Am 5. Juni 2024 brachen die AstronautInnen Sunita Williams und Butch Wilmore zu einer achttägigen Mission ins All auf.

Sie waren mit der Boeing Starliner unterwegs, als auf dem Weg zur Internationalen Raumstation (ISS) Probleme auftraten, unter anderem mit dem Austritt von Helium, das den Treibstoff in das Antriebssystem drückt. Auch mehrere Triebwerke funktionierten nicht richtig.

Aufgrund dieser Umstände sitzen die beiden nun auf der ISS fest. Die NASA hat beschlossen, Wilmore und Williams im Februar 2025 an Bord einer SpaceX-Crew-Dragon-Kapsel zur Erde zurückzubringen. Aber was sind die möglichen Risiken für ihre Körper, wenn sie so lange um die Erde kreisen?

Ohne die ständige Einwirkung der Schwerkraft auf unseren Körper verlieren Muskel- und Knochenmasse im All rasch an Substanz. Besonders betroffen sind die Muskeln, die für die Körperhaltung verantwortlich sind, wie die Rücken-, Nacken-, Waden- und Quadrizepsmuskulatur. Der Grund dafür ist, dass sie in der Mikrogravitation nicht mehr so stark gefordert werden.

Nach zwei Wochen kann die Muskelmasse um 20 % abnehmen, und bei längeren Einsätzen von drei bis sechs Monaten kann sie um 30 % sinken.

Aus ähnlichen Gründen beginnen auch die Knochen von AstronautInnen an Stärke zu verlieren. Tatsächlich können sie jeden Monat, den sie im Weltraum verbringen, 1 bis 2 % ihrer Knochenmasse verlieren, in einem Zeitraum von sechs Monaten sogar bis zu 10 %. Zum Vergleich: Auf der Erde verlieren ältere Männer und Frauen jedes Jahr zwischen 0,5 % und 1 % ihrer Knochenmasse.

Dies kann das Risiko von Knochenbrüchen erhöhen und die Heilungszeit verlängern. Es kann bis zu vier Jahre dauern, bis sich die Knochenmasse nach der Rückkehr auf die Erde wieder normalisiert hat.

Um dem entgegenzuwirken, absolvieren die Astronauten in der ISS-Umlaufbahn täglich 2,5 Stunden Übungen und intensives Training. Dazu gehören eine Reihe von Kniebeugen, Kreuzheben, Rudern und Bankdrücken. Außerdem nehmen sie Nahrungsergänzungsmittel zu sich, um ihre Knochen so gesund wie möglich zu halten.

Eine kürzlich durchgeführte Studie zeigte jedoch, dass selbst dieses Trainingsprogramm nicht ausreichte, um den Verlust von Muskelfunktion und -größe zu verhindern. Nach den Tests wurden höhere Belastungen bei Widerstandsübungen und hochintensives Intervalltraining empfohlen.

Obwohl das Gewicht in der Umlaufbahn kaum eine Rolle spielt, ist es eine Herausforderung, im Weltraum ein gesundes Gewicht zu halten.

AstronautInnen erhalten eine breite Palette an nahrhaften Lebensmitteln, darunter seit kurzem auch einige Salatblätter, die an Bord der Raumstation angebaut werden.

NASA-Astronaut Scott Kelly (siehe Bild) nahm an der umfassendsten Studie über die Auswirkungen von Langzeit-Raumflügen teil, nachdem er 340 Tage an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) verbracht hatte. Im Vergleich zu seinem Zwillingsbruder, der auf der Erde blieb, verlor Kelly während seines Aufenthalts im Orbit 7 % seiner Körpermasse.

Auf der Erde zwingt die Schwerkraft das Blut in unserem Körper nach unten, während das Herz es wieder nach oben pumpt. Obwohl sich der Körper im Weltraum einigermaßen anpasst, wird dieser Prozess gestört, und das Blut kann sich stärker als normal im Kopf ansammeln.

