch die Gene eines Menschen ändern", sagt Prof. Rupert Gerzer vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR). Und auch die Auswirkungen unter anderem auf Kreislauf, Knochen, Muskeln und Augen sind bei Langzeitmissionen noch nicht ausreichend erforscht. "Die Ein-Jahres-Mission ist natürlich auch eine Vorbereitung für einen bemannten Flug zum Mars."

Scott Kelly ist kein Neuling im All: Der 51-Jährige ist bereits drei Mal und für insgesamt mehr als 180 Tage ins All geflogen. Er installierte neue Instrumente am Hubble-Weltraumteleskop, flog mit dem Space Shuttle Endeavour und verbrachte ab Oktober 2010 als Kommandant 159 Tage in der Internationalen Raumstation ISS. Jetzt verabschiedet er sich allerdings für ein ganzes Jahr von der Erde. Vor ihm taten dies bereits mehrere russische Astronauten: Waleri Poljakow blieb 437 Tage in der Schwerelosigkeit, Sergei Awdejew verbrachte 379 Tage in der MIR-Raumstation. Doch nun stehen mehrere Premieren an – zum ersten Mal lebt und arbeitet ein Astronaut für solch einen langen Zeitraum auf der Internationalen Raumstation, zum ersten Mal verbringt ein amerikanischer NASA-Astronaut ein Jahr im All und zum ersten Mal gibt es einen Zwilling, der genetisch nahezu identisch ausgestattet ist. Mark Kelly ist selbst Astronaut, flog bereits vier Mal ins All und brachte unter anderem mit dem letzten Shuttle-Flug das Alpha Magnetic Spectrometer (AMS) zur ISS. Auch ein russischer Kosmonaut, Mikhail Kornienko, wird gemeinsam mit Scott Kelly ein komplettes Jahr in der Internationalen Raumstation leben und forschen.

Suche nach dem genetischen Fingerabdruck der Raumfahrt

"Aber mit Scott und Mark Kelly beginnt der Einstieg in die Forschung an genetischen Merkmalen", sagt Prof. Rupert Gerzer, Leiter des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin. "Die Wissenschaft sucht hier sozusagen nach dem genetischen Fingerabdruck der Raumfahrt." Zusätzlich zu den mehreren hundert ISS-Experimenten hat die NASA insgesamt zehn Experimente ausgewählt, die sich ausschließlich mit dem Vergleich der beiden Zwillingsbrüder beschäftigen. Veränderungen in verschiedenen Organen und in den Genomen der Zellen durch Faktoren wie Strahlung, Isolation und Schwerelosigkeit sowie Auswirkungen auf die Wahrnehmung oder das Treffen von Entscheidungen sollen unter anderem an den Astronauten-Zwillingen erforscht werden.

"Der Aufenthalt im All hat insgesamt Auswirkungen auf das Herz-Kreislauf-System, das Immunsystem wird geschwächt, Muskeln und Knochen bauen ab", zählt DLR-Raumfahrtmediziner Rupert Gerzer auf. Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin erforscht unter anderem diese Auswirkungen. "Fast Zweidrittel der Astronauten entwickeln in der Schwerelosigkeit Sehstörungen." Die Ursache könnte eine Erhöhung des Hirndrucks sein, "doch das ist noch nicht erforscht." Die Internationale Raumstation befindet sich in rund 400 Kilometern Höhe, jederzeit kann ein erkrankter Astronaut im Notfall zur Erde zurückkehren, bei einem mehr als 200 Tage langen Flug zum Mars ist die schnelle Rückkehr ausgeschlossen: "Bei Langzeitmissionen dürfen Probleme beispielsweise mit dem Augen- und Hirndruck gar nicht erst auftreten."

