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Irgendwann in den 2030er Jahren sollen sich Menschen auf die Reise zum Mars aufmachen. Strahlenmediziner*innen aus Freiburg untersuchen, ob menschliche Stammzellen überhaupt dauerhaft der kosmischen Strahlung standhalten können.

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Mars-Forschung bislang nur durch Raumsonden

Für die Raumfahrt ist 2020 ein „Marsjahr“. Aktuell sind 3 Sonden auf dem langen Weg zum Roten Planeten, aus den USA, aus China und, als erste arabische Sonde, aus den Vereinigten Arabischen Emiraten.

Gestartet sind die Raumsonden Ende Juli, im Februar werden sie den Mars erreichen und unseren Nachbarplaneten in unterschiedlicher Weise erforschen, auch als Vorbereitung für einen bemannten Marsflug – und hier kommen Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen der Uniklinik Freiburg ins Spiel. Mit ihrer aktuellen Forschung leisten sie einen entscheidenden Beitrag dafür, dass Menschen den Flug zum Mars überhaupt antreten können.

Raumsonde auf dem Weg zum Mars (Foto: Imago, imago images / Science Photo Library)
Um künftige Reisen zum Mars antreten zu können, darf die Strahlung keine Gefahr mehr für Astronauten sein. Imago imago images / Science Photo Library

Zentrales Problem für die bemannte Raumfahrt

Zukünftige Reisen zum Mars könnten daran scheitern, dass die Strahlenbelastung für Raumfahrer nicht kontrollierbar ist. Deshalb erforschen Strahlenmediziner in Freiburg, im Auftrag der Europäischen Weltraumagentur ESA, wie stark und mit welchen Folgen Weltraumstrahlung auf blutbildende, menschliche Stammzellen einwirkt.

Weltraumstrahlung zerstört das Erbgut von Zellen – die Zielsetzung unseres Projektes ist, zu untersuchen, ob wir Möglichkeiten haben, das Knochenmark vor Strahlenschäden zu schützen oder Strahlenschäden auch reparieren zu lassen, die möglicherweise im Weltraum auf Astronauten zukommen können.

Nils Henrik Nicolay, Klinik für Strahlenheilkunde, Uniklinik Freiburg
Strahlenmediziner untersuchen Knochenmarkszellen am Mikroskop (Foto: SWR)
Unter dem Mikroskop liegen Knochenmarkszellen. Die müssen vor Strahlenschäden geschützt werden.

Erzeugung von Weltraumstrahlung auf der Erde

Die Uniklinik Heidelberg besitzt eine riesige Strahlenkanone. Sie ist so groß wie ein Haus, hat ein Gewicht von 670 Tonnen und den Stromverbrauch einer Kleinstadt. Aber sie ist eine der wenigen Orte, an dem man Weltraumstrahlung auf der Erde erzeugen kann. Normalerweise werden dort schwerkranke Krebspatienten behandelt.

Das Forscherteam kann die Knochenmarkszellen im 360-Grad-Winkel präzise bestrahlen und dabei Strahlungszusammensetzung und -Intensität variieren. Damit können realistische Bedingungen für die zukünftigen Astronauten geschaffen werden.

Riesige Strahlenkanone der Uni Heidelberg (Foto: SWR)
Mit der riesigen Strahlenkanone ist es möglich, energiereiche Strahlung exakt zu dosieren und punktgenau zu lenken.

Extreme Strahlenbelastung auf dem Mars

Bei einer Marsmission über viele Monate, müssten Raumfahrer eine große Strahlenbelastung aushalten. Sie ist viele hundert Mal höher als auf der Erde. Der Grund ist, dass durch das Erd-Magnetfeld nur ein kleiner Teil der kosmischen Strahlung auf der Erde ankommt.

Deshalb setzen die Freiburger Forscher*inen ihre Proben extremen Strahlungsdosen aus und untersuchen, wie sich die Knochenmarkszellen vor und nach der Bestrahlung verhalten.

Strahlenmediziner untersuchen Knochenmarkszellen am Mikroskop (Foto: SWR)
Nach der Bestrahlung analysieren die Forscher*innen die eingefärbten Knochenmarkzellen unter dem Mikroskop.

Wo wir selber etwas überrascht waren, war die Tatsache, dass die Stammzellen, die wir analysiert haben, relativ unempfindlich gegenüber kosmischer Strahlung, Teilchenstrahlung sind. Und zum andern haben wir auch gesehen, dass diese Zellen tatsächlich in der Lage sind, Strahlenschäden in anderen Geweben, in anderen Zellen abzumildern.

Nils Henrik Nicolay, Strahlenmediziner

Hoffnung für den Flug zum Mars

Durch die Ergebnisse hoffen die Forscher, dass man blutbildende Stammzellen auf Raumflügen mitführen und Raumfahrer sie wie ein Medikament gegen Strahlenschäden nutzen können.

Die „Reise zum Roten Planeten“, kann nur dann Wirklichkeit werden, wenn das Problem der Strahlenbelastung gelöst wird.
Daher wird das Freiburger Strahlenforschungsteam einen großen Anteil daran haben, dass der lange Flug zum Mars gelingen kann - und die Landung von Menschen auf seiner Oberfläche.

Die Oberfläche des "Roten Planeten" (Foto: SWR, NASA)
Der Mensch muss vor den Strahlen geschützt sein, damit die Landung auf dem Mars funktioniert. NASA
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