Astronauten als Versuchsträger

Seit jeher ist es ein Traum der Menschheit die Erde einmal zu verlassen, um in die unendlichen Weiten des Weltalls vorzudringen und dessen Geheimnisse zu ergründen. Noch bis ins 20. Jahrhundert galt dies jedoch als reine Fiktion. Visionäre wie Leonardo Da Vinci beschäftigten sich bereits im 15. Jahrhundert mit den Vorstufen der Raumfahrt. Obwohl Conrad Haas bereits 1529 Pläne für Raketen zeichnete, die den heutigen sehr ähnlich sahen, kann man Wernher von Braun als den Urvater der Raumfahrt betrachten. Er legte zur Zeit des Nationalsozialismus den Grundstein mit seinem Raketenforschungsprogramm, welches zunächst ausschließlich militärischen Zwecken diente. Schon im Jahre 1957 gelang den Russen der große Schritt: der erste Mensch im Orbit! Heute ist es bereits möglich, dass Menschen für mehrere Monate in der Schwerelosigkeit leben und forschen können.

Der Astronaut an und für sich

Was sind Astronauten eigentlich? In der Geschichte der bemannten Raumfahrt hat
sich die Bedeutung dieses Begriffes gewandelt. Früher war ein Astronaut derjenige, der das Shuttle flog, steuerte und bediente. Heute gliedert man diesen Begriff in drei Gruppen:
- Den Commander und den Piloten. Sie fliegen das Shuttle. Ihre Aufgaben entsprechen denen der ersten Astronauten. Sie sind feste Angestellte der NASA.
- Den Missionsleiter. Er ist für die Instandhaltung der Raumstation zuständig. In manchen Fällen kann er auch wissenschaftliche Versuche betreuen.
- Die wissenschaftlichen Astronauten. Sie werden nur für diesen Zeitraum bei der NASA beschäftigt. Ansonsten sind sie in der Regel bei einer Universität angestellt.

In den Anfängen der bemannten Raumfahrt suchte man sich Männer, die bereits mit der Luftfahrt vertraut waren. Deren körperliche Verfassung stand im Vordergrund. Es wurde dabei auf Körpergröße, Alter und Erfahrung im Umgang mit Strahlflugzeugen geachtet. Des Weiteren wurde eine wissenschaftliche oder technische Ausbildung vorausgesetzt. Bei der ersten Auswahl von Astronauten konnten sich sieben von 110 Männern glücklich schätzen, diesen einzigartigen Beruf als Erste ausüben zu dürfen. Auf Grund von neuen technischen Möglichkeiten sowie weiteren wissenschaftlichen Erkenntnissen hat sich das Auswahlkriterium in einigen Punkten grundlegend verändert. Heute stehen viel mehr die wissenschaftlichen Aspekte im Vordergrund. Sehr ähnlich geblieben sind jedoch die physischen Voraussetzungen. So muss ein Astronaut eine Körpergröße von mindestens 1,65 m haben, darf aber maximal 1,85 m groß sein. Durch diese Eingrenzung ist es möglich, Geräte für alle Astronauten passend anzufertigen. Die hohen Transportkosten (ca. 20.000 $ je kg) sowie die begrenzten Räumlichkeiten, führen zu der Notwendigkeit, die Geräte für alle Astronauten universell abzustimmen, damit diese problemlos passen und bedient werden können. Mehr als zu Beginn wird auf die psychische Belastbarkeit Wert gelegt. Durch die langen Arbeitsschichten und die Unmöglichkeit, den anderen aus dem Weg zu gehen, müssen diese Menschen ein besonderes Maß an Anpassungsfähigkeit und Einfühlungsvermögen mitbringen, um ein harmonisches Miteinander zu ermöglichen. Aus diesem Grund trainieren Astronauten nicht alleine, sondern werden innerhalb eines Teams auf eine Mission vorbereitet. Dieses gemeinsame, intensive Training lässt die Astronauten zu einer großen Familie zusammenwachsen. Um eine möglichst hohe Effizienz während des Aufenthalts im All zu garantieren, lernen die Astronauten während ihres Trainings auf der Erde jeden Handgriff ihrer zukünftigen Mission auswendig. Sollten während ihres Arbeitseinsatzes irgendwelche Probleme auftreten, ist der Astronaut gezwungen sofort das Bodenpersonal darüber zu unterrichten, um weitere Anweisungen zu erhalten und eventuellen Gefahren frühzeitig entgegenzuwirken. Durch das Vorhandensein der identischen Komponenten im Kontrollzentrum wird die Fehlersuche erleichtert.

