Ziel

Bemannte Raumfahrt bedeutet akute und länger anhaltende, chronische Schwerkraftänderungen, die verschiedene physiologische und morphologische Anpassungsprozesse auslösen. Im Mittelpunkt dieses Projektes steht die Verminderung der nachteiligen Auswirkungen bei chronischer Schwerelosigkeit und der Wirkung von akuten Gravitationsänderungen auf die Regulation des Atmung, des Herz-Kreislauf-Systems und des Muskelstoffwechsels. Hierbei sind sowohl offene grundlegende Fragen der physiologischen Auswirkungen zu klären, die nicht-invasiven, diagnostischen Möglichkeiten zu verbessern als auch Methoden der möglichen Gegenmaßnahmen zu untersuchen. Die wissenschaftlichen Ziele lassen sich daher in drei Bereiche unterteilen: a. Verbesserte Beschreibung der Entwicklung der Herz-Kreislauf-, Atmungs- und Stoffwechselkinetiken nach Leistungswechseln bei lang andauernder realer oder simulierter Schwerelosigkeit unter Berücksichtigung des durchgeführten körperlichen Trainings als Countermeasures und der Regeneration nach Einsetzen der Schwerkraft. b. Analyse der Herz-Kreislauf-, Atmungs- und Stoffwechselkinetiken nach akuten Gravitationskraftänderungen im Bereich zwischen 0 G und 3 G unter Berücksichtigung der eingesetzten Gegenmaßnahmen. c. Verbesserung der Modellierung des Gasaustausches und damit der Möglichkeit aus nicht-invasiven Messungen von Herz-Kreislauf- und Gasaustauschparametern auf den muskulären Stoffwechsel zurückzurechnen.

Planung

1. Bedrest-Studie: Die Bedrest-Studie der European Space Agency (ESA) sieht vor, dass die Probanden vor, während und nach der Liegephase untersucht werden. Während der Liegephase wurde ein körperliches Training auf einem speziell entwickelt Sprungschlitten durchgeführt. Eine Hälfte der Probanden führte reaktive Sprünge auf dem Schlitten in horizontaler Körperlage durch, die andere Hälfte diente als Kontrollgruppe. Vor und nach der Bettliegephase wurden die Kinetiken der Herzfrequenz, sowie der muskulären und pulmonalen Sauerstoffaufnahme auf dem Fahrrad-Ergometer mithilfe pseudo-randomisierter binärer Sequenzen erfasst. Änderungen der Regulation des Herz-Kreislauf-Systems als Folge der Bettliegephase sollten so dokumentiert werden.
2. ISS-Studie: Vor, während und nach einer Mission auf der Internationalen Raumstation (ISS) werden ebenfalls die Kinetiken der Herzfrequenz sowie der muskulären und pulmonalen Sauerstoffaufnahme von Kosmonauten untersucht. Während ihres Aufenthalts auf der ISS nehmen die Kosmonauten an dem russischen Profilaktika II-Experiment teil, im Rahmen dessen das körperliche Training während des Aufenthalts auf der ISS standardisiert ist. In diesen Untersuchungen werden die Kinetiken des Herz-Kreislauf-Systems auf einem Laufband erfasst. Zum Vergleich der Ergebnisse aus der ISS-Studie wurde auch ein Vergleich von Fahrrad- und Laufbandergometrie durchgeführt. Hierzu sollen Versuche mit ca. 30 Probanden durchgeführt werden. Als Leistungsprotokoll soll die Kombination eines Kinetik- und Ausbelastungstests verwendet werden, wie dies in den Experimentvorschlägen an die ESA beschrieben wurde.
3. Untersuchungen zu akut wechselnden Beschleunigungs-(G-) Kräften: Um den Einfluss variierender G-Kräfte zu untersuchen, sollen sowohl Parabel- als auch Zentrifugen-Experimente durchgeführt werden. Hierbei sollen sowohl der Gasaustausch- als auch die Herz-Kreislauf-Reaktionen erfasst werden, um damit das entwickelte Herz-Kreislauf-Modell zu verifizieren. Weiterhin sollen die kardio-respiratorischen Reaktionen bei üblichen Manövern zur Kompensation größerer bis großer (maximal 9 posGz) G-Kräfte untersucht werden.