Wenn die NASA-Mission Artemis I später in diesem Monat zum Mond startet, werden zwei besondere Passagiere an Bord der Orion-Raumkapsel sein: Helga und Zohar.
Bei dem Paar handelt es sich eigentlich um Mannequin-Torsi, sogenannte Phantome, die von Krankenhaus-Trainingsgeräten inspiriert sind und menschliche Knochen, Weichteile und die inneren Organe einer erwachsenen Frau nachahmen. Sie sind aus einer Zusammenarbeit mit der Israel Space Agency und dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt entstanden und mit Sensoren ausgestattet, die die Strahlenbelastung im ganzen Körper abbilden können. Insbesondere Zohar wird eine Strahlenschutzweste tragen, die die echten Astronauten schützen soll, die für zukünftige Artemis-Missionen vorgesehen sind – einschließlich der ersten Frauen, die zum Mond fliegen.
Das letzte Mal, dass Menschen den Mond betraten oder sogar eine erdnahe Umlaufbahn verließen, war am Ende des Apollo-Programms im Jahr 1972. Damals das US-Astronautenkorps nahm Frauen nicht auf. Das änderte sich, als 1978 die ersten amerikanischen Astronautinnenkandidaten ausgewählt wurden eine junge Sally Ride unter ihnen.
Heute sind NASA-Astronauten viel vielfältiger. Aufgrund der jahrzehntelangen männlichen Dominanz auf diesem Gebiet spiegelt sich dies jedoch nicht in den Daten wider, die ihre Sicherheitsprotokolle enthalten. Daher starten die Agentur und ihre Mitarbeiter neue Experimente, um zu verstehen, wie verschiedene menschliche Körper auf die extreme Umgebung des Weltraums reagieren – und dies am besten zu ermöglichen Alles Astronauten, ihre Arbeit sicher zu erledigen.
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„Wir stehen auf den Schultern von Giganten und haben große Fortschritte gemacht. Aber es gibt noch viel zu tun, um es zu verstehen [the biological nuances between astronauts]“, sagt Jennifer Fogarty, wissenschaftlicher Leiter des Translational Research Institute for Space Health, das vom NASA Human Research Program unterstützt und vom Baylor College of Medicine geleitet wird. Das Ziel, sagt sie, ist es, Raumfahrtinstrumente und Gesundheitsprogramme für Astronauten „um den menschlichen Körper herum zu bauen, um ihm die Fähigkeit zu geben, die von Ihnen erwartete Arbeit zu erledigen, und die Möglichkeit zu verringern, mit diesem Körper in Konflikt zu geraten.“
Verschleiß in null g
Um nach Mustern zu suchen, haben Forscher wie Fogarty Daten darüber gesammelt, wie Geschlechtsunterschiede die Gesundheit von Astronauten im Weltraum beeinflussen könnten. Bisher war die Forschung darüber, wie weibliche Körper auf die extreme Umgebung des Weltraums reagieren, jedoch „ziemlich begrenzt“, sagt sie. miteinander ausgehen, mehr als 600 Personen in den Weltraum geflogen sind; weniger als 100 davon waren Frauen. Tools wie Helga und Zohar können dabei helfen, Daten auf eine Weise zu sammeln, die nicht auf historische Trends angewiesen ist.
Wissenschaftlich gesehen ist es schwierig, Trends bei Geschlechtsunterschieden oder geschlechtsspezifischer Gesundheitsversorgung zu extrapolieren, denen man auf der Grundlage dieser Zahlen vertrauen kann, da einige Merkmale einfach auf individuelle Unterschiede zurückzuführen sein könnten. Als zum Beispiel eine Astronautin 2020 auf der Internationalen Raumstation ein Blutgerinnsel entwickelte, wurde untersucht, ob die Verwendung von hormonellen Verhütungsmitteln zur Kontrolle des Menstruationszyklus das Gerinnungsrisiko während Raumflügen erhöht. EIN Überprüfung von 38 Astronautenflügen, die später in diesem Jahr veröffentlicht wurden dass es nicht abschließt. Aber angesichts einer so kleinen Stichprobengröße und wie selten Blutgerinnsel im Zusammenhang mit hormonellen Verhütungsmitteln sind, bleibt diese Frage offen.
In gewisser Weise haben sich Frauen während der Raumfahrt als besonders „widerstandsfähig“ erwiesen, sagt Fogarty. Beispielsweise scheint das Sehvermögen männlicher Astronauten durch Schwellungen um den Sehnerv in der Schwerelosigkeit stärker beeinträchtigt zu sein als das der weiblichen Astronauten. Aber laut einer Studie aus dem Jahr 2014 Weibliche Astronauten haben statistisch gesehen eine größere orthostatische Intoleranz erfahren (die Unfähigkeit, längere Zeit ohne Ohnmacht zu stehen) bei der Rückkehr zur Erde.
