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Donnerstag, 18. Mai 2017, Ausgabe Nr. 20

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Raumfahrt

Überirdisches Training

Von Hans-Arthur Marsiske | 28. August 2015 | Ausgabe 35

In der Schwerelosigkeit auf der Internationalen Raumstation verlieren die Astronauten einen Großteil Ihrer Muskelkraft – wenn sie nicht täglich trainieren. Wie sie sich auf langen Missionen in Form halten können, lernen sie von Ärzten und Fitnesstrainern. Ein Besuch beim Bodenpersonal.

BU Astronautentraining
Foto: ESA

Auf der Erde: Im Europäischen Astronautenzentrum der ESA lernen die Astronauten das Columbus-Labor der Raumstation unter Wasser kennen. So wird die Schwerelosigkeit simuliert.

„Die Schwerkraft zieht mich etwas runter“, twittert Alexander Gerst im November 2014, da ist er gerade erst mit seiner Sojus-Kapsel in der Kasachensteppe gelandet. Als der ESA-Astronaut 14 Stunden später mit dem Flugzeug in Köln landet, ist davon schon nichts mehr zu spüren. Mit festem Schritt kommt er die Treppe hinunter und winkt fröhlich den Wartenden zu. Dabei hat der Mann gerade ein halbes Jahr auf der Internationalen Raumstation ISS hinter sich gebracht.

Die körperliche Fitness des Alexander Gerst ist keine Selbstverständlichkeit. Denn die Umstellung von 0 G auf 1 G, von der Schwerelosigkeit auf das Gravitationsfeld der Erde, verkraften viele Astronauten nur schwer. Worin liegt also Gersts Geheimnis?

Foto: ESA

Im Orbit: Mehrere Stunden täglich trainieren die Astronauten auf der ISS ihre Muskeln. Die Trainingspläne werden von Sportwissenschaftlern und Medizinern akribisch geplant.

Die Suche nach einer Antwort beginnt in Köln-Porz, im Europäischen Astronautenzentrum (EAC), dem Arbeitsplatz von Nora Petersen. Die 38-jährige Sportwissenschaftlerin leitet das Fitnesstraining der europäischen Astronauten. Sie hat Gerst auf seinen Einsatz im Erdorbit vorbereitet und ihn auch während des Aufenthalts auf der Internationalen Raumstation betreut. Seine praktisch problemlose Rückkehr in die Erdschwerkraft verdankt er zum großen Teil dem von ihr ausgearbeiteten Übungsprogramm. Was Gerst im Orbit abgeliefert hat, war offenbar großer Sport. „Er hat gut trainiert“, sagt Petersen.

Lange bevor Alexander Gerst die ISS betreten hat, musste er wissen, was ihn erwartet. Dazu haben die Trainer- und Forscherteams auf der Erde Bedingungen geschaffen, die denen auf der Raumstation zumindest nahe kommen.

Zum Beispiel beim sogenannten „Beach“, einem 10 m tiefen Tauchbecken. Hier kann ein originalgetreues Modell des europäischen Weltraumlabors Columbus versenkt werden, damit die Astronauten die Umgebung im Raumanzug und in der Schwerelosigkeit erkunden können. An diesem Tag ist das Becken leer und unter einer Folie verborgen; Columbus liegt daneben auf dem Trockenen.

Es ist eine Szene mit Symbolcharakter. „Hier finden zu wenig Trainingseinsätze statt, um das Trainingsmodul ständig unter Wasser zu lassen“, erklärt Petersen. Die ESA trägt nach eigenen Angaben knapp 10 % der Kosten für die ISS und schickt dementsprechend selten Astronauten in den Orbit.

Ganz anders die USA, der Hauptbeitragszahler für die ISS. „In Houston haben sie ein komplettes Modell der Raumstation. Das ist permanent im Becken, weil praktisch täglich daran geübt wird“, sagt Nora Petersen. Das Johnson Space Center in Houston war eine der ersten Anlaufstellen für die junge Frau, als sie vor zehn Jahren begann, das Fitnesstraining am EAC aufzubauen. Dort erfuhr sie aus erster Hand, wie sich Gravitation – und vor allem ihre Abwesenheit – auf den menschlichen Körper auswirken: Fehlt die Schwerkraft, schwinden die Muskeln.

Foto: ESA

Die Astronautentrainerin Nora Petersen während eines Parabelflugs.

„Der Abbau von Muskulatur und Knochen ist in der Schwerelosigkeit völlig logisch und da oben auch kein Problem“, erklärt Petersen. Zum Problem wird der Muskelabbau erst wieder auf der Erde, in deren Gravitationsfeld Bewegungen viel mehr Kraft erfordern.

Nur ein Mittel gibt es, um die Muskeln im All zu erhalten: Sport. Wer nach der Landung nicht aus der Raumkapsel getragen werden, sondern aus eigener Kraft aussteigen will, muss trainieren.

Während des Aufenthalts im Weltraum sind täglich etwa zwei Stunden dafür vorgesehen – das wäre für die meisten Menschen auch auf der Erde schon ein anspruchsvolles Programm. Aber im Weltraum, im künstlichen Licht einer vier Meter engen Röhre, in der es ständig summt, rauscht und piept, braucht es eine Extraportion Motivation, um sich der Anstrengung immer wieder neu auszusetzen.

