HERGISWIL: Hergiswil ist bei der Raumfahrt live dabei

Wenn Astronauten im All bestimmte biologische Experimente durchführen, ist ein Team in Hergiswil per Funk und Video live dabei. Es ist dafür zuständig, dass die Versuche auf dem Columbus-Forschungslabor, das am Dienstag vor sechs Jahren auf der ISS installiert wurde, wie geplant klappen.

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Hergiswil hat den direkten Draht ins All. Auf dem Bild Astronaut 
Joseph R. Tanner bei der Internationalen Raumstation ISS. (Bild: Keystone)

Hergiswil hat den direkten Draht ins All. Auf dem Bild Astronaut Joseph R. Tanner bei der Internationalen Raumstation ISS. (Bild: Keystone)

Der Astronaut André Kuipers schwebt knapp 400 Kilometer über der Erde mitten im Columbus-Forschungsmodul auf der ISS. Er setzt einen kleinen Behälter in ein würfelförmiges Gerät namens Kubik. Im Inneren befinden sich ein paar Millionen menschliche Immunzellen, deren Funktion - oder vielmehr Fehlfunktion - im All erforscht wird.

Live zugeschaltet ist ein Team von Operateuren in der Dachkammer einer alten Villa in Hergiswil am Vierwaldstättersee. Sie sitzen vor Dutzenden von Bildschirmen, auf denen sie den Zeitplan, die zugeschalteten Funklinien - samt jener des Astronauten - und das Livebild der Kamera auf der ISS sehen können.

Es handelt sich zwar in diesem Fall um eine Simulation und das Video stammt von einer früheren Mission. Doch schon im März gilt es für das Team wieder ernst: Ein weiteres Immunzellen-Experiment wird mit einer SpaceX-Rakete auf die ISS verfrachtet. Anfang 2015 folgt ein Versuch, an dem auch die Universität Zürich beteiligt ist.

Schweigen, wenn der Astronaut spricht

Direkt mit dem Astronauten sprechen darf immer nur eine Person im Kontrollzentrum in München. Doch das BIOTESC (Biotechnology Space Support Centre) ist als eines von acht Columbus-Nutzerzentren im Auftrag der Europäischen Raumfahrtbehörde ESA dafür verantwortlich, dass Versuche mit Kubik und einer Anlage namens Biolab reibungslos ablaufen. Das Achterteam gehört zum Kompetenzzentrum für biomedizinische Weltraumforschung und Technik an der Hochschule Luzern (HSLU).

Das sieben Meter lange und 1,4 Milliarden Euro teure Columbus-Modul der ESA wurde am 11. Februar 2008 auf der ISS installiert. Nach einer holprigen Anlaufphase liefen inzwischen die Experimente auf Hochtouren, erklärt BIOTESC-Leiterin Alexandra Deschwanden bei einem Besuch der Nachrichtenagentur sda.

In seiner voraussichtlich zehnjährigen Lebenszeit sollen im Columbus-Modul tausende Experimente in Physik und Lebenswissenschaften stattfinden. Die von BIOTESC überwachten Versuche erkunden, was mit biologischen Vorgängen bei minimaler Schwerkraft passiert. Denn nach längerer Zeit im All schrumpfen bei Astronauten die Muskeln, schwinden die Knochen und das Immunsystem streikt.

Den Hauptteil der Arbeit hat das BIOTESC-Team schon im Vorfeld geleistet: Es hat das Experiment zusammen mit den Wissenschaftlern entwickelt, sodass es etwa möglichst wenig Astronauten-Zeit beansprucht. Zudem wurden Probedurchläufe durchgeführt und eine Schritt-für-Schritt-Anleitung für den Astronauten geschrieben.

Wissenschaft für die Hosentasche

«Die Handhabung der Experimente auf der ISS ist vergleichsweise einfach», sagt Deschwanden. Ihre Entwicklung ist dafür umso komplizierter. Sie müssen möglichst klein sein - die Experimentenbehälter für Kubik passen in eine grössere Hosentasche - und möglichst automatisiert ablaufen. Zum Beispiel wird am Ende eines Zellen-Experiments das Fixiermittel über einen vorprogrammierten Mechanismus automatisch zugegeben.

Viele biologische Prozesse funktionieren bei minimaler Schwerkraft nicht. Zum Beispiel werden weisse Blutkörperchen nicht aktiviert, was darauf hindeutet, dass Krankheitserreger nicht bekämpft werden. Die Schäden an Zellen von Muskeln, Blutgefässen oder Knochen sehen im All oft ähnlich aus wie bei Erkrankungen dieser Organe auf der Erde.

«Forschen im Weltraum hilft uns in vielfacher Weise bei der Lösung von Fragen, die sich auf der Erde stellen», ist Oliver Ullrich von der Universität Zürich überzeugt, der Immunzellen bei minimaler Schwerkraft erforscht. «Es geht immer um grundlegende wissenschaftliche Fragen.»

Forschen für bemannte Raumfahrt

Eine wichtige Motivation dahinter ist indes nicht weniger als die Vision einer Zukunft des Menschen im All. «Wenn der Mensch länger im All forschen und leben will, muss er untersuchen, wie diverse Organismen dort überleben», erklärt Dominika Kauss von der HSLU, die ein Experiment mit Hefepilzen vorbereitet, das 2018 zur ISS fliegen soll.

Damit liessen sich die Risiken eines Langzeitraumfluges präziser einschätzen - und vielleicht sogar Gegenmassnahmen entwickeln, sagt Ullrich. Eine Pille oder andere Behandlung, die das Immunsystem der Astronauten verbessert oder den Muskelabbau stoppt, würde nicht nur wertvolle Zeit in der Raumstation sparen, spekuliert Stéphane Richard, Labormanager am Kompetenzzentrum in Hergiswil. «Sie könnte auch Patienten auf der Erde helfen.»

sda

Biologische Forschung im All

Das Columbus-Forschungslabor ist seit sechs Jahren auf der Raumstation ISS installiert. Das BIOTESC-Zentrum in Hergiswil ist für den reibungslosen Ablauf eines Teils der biomedizinischen Experimente darauf zuständig. Einige Beispiele mit Schweizer Beteiligung:

  • Weisse Blutkörperchen: Das Projekt «PADIAC» des Kompetenzzentrums für biomedizinische Weltraumforschung und Technik an der Hochschule Luzern (HSLU) erkundete die Ursachen, warum weisse Blutkörperchen unter Schwerelosigkeit nicht auf bestimmte Wachstumsfaktoren reagieren und deshalb die Immunantwort ausbleibt. Es flog 2010 auf die ISS.
  • Fresszellen: Das Experiment «Triple-Lux-A» des Teams um Oliver Ullrich von der Universität Zürich untersucht den Einfluss der Schwerelosigkeit auf die Fähigkeit sogenannter «Fresszellen», Mikroorganismen zu vernichten. Flug geplant im Frühjahr 2015.
  • Hefepilze: Das Projekt «Bioreactor» von Dominika Kauss ebenfalls vom Kompetenzzentrum an der HSLU will verstehen, wie sich Hefezellen - die auch als Krankheitserreger wirken können - bei minimaler Schwerkraft verhalten und auf Umweltreize reagieren. Flug geplant für 2018.

sda