Nach 340 Tagen im All werden der US-Astronaut Scott Kelly und der russische Kosmonaut Mikhail Kornienko heute gegen 23:30 Uhr ET auf unserem kleinen blauen Marmor landen.
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Obwohl dies nicht die längste Zeit im All ist, ist es die längste Zeit, die jemand an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht hat, und die beste Gelegenheit, um zu untersuchen, was nach längerer Exposition gegenüber Schwerelosigkeit, beengten Verhältnissen und schädlicher Strahlung mit dem menschlichen Körper passiert .
Es ist nicht zu übersehen, dass sich Erdlinge mit einer gewissen Schwerkraft entwickelt haben. Seit den Anfängen der Raumfahrt versucht die NASA herauszufinden, was mit einem menschlichen Körper jenseits der Anziehungskraft unseres Planeten geschieht.
"Bei all den normalen Dingen, die wir für selbstverständlich halten, war sich niemand sicher, was passieren würde", sagt Valerie Neal, Kuratorin und Vorsitzende für Weltraumgeschichte am Smithsonian National Air and Space Museum. „Werden sie richtig schlucken können? Werden sie richtig sehen können? Werden sie in der Lage sein zu urinieren? "
Die frühesten Experimente wurden mit tierischen Probanden durchgeführt - Hunden, Affen und Mäusen, um nur einige zu nennen. Dann, im Jahr 1962, umkreiste der Astronaut John Glenn als erster Amerikaner die Erde zusammen mit einer Tube Apfelmus.
"Sie wählten ein schönes weiches, rutschiges Essen aus, steckten es in eine Zahnpastatube und ließen ihn jeweils nur ein kleines Stückchen nehmen, um zu sehen, ob er schlucken konnte und ob das Essen auf seinen Bauch fallen würde", sagt Neal. Die kurze Dauer dieser Flüge begrenzte jedoch das, was Wissenschaftler testen konnten - und prüfte die Geduld der Pionier-Raumfahrer. "Astronauten waren so beschäftigt mit dem, was sie tun mussten, und sie waren nicht unbedingt geneigt, als Meerschweinchen behandelt zu werden", fügt Neal hinzu.
Mit zunehmender Länge der Flüge wurden auch physiologische Tests durchgeführt. Heutzutage sind ISS-Astronauten vor dem Flug einer Reihe von Tests, regelmäßigen Gesundheitskontrollen im Flug und einer längeren Rehabilitation ausgesetzt, sobald ihre Füße wieder auf festem Boden stehen.
Aufgrund ihrer Sicht auf den Mars muss die NASA jedoch noch viel über die Auswirkungen längerer Wanderungen lernen. Für Kelly und Kornienko ist ihre Mission "Year in Space" die erste, die sich ausschließlich auf die Physiologie des Weltraums konzentriert - ein Projekt, das noch faszinierender wird, weil Kelly einen Zwillingsbruder auf der Erde hat. Das bedeutet, dass Wissenschaftler beide Männer betrachten und genetische Veränderungen, die durch die Raumfahrt verursacht werden, besser identifizieren können.
Obwohl wir in den kommenden Monaten wahrscheinlich viel mehr von Kelly und Kornienko lernen werden, sind hier einige der großen Auswirkungen, auf die die NASA achten wird:
(NASA) Spinning Heads Over Tails
Ihr Innenohr funktioniert ungefähr wie ein Beschleunigungsmesser in einem Smartphone - es zeigt Ihrem Körper, wann Sie sich bewegen oder anhalten und wann Sie auf dem Kopf stehen oder auf der Seite liegen. Aber im Weltraum geht dieser kleine Mechanismus schief, was Astronauten nach Eintritt in die Schwerelosigkeit häufig für einen Tag oder so an Reisekrankheit erkrankt. Viele haben auch ein ähnliches Problem, wenn sie wieder in die Anziehungskraft unseres Planeten eintreten, sagt Neal.
„Es ist, als würde man von einem Schiff herunterkommen und keine Landbeine unter sich haben“, sagt sie. Astronauten berichten anfangs oft von einem Gefühl des Schwebens, das sich schließlich auflöst, wenn sich ihr Körper wieder an die Erde anpasst.
