Von der Idee zum Raumflug-Experiment: Vorbereitung gravitationsbiologischer Experimente an bodengestützten Anlagen am DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin

Kurzfassung

Das Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums für Luft und Raumfahrt (DLR) in Köln betreibt, in enger Zusammenarbeit mit dem Kölner Microgravity User Support Center (MUSC), das BIOLAB auf der Internationalen Raumstation. BIOLAB ist ein multifunktionales Gerät zur Durchführung biomedizinischer Experimente im erdnahen Orbit. Eine Validierung der Experimente, insbesondere im Hinblick auf deren technische Durchführung, findet im DLR Köln an einem Engineering Model des BIOLAB statt. In Vorbereitung biowissenschaftlicher Experimente im Weltraum ist es angezeigt, Aspekte solcher Experimente ganz oder zumindest teilweise im Vorfeld unter Nutzung bodengestützter Anlagen auf der Erde zu hinterfragen. Die Durchführung von Experimenten im Weltraum ist kostspielig, logistisch enorm aufwendig und kann im Regelfall nicht wiederholt werden. Zweckmäßig – und nahezu unabdingbar – sind daher Tests unter Einbeziehung von Anlagen, die – erdgebunden – veränderte Schwerkraftverhältnisse schaffen bzw. Mikrogravitation (Schwerelosigkeit) zwar nicht erzeugen, so doch aber simulieren können. Interessierten Wissenschaftlern aus dem In- und Ausland stehen am Institut vielfältige Anlagen zur Simulation von Mikrogravitation bzw. zur Erzeugung von Hypergravitation zur Verfügung. Eine Finanzierung entsprechender Studien bzw. Experimentkampagnen erfolgt über die Europäische Raumfahrtagentur ESA. Klinostaten mit einer Rotationsachse erlauben die Exposition von Zellkulturen, einzelligen Organismen oder kleinen Pflanzen und Tieren unter simulierter Schwerelosigkeit. Eine mikroskopische Beobachtung und die Durchführung von biochemischen, kinetischen Messungen sind dabei möglich. Unterschiedlichen wissenschaftlichen Fragestellungen und Erfordernissen Rechnung tragend stehen auch ein Rotating Wall Vessel und eine Random Positioning Machine zur Verfügung. Geräte zur Exposition von biologischen Proben unter Hypergravitation ergänzen den Gerätepark. Das Niedergeschwindigkeitszentrifugenmikroskop NIZEMI erlaubt eine Beobachtung des Objektes während der Rotation, Zellkulturen und kleine aquatische Systeme lassen sich in der Multi-Sample Centrifuge MUSIC unter erhöhten Schwerkraftbedingungen aussetzen und großvolumige bzw. schwere Experimentalanlagen können auf einer Kurzarm-Humanzentrifuge (SAHC) Hypergravitation ausgesetzt werden. Stets vergleichen wir die an unseren Geräten zur Simulation von Mikrogravitation erhaltenen Ergebnisse mit solchen, die unter echter Mikrogravitation im Zuge von Experimenten im Weltraum erhalten wurden. Somit ist es uns möglich, einem Wissenschaftler die optimale Methode zur Simulation von Schwerelosigkeit für ihr/sein konkret in Frage stehendes Experiment zu empfehlen und so den Weg des Experiments zu einem Raumflug (ggf. in BIOLAB) bahnen zu helfen.