Eine Neigung von sechs Grad – das mag unerheblich klingen. Ein Blick auf das schiefliegende Bett in dem kahlen Zimmer des Envihab in Köln lässt einen umdenken. 60 Tage am Stück leben – und liegen – hier zwölf Probanden im Untergeschoss der Forschungseinrichtung des Deutschen Luft- und Raumfahrtzentrums (DLR). Sie sind Teil der Bettruhestudie SMC, die das DLR derzeit in Zusammenarbeit mit der amerikanischen Luft- und Raumfahrtbehörde Nasa durchführt.

SMC steht für „Sensorimotor Countermeasure Study“. Es wird untersucht, wie den sensomotorischen Beeinträchtigungen, die die Schwerelosigkeit im Weltraum hervorruft, entgegengewirkt werden kann. Von den Ergebnissen profitieren auch Astronauten, die in den kommenden Jahren Richtung Mond aufbrechen. Mit der Artemis 4 Mission dürfte das schon 2028 der Fall sein. An Bord wird sich dann wohl auch ein deutscher Raumfahrer befinden, wie Bundesraumfahrtministerin Dorothee Bär jüngst ankündigte. Doch die bemannte Raumfahrt muss gut vorbereitet sein.

Und dafür wird noch auf der Erde in Sechs-Grad-Stellung selbst geduscht, der Kopf tief, die Füße hoch. „Der Winkel stellt die Flüssigkeitsverschiebung am besten nach, so, wie sie auch im Weltraum passiert“, erläutert Projektleiter Stefan Möstl. „Wenn wir uns auf der Erde befinden, zieht uns die Schwerkraft das Blut aus dem Gesicht. Da oben ist das anders. Deshalb haben Astronauten immer so ein aufgedunsenes Gesicht.“ Und die Probandinnen und Probanden in Köln auch. 

Einer, der es schon in einer früheren Studienkampagne erlebt hat, ist Björn. Aus internen Gründen wird sein Nachname nicht genannt. „Die ersten Tage sind die härtesten“, berichtet er von den anfänglichen Beschwerden. Der Hirndruck steigt. Die Kopftieflage könne auch zu Rücken- und Kopfschmerzen oder Verdauungsproblemen führen, ergänzt Möstl. „Danach war es das neue Normal“, sagt Björn. „Es ist schon beeindruckend, wie anpassungsfähig der Körper ist.“

Zwei Monate lang, 24/7, muss immer mindestens ein Schulterblatt die Unterlage berühren. 14 Tage zuvor finden bereits Voruntersuchungen statt, auch danach gibt es Tests und Rehatraining, sodass die sichere Rückkehr in die Senkrechte gewährleistet wird. Diesen Switch erleben auch Raumfahrende nach der Landung auf Himmelskörpern oder der Rückkehr auf die Erde. „Man ist schon etwas unsicher auf den Beinen“, erinnert sich Björn. Nach drei bis vier Tagen lege sich das in der Regel, sagt Möstl.

Mehr als 100 Experimente durchlaufen die Probanden am DLR in Köln

Während der Bettruhezeit nehmen die Probanden an mehr als 100 Experimenten teil, zum Beispiel an kognitiven Tests oder einem umfangreichen Schlaflabor. Entscheidend ist aber vor allem das Trainingsprogramm. Denn Kraft und weitere körperliche Fähigkeiten leiden unter der Schwerelosigkeit. Der Platz für Trainingsutensilien ist allerdings eingeschränkt und klassische Geräte wie Wackelbretter oder eine Hantelbank funktionieren im luftleeren Raum nicht. Die Gewichte würden schweben und der Trainingseffekt durch mangelnden Widerstand entfallen. „Die Studie untersucht, wie man mit relativ kleinen und leichten Trainingsmethoden die Funktion des Bewegungsapparats aufrechterhalten kann“, so Möstl. 