Knochen und Muskeln
Eines der ersten Dinge, die Wissenschaftler bei unseren Vorhaben im Weltraum entdeckten, ist, dass sich der schwerkraftarme Lebensstil nicht für starke Knochen und Muskeln eignet, einschließlich des Herzens. Während erdgebunden, arbeiten diese Körperteile tatsächlich eine ganze Menge, nur um uns still zu halten. Ohne die nach unten gerichtete Schwerkraft arbeitet der Körper erheblich weniger, was zu Muskelabbau und Verlust der Knochendichte führt.
Nach Angaben der NASA können Astronauten in einem einzigen Monat im Weltraum so viel Knochenmasse verlieren wie eine Frau nach der Menopause in einem Jahr. Diese überraschende Abnahme führt zu höheren Kalziumwerten im Blut, was zu einer höheren Inzidenz von Nierensteinen führen kann. Um diesen Problemen entgegenzuwirken, trainieren Astronauten intensiv mit speziell entwickelten Maschinen an Bord der Raumstation. Laut NASA hat Kelly im Verlauf seiner Mission rund 700 Stunden trainiert.
Die meisten dieser Effekte können bei der Landung entgegengewirkt werden, es ist jedoch ein gewisser Arbeitsaufwand erforderlich. "Nur den Kopf hochzuhalten ist eine bizarre neue Erfahrung", sagte der Astronaut Chris Hadfield nach einem Aufenthalt auf der ISS im Jahr 2013 zu CBC News. "Ich musste den Kopf seit fünf Monaten nicht mehr auf den Nacken legen."
Schwimmende Flüssigkeiten
Jede Sekunde strömen Flüssigkeiten durch unseren Körper, und für die Erde hilft die Schwerkraft, diese Flüssigkeiten nach unten in die Beine zu befördern. Aber nehmen Sie die Schwerkraft weg, und die Flüssigkeiten schwimmen bis zum Kopf. Laut NASA könnte im Laufe seines Weltraumjahres die Menge an Flüssigkeit, die in Scott Kellys Kopf gelangt, eine 2-Liter-Soda-Flasche füllen.
Aus diesem Grund „sehen die Astronauten eher frech aus“, sagt Neal. Diese Flüssigkeitsdrift verursacht auch schwerwiegendere Zustände, einschließlich Druck auf den Sehnerv, der das Sehen beeinträchtigen kann. Zurück auf der Erde lassen die Augenprobleme normalerweise nach, aber dies ist eines der großen Probleme, die die NASA bei längeren Flügen verstehen möchte.
Kosmische Strahlung
Das Erdmagnetfeld bildet eine natürliche Abschirmung, die das Leben auf der Oberfläche vor energiereicher Strahlung schützt, die sonst die DNA schädigen könnte. Außerhalb dieser sicheren Zone kann eine künstliche Abschirmung auf der ISS Astronauten teilweise vor Strahlenexposition schützen, ist jedoch nicht für alle Strahlungstypen wirksam, sodass Astronauten anfälliger für Krebs und andere langfristige Gesundheitsrisiken sind.
Eine Reise zum Mars wird noch brutaler, da der rote Planet neben der Expositionszeit während des Transports keinen natürlichen Magnetschild hat. Mit der jüngsten ISS-Mission wollen die Wissenschaftler herausfinden, wie die Weltraumstrahlung Veränderungen in Kellys DNA auslösen und was dies für zukünftige Reisende auf dem Mars bedeuten könnte.
Trotz all dieser stark klingenden Effekte kann der größte Teil des bekannten Schadens nach der Rückkehr eines Astronauten zur Erde rückgängig gemacht werden. Bei einer Pressekonferenz aus dem All letzte Woche war Kelly in Hochstimmung. Obwohl er seine Augen über einige geringfügige Auswirkungen informiert, sagt er insgesamt, dass er sich gut fühlt und psychisch in guter Verfassung ist: "Es ist nicht so, als würde ich die Wände hochklettern."
"Ich habe versucht, dies mit einer sehr bewussten Methodik und einem bewussten Tempo zu tun", sagt er und fügt hinzu, dass er jede Missionsaufgabe als Meilenstein verwendet hat. „Ich finde es wichtig, solche Meilensteine zu haben, die einen Langstreckenflug zerstören. Der nächste Meilenstein kommt nach Hause. “