Ein Teil des Blutes kann in den hinteren Teil des Auges und um den Sehnerv herum gelangen, was zu einem Ödem führt. Dies kann zu Veränderungen der Sehkraft führen, z. B. zu einer verminderten Schärfe und zu strukturellen Veränderungen des Auges selbst.

Diese Veränderungen können bereits nach zwei Wochen im Weltraum auftreten. Das Risiko steigt jedoch mit zunehmender Dauer.

Einige der Sehveränderungen bilden sich innerhalb eines Jahres nach der Rückkehr der AstronautInnen zur Erde zurück, andere können jedoch dauerhaft sein.

Nach seiner Zeit auf der ISS stellte man fest, dass Kellys kognitive Leistungsfähigkeit relativ ähnlich zu der seines Bruders auf der Erde blieb.

Die Forscher stellten jedoch fest, dass die Geschwindigkeit und Genauigkeit von Kellys kognitiven Leistungen etwa sechs Monate nach seiner Landung abnahmen, möglicherweise weil sich sein Gehirn an die Schwerkraft der Erde und seinen Lebensstil in der Heimat gewöhnt hatte.

In einer Studie über einen russischen Kosmonauten, der 2014 169 Tage auf der ISS verbrachte, wurden ebenfalls einige Veränderungen im Gehirn festgestellt. Es wurde festgestellt, dass sich die neuronale Konnektivität in Teilen des Gehirns, die mit der Motorik zusammenhängen, und im vestibulären Kortex verändert hat.

Einer der Schlüssel zu guter Gesundheit ist die Vielfalt der Mikroorganismen, die in und auf unserem Körper leben. Das Darmmikrobiom kann beeinflussen, wie wir Nahrung verdauen, den Grad der Entzündung in unserem Körper beeinflussen und die Funktionsweise unseres Gehirns verändern.

Forscher, die Kelly nach seiner Reise untersuchten, stellten fest, dass sich sein Darmmikrobiom tiefgreifend verändert hatte. Die Strahlenbelastung, die Verwendung von wiederaufbereitetem Wasser und die Veränderung seiner körperlichen Aktivität könnten eine Rolle gespielt haben.

Bei Kelly wurde eine erhöhte Empfindlichkeit der Haut festgestellt, und er litt nach seiner Rückkehr von der ISS etwa sechs Tage lang unter einem Ausschlag.

Die Forscher spekulierten, dass ein Mangel an Hautstimulation während der Mission zu seinen Hautproblemen beigetragen haben könnte.

Die Enden eines jeden DNA-Strangs werden Telomere genannt. Sie tragen dazu bei, unsere Gene vor Schäden zu schützen. Mit zunehmendem Alter werden sie kürzer, aber Untersuchungen an Kelly und anderen AstronautInnen haben ergeben, dass die Raumfahrt die Länge dieser Telomere zu verändern scheint.

Eine mögliche Ursache für die Veränderung dieser Telomere könnte die Exposition gegenüber der komplexen Strahlungsmischung im Weltraum sein.

Es gab auch einige Veränderungen in der Genexpression, dem Mechanismus, der die DNA abliest, um Proteine in den Zellen herzustellen. Einige dieser Veränderungen stehen im Zusammenhang mit der Reaktion des Körpers auf DNA-Schäden, der Knochenbildung und der Reaktion des Immunsystems auf Stress. Die meisten dieser Veränderungen hatten sich jedoch innerhalb von sechs Monaten nach Kellys Rückkehr zur Erde wieder normalisiert.

Kelly erhielt vor, während und nach seiner Reise ins All eine Reihe von Impfungen, und sein Immunsystem reagierte normal.

Untersuchungen haben jedoch ergeben, dass die Anzahl der weißen Blutkörperchen bei AstronautInnen in gewissem Maße abnimmt. Dies ist größtenteils auf die Strahlungsdosen zurückzuführen, die sie in der Umlaufbahn erhalten.

Quellen: (BBC) (NASA) (Washington Post) 

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