Galileo^® Training, Leonardo Mechanograph^® und pQCT bei der Mars500-Mission – ein Überblick

Nach 520 Tagen hinter verschlossener Luke ging der simulierte Flug zum Mars am 4. November erfolgreich zu Ende.

Projektüberblick

Projektpartner

• Russische Weltraumagentur Roskosmos
• European Space Agency (ESA)
• Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)

Dauer

03.06.2010 bis 04.11.2011

Die Dauer des Experiments betrug 520 Tage, da die Experten davon ausgehen, dass eine echte Marsmission einschließlich einer mehrtägigen Aufenthaltszeit so lange dauern würde.

Ort

Versuchsanlage des Moskauer Instituts für Medizinisch-Biologische Probleme (IBMP)

Crew

Drei Russen, ein Franzose, ein Italiener-Kolumbianer und ein Chinese

Ziel

Isolationsstudie: Simulation eines 520 Tage dauernden, bemannten Flugs zum Mars, welcher mit Ausnahme der Schwerelosigkeit unter realen Weltraumbedingungen stattfand. Es sollte getestet werden, ob Menschen der psychischen und physischen Belastung einer Marsmission gewachsen wären.

Beteiligung Novotec Medical

Unter den insgesamt 11 deutschen Experimenten war Novotec Medical mit folgenden Systemen vertreten: Mit an Bord waren ein Galileo Trainingsgerät, auf welchem die Teilnehmer während der Zeit nach vorgegebenem Plan trainierten sowie ein Leonardo Mechanograph (Kraftmessplatte für automatische, objektive und softwaregestützte Bewegungsanalyse und Leistungsdiagnostik) für die Dokumentation des Trainingserfolgs. Eine Wartung oder gar ein Systemaustausch war während der Mission nicht möglich, da die Luken 520 Tage geschlossen bleiben mussten. Darüber hinaus wurde ein pQCT-System (peripherer quantitativer Computertomograph) genutzt, um eventuelle Veränderungen am Knochen der "terrestrischen" Astronauten am Ende der Mission dokumentieren zu können. Hierzu wurden direkt vor und nach der Mission jeweils Messungen durchgeführt.

Galileo Training und andere Trainingsmethoden im Einsatz

Zum Einsatz kam ein Galileo Trainingsgerät, welches mechanisch und von Seiten der Grundelektronik den normalen, kompakten Serienmodellen Galileo Advanced oder Advanced Plus entspricht. Es wurden lediglich Zusatzmodule nachgerüstet wie beispielsweise eine Chipkartenunterstützung sowie ein Datenlogger, um die tatsächlichen Trainingszeiten protokollieren zu können. Darüber hinaus wurde eine speziell für die Mars500-Mission entwickelte Lösung zur kompletten Vibrationsentkopplung zwischen Trainingsgerät und Station eingesetzt. Diese Entkopplung ist auch auch für einen eventuellen Einsatz beispielsweise auf der ISS erforderlich, um zu verhindern, dass Schwingungen auf die sehr empfindliche Raumstation übertragen werden.

Neben Vibrationstraining auf Galileo kamen zwei weitere etablierte Trainingsmethoden zum Einsatz, die derzeit bereits im Weltraum eingesetzt werden, beispielsweise auf der Internationalen Raumstation ISS: Training auf einer speziellen Rudermaschine sowie ein kombiniertes Training auf passivem Laufband und Fahrradergometer. Die drei Trainingsmethoden wurden während der Zeit jeweils im zweimonatigen Rhythmus nacheinander eingesetzt. Untersucht werden sollte, welche Ziele mit welcher Trainingsmethode erreicht werden können und wie die einzelnen Methoden von den Crewmitgliedern akzeptiert werden. Die tägliche Trainingsdauer betrug bei Galileo Training 15 Minuten, bei den beiden anderen Trainingsmethoden 1 bis 1,5 Stunden. Neben der Trainingsdauer gab es auch Unterschiede bei den Trainingszielen. Rudermaschine sowie die Kombination aus Laufband und Fahrradergometer zielen als kardiovaskuläres Training  auf eine gute Ausdauer. Auf Galileo hingegen wird insbesondere die schnelle Sprintermuskulatur trainiert, die wiederum auf hohe Leistung und hohe Kräfte zielt. Hohe Kräfte sind wichtig für den Knochenerhalt, eine hohe muskuläre Leistungsfähigkeit ist unabdingbar für alltägliche Bewegungen wie beispielsweise Aufstehen vom Stuhl, Treppensteigen oder die Verhinderung von Stürzen (und damit von Frakturen) durch schnelle, zielgerichtete Abfang- und Ausgleichsbewegungen.

Bisherige Ergebnisse

Erste positive Ergebnisse der erfolgreich abgeschlossenen Mission: Das Training auf Galileo wurde von den Crewmitgliedern täglich nach Vorgabe durchgeführt und erfreute sich einer hohen Akzeptanz. Daneben konnte auch die Qualität der zugrunde liegenden Technologie gezeigt werden. Die Systeme liefen während der 520 Tage ohne Möglichkeit für Wartung oder Reparatur von außen absolut zuverlässig. Die umfassende Auswertung hinsichtlich der Effizienz der einzelnen Trainingsmethoden wird noch etwas Zeit beanspruchen.

Weitere Informationen

• Pressemitteilung Novotec zum Start der Mission
• Mars500 video diary auf YouTube: Leonardo Mechanograph (Mitte des Videos) und Galileo Training (Ende des Videos) im Einsatz
• Projektseite zu Galileo auf der ESA-Webseite
• Hintergrundinfos der ESA zur Mars500-Mission als PDF mit Infos zu Galileo auf S. 22

Außenansicht auf den Mars500-Container im Moskauer IBMP. 

Bewegungsanalyse mittels Leonardo Mechanograph: Rainer Rawer (Leiter Entwicklung Novotec Medical GmbH, hinten links) mit Crewmitglied im Inneren des Mars500-Containers. Vorne links: das Galileo Trainingsgerät.