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Forschung im Schleudersitz: Die Astronautenzentrifuge

03.01.2011, von , in Karte anzeigen

Schwindelerregende Wissenschaft : Reporter Aeneas Rooch testet die Zentrifuge am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln

Vielen wird da schon beim Zusehen schlecht: Kirmeskarussells, auf denen man im Kreis gedreht wird. Immer wieder und wieder, und die Fliehkraft drückt einen nach außen. Manche haben Spaß, manchen wird schlecht.
Und manche interessieren sich für so eine Fahrt im Kreis auch wissenschaftlich. Es geht um Raumfahrt: Es ist schon lange bekannt, dass sich in Schwerelosigkeit Muskeln, Knochen und das Herz-Kreislauf-System der Astronauten verändern. Eine Möglichkeit, dem entgegenzuwirken, könnte so eine Zentrifuge wie ein Kirmeskarussell sein, denn wenn einen die Fliehkraft nach außen schleudert, ist das für den Körper eine starke Belastung. Und Belastung – das kennt man vom Muskeltraining – hält fit. Am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln untersuchen Wissenschaftler daher, wie sich die Fahrt auf einer Zentrifuge auf den Körper auswirkt.  Und unser Reporter Aeneas Rooch wagt den Selbstversuch. In Köln lässt er sich –nicht ganz ohne Risiko – auf eine erhöhte Schwerkraft beschleunigen und testet, was mit dem Körper passiert, wenn man im Kreis geschleudert wird.

Am DLR in Köln untersuchen Wissenschaftler, wie sich die Fahrt auf einer Zentrifuge auf den Körper auswirkt

Wenn Astronauten nach Monaten aus dem Weltall zurückkehren, sind sie oft zu schwach, um aus der Landekapsel auszusteigen, denn in Schwerelosigkeit verändern sich Knochen, Muskeln und das Herz-Kreislauf-System. Forscher am Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Köln suchen nach Mitteln, dem entgegenzuwirken.
Eine Möglichkeit sehen sie darin, die Astronauten auf einer Zentrifuge fahren zu lassen: Wer im Kreis gedreht und von der Fliehkraft nach außen gedrückt wird, spürt eine höhere Schwerkraft – für den Körper eine hohe Belastung. Doch Belastung – das kennt man vom Muskeltraining – hält fit. Die Wissenschaftler erforschen also, wie sich die Fahrt auf einer Zentrifuge auf den Körper auswirkt.

Eine solche Zentrifugenfahrt ist nicht ungefährlich: Die heftigen Beschleunigungen, denen man ausgesetzt ist, kennt der Körper aus dem Alltag nicht. Zwar treten auf der Achterbahn hohe Beschleunigungen von 3g bis 6g auf (drei- bis sechsfache Erdbeschleunigung, 1g = 9,81 m/s2), das aber nur für Bruchteile von Sekunden. Bevor Testpersonen also auf die Zentrifuge steigen dürfen, müssen sie sich umfassend untersuchen lassen, ob sie dafür fit genug sind.

Bevor die "Rundfahrt" beginnt, bedarf es einiger Vorbereitungen

Bevor die "Rundfahrt" beginnt, bedarf es einiger Vorbereitungen

Es dauert rund eine Stunde, bis die Probanden startbereit sind: Auf Brust, Bauch, Rücken und an die Hände werden Saugnäpfe und Manschetten befestigt, die unter anderem den Blutdruck, die Herzaktivität und die Flüssigkeitsverteilung im Körper messen, dann muss ein Fallschirmgurt angelegt werden, der die Testpersonen im Falle einer Ohnmacht auf der Zentrifuge hält. Eine Handvoll Wissenschaftler wuselt herum, steckt Kabel, zurrt Gurte fest, lässt Haken und Ösen einschnappen, checkt medizinische Geräte – dann endlich liegt die Testperson festgeschnallt auf der Zentrifuge, mit dem Kopf in Richtung des Motors in der Mitte, der Drehachse, und den Beine nach außen. Jetzt kann es losgehen.
Eine Viertelstunde dreht sich die Zentrifuge zur Eingewöhnung in mittlerer Geschwindigkeit, dann gibt es eine Ausruhpause, denn schon kleine Beschleunigungen belasten den Körper, wenn sie lange wirken: Das Blut versackt in den Beinen, und das Herz pumpt dagegen an – der Puls wird höher, der Körper ist angestrengt.

Profitieren sollen von den Zentrifugen-Tests in erster Linie Raumfahrer in der Schwerelosigkeit

Was die Testpersonen während der Fahrt fühlen, ist unterschiedlich. Ich merke zwar beim Anfahren und Bremsen, dass ich mich im Kreis drehe – ein leichtes flaues Gefühl im Bauch wie auf der Achterbahn, doch während der Fahrt in liegender Position spüre ich nur, dass ich nach außen, Richtung Füße, gedrückt werde. Lediglich der leichte Fahrtwind an meinen Händen gibt mir Hinweise darauf, dass ich mich drehe.
Das ist jedoch anders, sobald ich den Kopf aus der Körperebene heraushebe. Sofort spüre ich Schwindel und Drehbewegungen, doch das Gehirn kann die Informationen von Auge und Gleichgewichtssinn nicht richtig verarbeiten – es fühlt sich an, als fiele ich nach vorne oder nach hinten.
Nach einigen weiteren Minuten (ich kann nicht sagen, wie viel, ich habe etwas das Zeitgefühl verloren) beginne ich zu schwitzen, und die Wissenschaftler beobachten, dass meine Pupillen geweitet sind – der Körper steht unter enormem Stress, dabei fühle ich mich nicht unwohl.

Während der Testfahrt werden die Probanden medizinisch überwacht

In Rücksprache mit dem Arzt, der die Zentrifugenfahrt überwacht, simulieren wir trotzdem noch die g-Beschleunigungen bei einem Parabelflug, bei dem auf die Körpermitte fast die zweifache Erdbeschleunigung wirkt – wir können ja jederzeit abbrechen, wenn ich mich nicht mehr gut fühle.
Die erste Runde überstehe ich ohne Probleme, doch als die Zentrifuge zur zweiten Runde ansetzt und auf eine höhere Geschwindigkeit anfährt, verschwindet langsam das Bild – ich sehe nur noch graue Muster. Die Zentrifuge wird sofort gestoppt, der Versuch abgebrochen. Noch wenige Augenblicke länger, sagt der Arzt, dann hätte ich wahrscheinlich das Bewusstsein verloren.
Der sogenannte Greyout  entsteht, wenn das Gehirn nicht mehr ausreichend durchblutet wird, und ist eine Vorstufe des bekannten Blackout: Um sich auf die lebenswichtigen Funktionen zu konzentrieren, schaltet das Gehirn andere Bereiche ab – der Bildschirm geht aus.

Das Forscherteam am Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt in Köln

So wie an mir testen die Wissenschaftler im DLR in Köln mit vielen anderen Versuchspersonen, wie eine Zentrifugenfahrt auf den Körper wirkt – im Liegen, im Sitzen oder zukünftig sogar beim Fahrradfahren –, auf der Suche nach einer Möglichkeit, wie sich Astronauten mit gezielter Belastung fit machen können.

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Kommentare zu „Forschung im Schleudersitz: Die Astronautenzentrifuge“

Es ist ein Kommentar vorhanden. Ich möchte einen Kommentar verfassen.

  1. Schwägerl Max
    schreibt am 12. April 2011 05:17 :

    Ich hab einen starken Körper – ihr seid doch die klugen und wollt einem was beibringen – dann macht das auch

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