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Wissen & Umwelt

Was das Weltall mit dem Körper macht

In Köln hat ein weltweit einzigartiges Labor eröffnet. Probanden können im Envihab monatelang einer veränderten Umwelt ausgesetzt und beobachtet werden - ideal für die Raumfahrt aber auch für die Medizin.

Envihab heißt das neueste Forschungslabor des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln. Der Name setzt sich aus Environment (Umwelt) und Habitat (Lebensraum) zusammen. Hier können Mediziner eine ganz bestimmte Umgebung simulieren und erforschen, wie sie sich auf den Menschen und seine Gesundheit auswirkt.

Der Kern der Anlage ist ein Patiententrakt, in dem Probanden über Wochen eingesperrt werden können. "Hier können wir Leute kasernieren", sagt Institutsleiter Rupert Gerzer und lacht dabei. "Wir können die Fenster verschließen, so dass kein Tageslicht hereinkommt - nur künstliches Licht."

Wer sich hier einsperren lässt, hat sich vorher bereit erklärt, an einem Langzeitexperiment teilzunehmen - oft unter erschwerten Bedingungen. "Wir legen die Leute mit sechs Grad Kopftieflage ins Bett. Das entspricht genau der Schwerelosigkeit", so Weltraumphysiologin Bergita Ganse.

Medizinische Beobachtung - rund um die Uhr

Wochenlang müssen die Pobanden so im Bett liegen. Sie essen im Liegen, sie duschen im Liegen, auch alle Untersuchungen werden im Liegen durchgeführt. So wolle man herausfinden, sagt die Ärztin, wie sich ein langer Weltraumflug auf das Herz-Kreislauf-System auswirkt.

Probanden beim medizinischen Forschungslabor Envihab (Environment-Habitat) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln werden in sechs-Grad-Kopftieflage für Wochen gelagert, um die Kreislaufeffekte eines Weltraumfluges zu simulieren. (Foto: Fabian Schmidt/DW)

Mehrere Wochen müssen Probanden in sechs-Grad-Kopf-Tieflage aushalten

Rund um die Uhr können die Probanden in der Anlage untersucht werden - sogar nachts. Studienleiterin Melanie von der Wiesche zeigt auf eine Klappe in der Wand. "Hier können wir unseren Probanden nachts Blut abzapfen", erklärt sie ihre "Vampirklappen".

Vor allem auf das Hormon Melatonin haben es die Forscher bei diesen Untersuchungen abgesehen, denn es steuert den Schlaf. Wieviel Melatonin der Körper produziert, hängt auch vom Licht ab. Morgens, wenn die Sonne aufgeht, gibt es in der Natur viel blaues Licht - das macht wach. Abends, bei Sonnenuntergang herrscht eher rotes und warmes Licht. Dann werden Menschen schläfrig.

All das lässt sich in der Anlage ganz präzise über die Deckenbeleuchtung simulieren. Die ist so hochkomplex, dass sich das gesamte Wellenspektrum des Lichts exakt einstellen läßt. "Damit können wir alle möglichen Lichtsituationen, Beleuchtungsintensitäten, Lichtstimmungen einstellen und können untersuchen, wie sich Licht auf Schlaf auswirkt, so von der Wiesche.

Probanden beim medizinischen Forschungslabor Envihab (Environment-Habitat) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln werden in sechs-Grad-Kopftieflage geduscht. Sie müssen in dieser Lage für Wochen aushalten, um die Kreislaufeffekte eines Weltraumfluges zu simulieren. (Foto: Fabian Schmidt/DW)

Auch geduscht wird mit dem Kopf nach unten - auf solchen wasserfesten Betten

Lärm und Stress beeinflussen den Schlaf

Darüber hinaus können die Forscher ihre Probanden mit Lärm beschallen, wie er zum Beispiel auf der internationalen Raumstation rund um die Uhr auftritt, aber auch in einer Großstadt, wenn ein Schichtarbeiter tagsüber bei offenem Fenster schlafen will. Zusätzlich werden die Probanden nach vier Stunden Schlaf geweckt. Auch das bedeutet Stress für den Körper. "Wenn das eine Woche andauert, werden sie richtig gereizt. Dann reagiert auch der Körper anders", so Rupert Gerzer.

Auch die Luftfeuchtigkeit und die Luftzusammensetzung lässt sich im Envihab verändern. So wollen die Forscher herausfinden, ob Menschen in bestimmten Situtionen auch mit weniger Sauerstoff auskommen, und ob sie auch mehr Kohlendioxid oder Stickstoff vertragen. All das kann sich auf die Gesundheit von Raumfahrern auswirken, aber auch auf Piloten und Passagiere in Verkehrsflugzeugen. Es lässt sich sogar eine Atmosphäre herstellen, wie sie in etwa 10.000 Metern Höhe herrscht. So lässt sich zum Beispiel ein Druckabfall in einem Verkehrsflugzeug nachstellen.

Organveränderungen bei höherer Gravitation verstehen

Und auch Experimente unter veränderter Erdanziehungskraft können die Forscher am Envihab durchführen. Dazu haben sie eine sogenannte Kurzarm-Zentrifuge - also ein kreuzförmiges Karussell an dessen Ende der Proband Platz nimmt. "Damit können wir Beschleunigungen erzeugen, die über das normale Maß hinaus gehen, bis maximal zur sechsfachen Erdbeschleunigung", erklärt Guido Petrat, technischer Leiter der Zentrifuge.

Eine Kurzarm-Zentrifuge für Experimente mit erhöhter Schwerkraft beim medizinischen Forschungslabor Envihab (Environment-Habitat) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Köln (Foto: Fabian Schmidt/DW)

Die Kurzarm-Zentrifuge kann die sechsfache Erdbeschleunigung erzeugen. Ob das gut für die Organe ist?

Einer der vier Zentrifugen-Plätze ist ausgestattet wie die Intensivstation eines Krankenhauses. Das besondere ist ein Roboterarm. An dessen Ende hängt ein Ultraschallgerät, ferngesteuert von außen. Während ein Proband in der Zentrifuge herumgeschleudert wird, können die Forscher direkt in sein Herz oder in andere Organe schauen und beispielsweise die Veränderungen der Gefäßstärke erkennen. "So sehen wir, wie sich die Venen in den Füßen, den Beinen und Oberschenkeln verhalten, wenn sie dieser hohen Belastung ausgesetzt werden und ob es zu einem Gefäßschaden kommen könnte?", so Petrat.

Auch Alexander Gerst macht bei diesen Untersuchungen mit. Der deutsche Astronaut soll 2014 zur Internationalen Raumstation fliegen. Wenn er zurückkommt, ist am Envihab schon ein Bett für ihn gebucht. "Als Astronaut bin ich auch Wissenschaftler", sagt er. "Ich bin dann zwar selbst Versuchsobjekt, aber ich freue mich darauf!"

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