Während eine Kontrollgruppe 60 Tage lang ohne Einheit im wahrsten Sinne des Wortes auf der faulen Haut liegt, stimuliert eine zweite Kohorte täglich für 30 Minuten die Beinmuskulatur mit elektrischen Impulsen. Dafür werden Elektroden am Ober- und Unterschenkel aufgeklebt. „Die Geräte sind gerade mal so groß wie ein Handy – so, wie man das in der Raumfahrt haben will“, sagt Möstl. 

Deutlich mehr Platz nimmt die Trainingsfläche der dritten Gruppe ein, die am Gleichgewichtssinn arbeitet. Die Teilnehmenden „schweben“ dafür auf einem druckluftgelagerten Schlitten, ähnlich einem Airhockey-Tisch. Die Füße werden währenddessen über ein Gurtsystem an ein Balance-Board gedrückt, das sie durch ausgleichende Bewegungen mit den Beinen und dem Oberkörper halten – eine wackelige Angelegenheit, wie sich bei der Demonstration herausstellt.

„Die Nasa legt ein besonderes Augenmerk auf diese Technik, sie soll schon bald auf der ISS zum Einsatz kommen, vorher brauchen sie aber entsprechende Fallzahlen“, erläutert der Medizintechnik-Ingenieur, der den Auftrag mit seinem Team in Köln umsetzt. Zahlreiche Parameter werden in der Zeit gemessen, etwa die Veränderung von Knochendichte, Muskelmasse und Gleichgewichtssinn, aber auch, wie sich die Probanden vor und nach der Bettruhe in einem Hindernisparcours schlagen.

Insgesamt 150 Mitarbeitende sind an der Studie beteiligt. Sie stellen eine Rund-um-die-Uhr-Betreuung und -Beobachtung sicher, tüddeln um die Betten herum. Externer Besuch ist währenddessen nicht gestattet. Das DLR-Personal rollt die Probanden von A nach B, von Untersuchungs- zu Duschräumen und Privat- zu  Gemeinschaftszimmern. Gemeinsam abhängen dürfen die Teilnehmenden in ihrer Freizeit. Wer will, kann auch für sich bleiben. 

18.000 Euro Aufwandsentschädigung

Strenger wird es beim Essen. Die Mahlzeiten sind grammgenau portioniert. „Das ergibt manchmal komische Zusammenstellungen, wenn zum Beispiel nur die Hälfte des Brots belegt ist, weil die Nährstoffmenge eben schon erreicht ist“, sagt Björn. Und: Es muss aufgegessen werden. Chips naschen beim Fernsehgucken ist nicht angesagt. „Klar, wenn jemand Durst hat, darf der trinken. Aber es muss zumindest dokumentiert werden“, sagt der Studienleiter. Nach der Hälfte der Zeit veranstalten sie eine kleine Party: Bergfest, im Liegen, versteht sich. Da wird dann sogar mal ein alkoholfreier Sekt ausgeschenkt – genau eingerechnet im Ernährungsplan und nur so lange, wie es die Nachtruhe erlaubt. 

Denn auch die unterliegt strengen Vorgaben, etwa, wann das Licht zu dimmen ist – Mittagsschlaf ist nicht erlaubt. Wer versehentlich einnickt, wird geweckt. Abends wird das Internet abgeschaltet, auch um nächtliches Daddeln zu vermeiden. „Wir versuchen, alles zu standardisieren, damit wir sichergehen können, dass die Effekte, die wir messen, aufs Training zurückzuführen sind und nicht auf andere Faktoren“, erklärt Möstl.