Gegenmaßnahmen, die Spaß machen

Bisher weiß man: Nach den mittlerweile üblichen sechs Monaten Aufenthalt in der Schwerelosigkeit regeneriert sich der menschliche Körper nach der Rückkehr zur Erde wieder, entsprechende Gegenmaßnahmen wie Lauftraining in der ISS können größere Schäden vermeiden. "Das Trainingsprogramm ist mittlerweile sehr gut, die Astronauten kehren recht fit zurück und erholen sich innerhalb von wenigen Tagen." Auch die Schädigung durch die kosmische Strahlung – pro Tag sind die Astronauten im All etwa einer irdischen Jahres-Dosis ausgesetzt – repariert der Körper mit der Zeit. Wie es bei einem Aufenthalt von einem Jahr aussieht und wie die Gene auf die Umweltbedingungen im All reagieren, ist kaum bekannt.

"Eine der Herausforderungen in den nächsten Jahren wird es sein, Fitnessgeräte so zu konstruieren, dass sie bei kleinerem Umfang in Raumschiffe passen und dennoch denselben Trainingseffekt haben." Die Gegenmaßnahmen müssen aber nicht nur bei kürzeren Trainingszeiten gut funktionieren, sondern auch Spaß machen, ist sich Gerzer sicher. "Sonst ist die Motivation zum Training zu gering."

Mit Scott und Mark Kelly wird zwar die Datenbasis für detaillierte Erkenntnisse sehr gering sein, dennoch wird die Mission es ermöglichen, Hinweise zu erhalten und Tendenzen festzustellen. Für Astronaut Scott Kelly kommt aber neben den wissenschaftlichen Experimenten noch eine weitere Aufgabe zu: "Egal wie spannend alles ist und wie schön die Erde aussieht, man ist für ein ganzes Jahr in der Raumstation - da geht es dann auch darum, über einen so langen Zeitraum engagiert und interessiert zu bleiben", sagt Kelly.

Quelle: DLR

Update: 27.03.2015

Quelle: NASA

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Update: 23.15 MEZ

Year in Space Starts for One American and One Russian

Expedition 43 crew members Mikhail Kornienko of the Russian Federal Space Agency (Roscosmos), top, NASA astronaut Scott Kelly, center, and Gennady Padalka of Roscosmos wave farewell as they board the Soyuz TMA-16M spacecraft ahead of their launch to the International Space Station.

The Soyuz TMA-16M spacecraft is seen as it launches to the International Space Station with Expedition 43's NASA Astronaut Scott Kelly and Russian cosmonauts Mikhail Kornienko and Gennady Padalka of the Russian Federal Space Agency (Roscosmos) onboard Friday, March 27 (Saturday, March 28 Kazakh time) from the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan.

Media photograph the Soyuz TMA-16M spacecraft as it launches to the International Space Station with Expedition 43 NASA astronaut Scott Kelly, Russian cosmonauts Mikhail Kornienko and Gennady Padalka of the Russian Federal Space Agency (Roscosmos) onboard at 3:42 p.m. EDT Friday, March 27, 2015 (March 28 Kazakh time) from the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan. As the one-year crew, Kelly and Kornienko will return to Earth on Soyuz TMA-18M in March 2016.

Three crew members representing the United States and Russia are on their way to the International Space Station after launching from the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan at 3:42 p.m. EDT Friday (1:42 a.m., March 28 in Baikonur).

NASA astronaut Scott Kelly and Russian Federal Space Agency (Roscosmos) cosmonaut Mikhail Kornienko will spend about a year living and working aboard the space station to help scientists better understand how the human body reacts and adapts to the harsh environment of space.

“Scott Kelly’s mission is critical to advancing the administration’s plan to send humans on a journey to Mars,” said NASA Administrator Charles Bolden. “We’ll gain new, detailed insights on the ways long-duration spaceflight affects the human body.”

Launching with Kelly and Kornienko was cosmonaut Gennady Padalka, who will spend a standard six-month rotation on the station. The trio is scheduled to dock with the station at 9:36 p.m., about six hours after launch. NASA Television coverage of docking will begin at 8:45 p.m. Hatches are scheduled to open at about 11:15 p.m., with coverage starting at 10:45 p.m.