Nora Petersen scheint gut zu sein im Motivieren, für den ein oder anderen Astronauten vielleicht sogar etwas zu gut. Der ehemalige Raumfahrer Thomas Reiter, den sie im Jahr 2006 während einer Langzeitmission betreute, gab ihr den Ehrentitel „Iron Lady“.

Wenn Petersen durch das EAC läuft, ist von eiserner Härte nichts zu spüren. Türen öffnet sie leise und vorsichtig, ihre Schritte sind behutsam. Wenn sie Astronauten bei der wissenschaftlichen Vorbereitung auf ihre Missionen sieht, in einer Halle oder in einem Labor, macht sie einen großen Bogen.

Nirgendwo im EAC ist es so leise wie im Konsolenraum, von wo aus der Kontakt zur ISS und zur Bodenkontrolle in Oberpfaffenhofen gehalten wird. Hier sitzt hinter mehreren Bildschirmen, die das Geschehen auf der Raumstation zeigen, Jennifer Struble und lauscht in ihre Kopfhörer. Plötzlich ändert sie ihre Haltung und wirkt voll konzentriert: ein Anruf von der ISS oder aus Oberpfaffenhofen. Struble spricht ein paar Worte ins Mikrofon.

„Anrufe von der ISS haben immer Priorität“, sagt Struble, als das Gespräch beendet ist. „Wir sind darauf trainiert, sofort zu reagieren.“ Auch Nora Petersen nutzt den Konsolenraum, um mit den Astronauten auf der ISS das Training zu besprechen. Bei den Videokonferenzen achtet sie darauf, in die Kamera über dem Bildschirm zu schauen. Der Augenkontakt soll Vertrauen schaffen.

Doch häufig genug wird das Vertrauen auf die Probe gestellt, dann nämlich, wenn eine Trainerin oder eine Medizinerin die Spielverderberin geben muss. „Aus der Sicht des Astronauten ist der Arzt derjenige, der ihm sagt, dass er nicht fliegen kann“, sagt Petersens Kollegin Brigitte Godard, die als „Flight Surgeon“ für die medizinische Betreuung der Astronauten vor, während und nach der Mission zuständig ist. Das für die Zusammenarbeit nötige Vertrauen muss die Ärztin vor der Mission aufbauen. Und das ist gar nicht so einfach. „Die Astronauten sind viel unterwegs und wenn sie nach Europa kommen, wollen sie trainieren und nicht unbedingt mit dem Arzt sprechen. Wir müssen sie uns greifen.“

In solchen Vorgesprächen geht es auch darum, die individuellen Vorlieben der Astronauten kennenzulernen und den Trainingsplan darauf abzustimmen, etwa bevorzugte Trainingszeiten festzulegen oder den zeitlichen Mindestabstand zwischen Mahlzeit und sportlicher Aktivität. Während der Mission müssen diese Pläne dann ständig angepasst werden. „Von der ISS bekommen wir wöchentlich die Trainingsdaten“, sagt Petersen. „Wir sehen, wie der Astronaut damit klarkommt, sehen die Herzfrequenz zu der erbrachten Leistung, kommunizieren aber auch per E-Mail und in Telekonferenzen.“

Das Astronautentraining siedelt sie zwischen Leistungs- und Breitensport an. Es geht auf der ISS nicht darum, Rekorde zu brechen, sondern den Körper gesund zu halten. Wie beim Breitensport. Doch anders als auf der Erde, wo sich dafür vom Kicken oder Joggen im Stadtpark bis zum Besuch eines Schwimmbades viele Möglichkeiten anbieten, stehen auf der Raumstation nur wenige Geräte zur Verfügung. „Die Enge drängt uns in Richtung Leistungssport“, sagt Petersen. „Man muss an den wenigen Geräten sehr präzise arbeiten und genau auf die speziellen Bewegungsabläufe achten.“

Gegenwärtig trainieren die Astronauten auf der Raumstation mit zwei Laufbändern, bei denen die Gravitation durch elastische Bänder simuliert wird. Fürs Ausdauertraining gibt es daneben zwei Fahrradergometer sowie für das Training der Muskeln den Advanced Resistive Exercise Device (Ared), den die Astronauten mit Armen und Beinen auseinander drücken. Es funktioniert wie Hanteltraining, nur dass keine Gewichte, sondern Vakuumzylinder und Schwungräder bewegt werden.

Bei aller Optimierung des Übungsprogramms lassen sich jedoch 24 Stunden Schwerkraft nicht durch ein bis zwei Stunden Training bei Mikrogravitation ausgleichen. Der bislang unvermeidliche Verlust großer Teile der Muskulatur wird durch ein gezieltes Reha-Training nach dem Weltraumaufenthalt ausgeglichen. Die Astronauten konzentrieren sich während ihrer Missionen auf die Erhaltung der Ausdauer und der Bein- und Rumpfmuskeln.

Alexander Gerst und die anderen Astronauten fliegen ins Weltall, aber auch Petersen und ihre Kollegen auf der Erde fühlen sich manchmal „wie Aliens“. „Es ist nicht leicht, als einziger Arzt in einem Team mit lauter Ingenieuren zu arbeiten“, bestätigt Brigitte Godard. „Ich verstehe nicht immer, was sie von mir wollen, und muss sie manchmal daran erinnern, dass ich mit Menschen arbeite, nicht mit Maschinen.“

Ausgerechnet diese Aliens aber helfen den Astronauten, Menschen zu bleiben, wenn sie auf der ISS vorübergehend zum Teil einer Maschine werden müssen.

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