Was für andere wie ein Horrorszenario klingt, war für Björn die Erfüllung eines Kindheitstraums, zumindest fast. „Seit ich klein bin, habe ich mich für Luft- und Raumfahrt begeistert. Der Gedanke, ein Teil davon zu sein, war meine ganze Motivation. Ich wusste einfach: Das ist es!“ Normalerweise ist Björn selbstständig. Er betreibt Escape-Rooms. Gewissermaßen war die Studie auch ein kleines Abenteuer. Jetzt kann er sich „terrestrischer Astronaut“ nennen, ein Teilnehmer einer Erdmission. 18.000 Euro waren der Lohn für seinen Einsatz, so viel zahlt das DLR als Aufwandsentschädigung.

„Wenn man es nur für die Kohle macht, tut man sich keinen Gefallen. Dafür ist es dann doch zu anstrengend“, warnt Möstl. Das Geld sei ohnehin für die Wenigsten der Anreiz. Schließlich muss es versteuert und der Verdienstausfall damit gedeckt werden. Die meisten seien abenteurlustig, forschungs- und raumfahrtaffin oder wollen ihren Horizont erweitern. 7000 Menschen haben sich für die SMC-Studie beworben, danach folgte ein aufwendiger Auswahlprozess. „Es hat sich gelohnt“, sagt Björn. 

100 Tage Isolation

So sehr, dass er sich gleich noch zu einer zweiten Studie im DLR hinreißen ließ. Doch weil seine Zeit dann doch begrenzt war, meldete sich Björn für eine Art Light-Version des sogenannten SOLIS100-Projekts (englisch für Study of Long-term Isolation). Zur Vorbereitung auf die aktuelle Studie testete er in einem Pilotversuch acht Tage lang, was Probanden derzeit im DLR über 100 Tage erleben: vollkommene Isolation von der Außenwelt – zu sechst, auf 130 Quadratmetern, ohne Tageslicht. 

Stattdessen strahlen helle Leuchten von der Decke. „Wir stellen hier die Lichtverhältnisse nach, die auch auf der ISS herrschen“, erklärt Amelie Therre. Sie leitet die von der Europäischen Weltraumagentur Esa initiierte Studie von Seiten des DLR. Die Zimmer in der Forschungsanlage des Envihabs dienen als bodengebundenes Analog für zukünftige Langzeitmissionen zum Mond und zum Mars. 

„Es geht darum, Fragen zu beantworten, wie: Was macht die Abgeschiedenheit mit der Psyche, der Gesundheit und der Leistungsfähigkeit? Wie entwickelt sich die Funktionalität in einem Team?“, erklärt Therre.  

Denn die Reisezeiten für zukünftige Raumfahrtmissionen werden sich in Zukunft verlängern. Weltraumorganisationen planen die Erforschung des Alls, weit über den Erdorbit hinaus. „Diese Missionen werden neue psychologische und physische Herausforderungen mit sich bringen. Die Besatzung benötigt in isolierten und begrenzten Umgebungen mehr Autonomie. Um diese Herausforderungen zu kennen und zu meistern, sind hochwertige Studien unerlässlich“, sagt Professor Jens Jordan, Leiter des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin. Die Forschung werde auch dazu beitragen, Risiken vorherzusagen und die Auswahl und das Training der Crewmitglieder zu verbessern.

Dafür füllen die Probanden Fragebögen aus, führen Tests durch, schreiben Tagebuch, tracken ihre Gesundheitsmarker, nehmen einander Blut ab und werden audio- und videoüberwacht. Lediglich die Schlafkapseln – eigens belüftet und schallisoliert, immerhin – und das Badezimmer bieten etwas Privatsphäre. Duschen ist zweimal fünf Minuten pro Woche vorgesehen. Nicht viel, wenn man bedenkt, dass die Test-Astronauten jeden Tag Sport treiben. „Wir wollen auch hier die Ressourcenknappheit darstellen“, sagt Therre. 

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Janne Ahrenhold

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Das gilt auch für die Nahrung. Die ist genau abgezählt und stapelt sich derzeit noch im kleinen Lagerraum. In drei Monaten wird sie aufgebraucht sein. Erst dann dürfen auch die Erd-Astronauten wieder ins Freie.