Strahlenvergiftung aus dem Kosmos
Abgesehen von kurzfristigen Bedingungen und Veränderungen an Körpern konzentriert sich ein Großteil des Fokus auf die menschliche Gesundheit im Weltraum auf die Exposition gegenüber kosmischer Strahlung von Sternen und galaktischen Explosionen. Die meisten Daten, die wir derzeit haben, stammen aus Laboruntersuchungen an Nagetieren oder Beobachtungen an Atombombenüberlebenden, sagt Fogarty: Sie zeigen ein Muster, bei dem weibliche Überlebende anfälliger für die Entwicklung von Lungenkrebs sind als männliche.
Da Frauen mehr Nebenwirkungen durch Strahlenschäden zu erleiden scheinen als Männer, hat die NASA kürzlich ihre Standards für akzeptable Expositionsniveaus aktualisiert, um einheitlich zu sein, und alle Astronauten auf die zuvor zulässige Dosis für eine 35-jährige Frau beschränkt.
Die galaktische kosmische Strahlung unterscheidet sich jedoch von der Strahlung von Kernwaffen. Zum einen ist die Exposition bei nuklearen Unfällen oder Kriegshandlungen zweidimensional, was bedeutet, dass bestimmte Organe mit mehr Strahlung getroffen werden können als andere. Aber im Weltraum gilt die Strahlung „als allgegenwärtig“, sagt Fogarty – Sie sind in alle Richtungen exponiert. Einige Berechnungen deuten darauf hin, dass die Strahlenbelastung auf dem Mond etwa so hoch ist 2,6 mal höher als Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS). Schon damals, in einer Woche auf der ISS, Astronauten können der gleichen Strahlungsmenge ausgesetzt sein wie Menschen über ein Jahr auf der Erde sind.
Da die Strahlung aus allen Winkeln des Weltraums kommt, kann es schwierig sein, eine physische Barriere wie einen Raumanzug oder eine Schutzweste zu entwickeln. Es macht es wichtig zu verstehen, wie alle menschlichen Organe von der Strahlenbelastung betroffen sind – ob es sich um geschlechtsspezifische Fortpflanzungsorgane handelt oder nicht.
Hier kommen Helga und Zohar ins Spiel. Die weiblichen „Phantome“ sind Teil der Matroshka AstroRad Strahlungsexperiment (STUTE). Intern verfügen sie über ein Raster aus 10.000 passiven Sensoren und 34 aktiven Strahlungsdetektoren, die Daten für Forscher darüber sammeln, welche Körperteile während des Weltraumflugs den meisten Kontakt mit elektromagnetischen Wellen haben. Einige Organe sind möglicherweise durch die darüber liegenden Weichgewebeschichten geschützt, andere nicht. Diese Ingenieure werden dabei helfen, gezieltere Systeme zu bauen, um die am stärksten gefährdeten Bereiche des Körpers vor schädlicher Strahlung zu schützen.
„Was wir neben dem Unterschied zwischen einem Mann und einer Frau in Bezug auf biologische Wirkungen erfahren, erhalten wir den Unterschied zwischen verschiedenen Körperorganen. Der Unterschied zwischen Gehirn und Gebärmutter zum Beispiel“, sagte er Ramona GazaLeiter des MARE-Wissenschaftsteams am Johnson Space Center der NASA, in eine Presse-Telefonkonferenz in dieser Woche.
Die beiden Torsi werden nicht das einzige Artemis-I-Experiment sein, mit dem die Auswirkungen von Strahlung untersucht werden sollen. An Bord der Mission wird es auch eine Reihe lebender Organismen geben, darunter Hefen, Pilze, Algen und Pflanzensamen. Im ein NASA-Projekt namens BioSentinelDie Orion-Kapsel wird einen CubeSat mit Hefezellen in die Mondumlaufbahn bringen, um zu testen, wie die Organismen in der Weltraumumgebung überleben.
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Insgesamt wird die Mission Artemis I 10 CubeSats starten: Der Rest wird Aspekte der Mondumgebung untersuchen, die sich als wichtig erweisen werden, um sie für die Sicherheit zukünftiger menschlicher Reisen zum Mond zu charakterisieren. Dazu gehören Werkzeuge zur Untersuchung des Weltraumwetters und Ausbrüche von Sonnenstrahlung, zur Kartierung von Wassereisvorräten auf der Mondoberfläche sowie ein winziger Lander von der Japan Aerospace Exploration Agency.
Helga und Zohar werden auch nicht die einzigen „Passagiere“ auf Artemis I sein ein ausgestopftes Schaf, werden sie von einem Mannequin mit männlichem Körper begleitet, das mit Sensoren ausgestattet ist, um während des Fluges verschiedene Aspekte der Umgebung des Mondes zu messen, einschließlich der Strahlenbelastung. Während Helga und Zohar keine Raumanzüge tragen werden, Kommandant Moonikin Campos wird in ein Orion Crew Survival System der ersten Generation gekleidet sein, das Artemis-Astronauten verwenden werden, wenn echte Menschen zum Mond zurückkehren.