The arrival of Kelly, Kornienko and Padalka returns the station's crew complement to six. The three will join Expedition 43 commander Terry Virts of NASA, as well as flight engineers Samantha Cristoforetti of ESA (European Space Agency) and Anton Shkaplerov of Roscosmos, who have been aboard the complex since November.

Virts, Cristoforetti and Shkaplerov will return home in May. At that time, Padalka will take command of Expedition 44, becoming the first person to command four station crews. Padalka will return in September, while Kelly and Kornienko will remain aboard until March 2016.

The one-year mission will focus on seven key areas of human research. Functional studies will examine crew member performance during and after the 12-month expedition. Behavioral studies will monitor sleep patterns and exercise routines. Visual impairment will be studied by measuring changes in pressure inside the human skull. Metabolic investigations will examine the immune system and effects of stress.

Physical performance will be monitored through exercise examinations. Microbial changes in the crew will be monitored, as well as the human factors associated with how the crew interacts aboard the station. Each of these key elements carries a potential benefit for populations here on Earth, from functional improvements for patients recovering from a long period of bed rest to improving the monitoring of immune functions of people on Earth with altered immunity.

Data from Kelly and Kornienko’s 342-day expedition will be used to determine whether there are ways to further reduce the risks on future long-duration missions necessary for deep space missions.

In tandem with the one-year mission, Kelly’s identical twin brother, former NASA astronaut Mark Kelly, will participate in a number of comparative genetic studies, including the collection of blood samples as well as psychological and physical tests. This research will compare data from the genetically identical Kelly brothers to identify any subtle changes caused by spaceflight.

The tests will track any degeneration or evolution that occurs in the human body from extended exposure to a microgravity environment. These new twin studies are a multi-faceted national cooperation between universities, corporations and government laboratory expertise.

Expedition 43 will perform scientific research in several other fields, such as astrophysics and biotechnology. Among the planned experiments are a study of meteors entering Earth’s atmosphere and testing of a new synthetic material that can expand and contract like human muscle tissue. The crew members also are scheduled to greet a host of cargo spacecraft during their mission, including the sixth SpaceX commercial resupply flight and a Russian Progress resupply mission. Each flight will carry several tons of food, fuel, supplies and research. No spacewalks are planned during Expedition 43.

The International Space Station is a convergence of science, technology and human innovation that demonstrates new technologies and makes research breakthroughs that are not possible on Earth. The space station has been continuously occupied since November 2000. In this time, it has received more than 200 visitors and a variety of international and commercial spacecraft. The space station remains the springboard to NASA's next giant leap in exploration.

NASA astronaut Scott Kelly gives a thumbs-up from inside the Soyuz TMA-16M taking him and Expedition 43 crewmates Mikhail Kornienko, and Gennady Padalka of the Russian Federal Space Agency (Roscosmos) to the International Space Station after a successful launch from the Baikonur Cosmodrome in Kazakhstan.

Quelle: NASA

Update: 28.03.2015

YearInSpace Crew Enters Station Joining Expedition 43

Scott Kelly, Mikhail Kornienko and Gennady Padalka joined their Expedition 43 crewmates Terry Virts, Anton Shkaplerov and Samantha Cristoforetti in the Zvezda service module for a crew greeting ceremony.

Kelly and Kornienko will spend about a year on the space station to better understand how the human body reacts and adapts to the harsh environment of space. Data from the one-year mission will be used to determine whether there are ways to further reduce the risks on future long-duration missions to an asteroid and eventually Mars.

The crew will support several hundred experiments in biology, biotechnology, physical science and Earth science — research that impacts life on Earth. Data and samples will be collected throughout the year from a series of studies involving Scott and his twin brother, former NASA astronaut Mark Kelly. The studies will compare data from the genetically-identical Kelly brothers to identify any subtle changes caused by spaceflight.