Die Ausbildung an und für sich erstreckt sich über 3 ½ Jahre. Sie ist in mehrere Etappen untergliedert und verläuft ähnlich einer betrieblichen Ausbildung. Sie ist in theoretische sowie praktische Teile gegliedert und vollzieht sich wie folgt:
Erfüllt ein Bewerber die erforderlichen Kriterien und wird als Auszubildender aufgenommen, so beginnt er mit dem Grundlagentraining. Er lernt hierbei zunächst die wichtigsten Dinge, die für seine spätere Arbeit als Astronaut unverzichtbar sind. An diesen Abschnitt schließt sich das Advanced Training an. Hier erhält der zukünftige Astronaut erstmals Kontakt mit der Schwerelosigkeit in Form von Parabelflügen. Bei dieser Art von Flügen steigt ein Flugzeug in einem Winkel von 45° auf. Hat es eine gewisse Höhe erreicht, folgt eine kurze Phase des horizontalen Fluges, ehe der Sinkflug beginnt. Auch dieser hat einen Winkel von 45°. Während dieses schnellen Höhenverlustes erhält man das Gefühl der Schwerelosigkeit, wobei der zeitliche Rahmen bei 28 sec. liegt. Um mehr Möglichkeiten zum Experimentieren in der Schwerelosigkeit zu haben, besteht ein Flug aus 2 x 15 Parabeln. Eine weitere Möglichkeit, ein Gefühl der Schwerelosigkeit zu erzeugen, entsteht, wenn man sich – perfekt austariert – in einem Tauchbecken befindet. Hier werden hauptsächlich Reparaturarbeiten, die außerhalb der Raumstation stattfinden sollen, geprobt.

Zur Sicherheit der Astronauten ist auf der Internationalen Raumstation ISS alles redundant, was bedeutet, dass alles doppelt vorhanden ist. Die redundanten Systeme arbeiten gleichzeitig, um bei einem Ausfall eines Systems gleich einsetzen zu können. Der wichtigste Stoff auf der ISS ist Wasser, das vom Menschen zum Leben benötigt wird. Durch Elektrolyse kann Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff gespalten werden, wodurch man den nötigen Sauerstoff zum Atmen erhält. Man versucht den Abfall auf ein Minimum zu reduzieren, da ein Abtransport nur schwer möglich ist und sich die Länder verpflichtet haben keinen Weltraummüll zu produzieren. Die ausgeatmete Luft wird gefiltert und wieder aufbereitet, so dass nach einer langen und aufwendigen Prozedur nur Kohlenstoff als Abfallprodukt übrig bleibt. Wasser wird auf dieselbe Weise wiederaufbereitet. So wird nicht immer neues Wasser verwendet, da dies den finanziellen Rahmen unweigerlich sprengen würde. Der durchschnittliche Jahresverbrauch bei einer maximalen Besatzung von sieben Astronauten beläuft sich auf 1.475 kg Wasser.
Es dürfen auf der Raumstation maximal so viele Astronauten leben wie durch Sojuskapseln oder Shuttles im Notfall zur Erde zurückkehren können. Nach dem Columbia-Unglück Anfang dieses Jahres wurde die Crew von drei auf zwei Personen reduziert, da weitere Shuttleflüge bis auf weiteres eingestellt sind und somit die Versorgung eingeschränkt ist. Der nächste Shuttleflug wird vermutlich erst Ende 2004 stattfinden. Die Besatzung der ISS konnte nicht weiter verringert werden, da für die Instandhaltung mindestens zwei Astronauten benötigt werden. Derzeit besteht die einzige Versorgungsmöglichkeit durch das europäische ATV: eine Rakete, die nach Zündung selbstständig zur ISS fliegt und dort andockt.
Wegen der fehlenden Atmosphäre wäre die Belastung durch die Strahlung wesentlich höher als auf der Erde. Dieses Problem wird durch den Aufbau der Außenhaut zum größten Teil eingedämmt. Sie dient des Weiteren zum Schutz vor Meteoriten und Weltraumschrott. Größere Teile, welche die ISS beschädigen könnten, werden von der NASA geortet und verfolgt. Im Falle einer möglichen Kollision kann die Position der ISS verändert werden, um einen Zusammenstoß zu verhindern.
Nach einem in der Regel 90-tägigen Aufenthalt der Astronauten im All kehren sie zur Erde zurück. Hier werden sie zunächst untersucht, um die Einwirkung der Schwerelosigkeit auf den Körper festzustellen. Der Organismus braucht zum Akklimatisieren ca. 3 Tage. Insgesamt gibt es in Europa 16 aktive Astronauten, von denen je einer pro Jahr zur ISS fliegt. Der russische Kosmonaut Waleri Poljakow hatte mit 437 Tagen den längsten Aufenthalt im All.

Der europäische Beitrag zur ISS, das Columbus-Modul, wird voraussichtlich im März 2004 fertig gestellt sein. Das knapp acht Meter lange (Durchmesser: 4,5 Meter) Raumfahrtlabor soll vorwiegend der medizinischen Forschung dienen. Mit 47,7% hat Deutschland daran den größten Anteil. Die europäische Beteiligung an der Internationalen Raumstation beläuft sich auf insgesamt 4%. Unser Raumfahrtlabor wird mit einem der nächsten Shuttles der NASA zu der in 400 km Höhe fliegenden ISS transportiert. Der voraussichtlich früheste Start wird 2006 erfolgen.

Tobias Vogel und Philip Höfer