During the expedition, both a U.S. and a Russian cargo resupply vehicle will arrive at the station, bringing several tons of food, fuel, and supplies as well as a host of new science investigations.

Virts, Shkaplerov and Cristoforetti will return home in May 2015. At that time Padalka will become commander for Expedition 44. Padalka will spend six months aboard the outpost, during which he will become the first four-time station commander and record holder for most cumulative time spent in space. Kelly and Kornienko will return to Earth in March 2016 with Expedition 46 after 342 days in space.

You can follow the crew’s activities in space on social media. Follow space station activities via Twitter, Facebook, and Instagram. Follow Twitter updates from Terry Virts, Samantha Cristoforetti, and Scott Kelly, and follow Kelly on Instagram.

To join the online conversation about the International Space Station and the one-year mission on Twitter, follow the hashtag #YearinSpace.

Quelle: NASA

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Frams: Ankunft der ISS-Crew 43 bei ISS

Quelle: NASA

Update: 17.06.2015

NASA, UN Photo Competition Highlights Why Space Matters on Earth

Each month, NASA astronaut Scott Kelly will announce the winning photo of the #whyspacematters competition by posting it to his Instagram account @StationCDRKelly.

Credits: UNOOSA

NASA and the United Nations Office for Outer Space Affairs (UNOOSA) have launched a global photography competition to highlight how the vantage point of space helps us better understand our home planet, improve lives, and safeguard our future by aiding sustainable development on Earth.

To highlight the role of space-based science and technologies and their applications on Earth, NASA and UNOOSA are inviting the public to submit photos depicting why space matters to us all in our daily lives. To participate, post a picture and description on Instagram using the hashtag #whyspacematters and tagging @UNOOSA.

NASA astronaut Scott Kelly, who is three months into a one-year mission aboard the International Space Station, will announce the winning photo each month by posting it from his Instagram account @StationCDRKelly.

Kelly and Russian Cosmonaut Mikhail Kornienko are spending a year in space to improve our understanding of the medical, psychological and biomedical challenges faced by astronauts during long-duration spaceflight. Kelly will set a single-mission record for a U.S. astronaut, and the joint expedition will be an important step in human space exploration and research into the effects of long-term space habitation as part of NASA’s journey to Mars.

“We learn something every time we go to space. And the International Space Station is one of the world’s greatest laboratories – where we are helping with advances in medicine, biology, chemistry and materials sciences,” said Kelly. “It is the pursuit of these advances off the Earth that help improve lives on Earth. And that is why I am so committed to space exploration and embarking on this year-long mission. I look forward to seeing the images from people around the world on how space technology has impacted them where they live.”

UNOOSA Director Simonetta Di Pippo said it is “an honor to have Scott Kelly share his experience in space with the United Nations. This campaign will help to promote the use of space science and technologies in such areas as disaster risk reduction, tracking the effects of climate change and in the equality of access to education and telemedicine.”

With the recent installation of NASA’s International Space Station-Rapid Scatterometer (ISS-RapidScat) and the Cloud-Aerosol Transport System (CATS) instruments on the space station, the ISS is being used for full-fledged Earth science research.

Scientists worldwide use NASA data to tackle some of the biggest questions about how our planet is changing now and how Earth could change in the future. From rising sea levels to the changing availability of freshwater, NASA enables studies that unravel the complexities of our planet from the highest reaches of Earth’s atmosphere to its core.

The International Space Station is a convergence of science, technology and human innovation that enables us to demonstrate new technologies and make research breakthroughs not possible on Earth. It has been continuously occupied since November 2000 and, since then, has been visited by more than 200 people and a variety of international and commercial spacecraft. The space station remains the springboard to NASA's next giant leap in exploration, including future missions to an asteroid and Mars.

Quelle: unoosa

Raumfahrt

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