Erster erfolgreicher privater Weltraumspaziergang: Bedeutung der SpaceX-Mission für die Wissenschaft

Polaris Dawn, die private SpaceX-Mission, die derzeit die Erde umkreist, hat seit ihrem Start am 10. September bereits mehrere Rekorde aufgestellt. Nur Stunden nach dem Start erreichte das Crew-Dragon-Raumschiff der Mission eine Höhe von 1.400 Kilometern, den höchsten Orbit über der Erde, der jemals von einem bemannten Raumschiff erreicht wurde. Dies ist die weiteste Distanz, die Menschen seit den Apollo-Missionen der NASA Ende der 1960er und Anfang der 1970er Jahre von der Erde zurückgelegt haben. Heute haben zwei Mitglieder der Besatzung, der US-Unternehmer Jared Isaacman und der SpaceX-Ingenieur Sarah Gillis, den ersten kommerziellen Weltraumspaziergang in einer Höhe von über 700 Kilometern abgeschlossen.

„Zu Hause gibt es viel zu tun, aber von hier aus sieht die Erde wirklich wie eine perfekte Welt aus“, sagte Isaacman, während er mit Kopf und Oberkörper aus dem Hatch des Raumschiffs ragte und sich auf seine Weltraumspaziergang-Manöver vorbereitete.

Obwohl diese Meilensteine beeindruckend sind, ist für Wissenschaftler, die mit Nature gesprochen haben, noch faszinierender, was die Mission für die Zukunft der Weltraumforschung bedeuten könnte. Mit privaten Bürgern und Flügen, die immer häufiger ins All fliegen, wird es mehr Möglichkeiten geben, Experimente in Mikrogravitation durchzuführen und die Grenzen der menschlichen Raumfahrt zu erkunden.

„Es ist wahrscheinlich die spannendste Zeit in der Raumfahrt seit den 1960er Jahren“, sagt Christopher Mason, ein Genetiker am Weill Cornell Medical College in New York City, der das Space Omics and Medical Atlas (SOMA) leitet, ein wichtiges Archiv für biomedizinische Daten von Astronauten. „Jetzt haben wir Raumanzüge, Raumschiffe und eine Mission, die alle von einer privaten Firma, SpaceX, kommen, was wirklich das erste Mal ist, dass wir all dies unabhängig von einer Organisation in der Raumfahrt haben.“

Raumfahrtmechanik

Die Fähigkeit von Zivilisten, einen Weltraumspaziergang zu absolvieren, könnte sogar mehr Optionen zur Reparatur wissenschaftlicher Geräte im Weltraum bedeuten. Im Jahr 2022 schlug Isaacman vor, dass die NASA eine bemannte SpaceX-Mission nutzen sollte, um das Hubble-Weltraumteleskop der Agentur in eine höhere Umlaufbahn zu bringen, um dessen Lebensdauer zu verlängern. Das Teleskop ist seit 34 Jahren im All und wird allmählich absteigen, bis es in der Erdatmosphäre verbrennt. Die NASA hat den Vorschlag vorübergehend abgelehnt und auf die potenziell katastrophalen Risiken für sowohl Hubble als auch die Crew hingewiesen.

Doch mit dem Erfolg des heutigen Weltraumspaziergangs – auch bekannt als extravehicular activity (EVA) – ist die Idee, dass ein privates Unternehmen solche schwierigen Raumoperationen durchführt, viel plausibler geworden. „Wenn Polaris Dawn mit ihrem kommerziellen EVA vollständig erfolgreich ist, wird das ein Schritt nach vorne sein, und es könnte sein, dass das ausreicht, um die NASA zu überzeugen“, sagt Laura Forczyk, Geschäftsführerin der Raumfahrt-Consultingfirma Astralytical in Atlanta, Georgia.

In der Zwischenzeit wird Polaris Dawn wissenschaftliche Ergebnisse liefern, nachdem sie in den kommenden Tagen im Golf von Mexiko oder im Atlantischen Ozean landet. Das Crew Dragon-Raumschiff der Mission, das Resilience genannt wird, transportiert 36 Experimente, die von 31 verschiedenen Institutionen aus Kanada, Saudi-Arabien und den USA beigetragen wurden, von denen viele sich auf die Gesundheit von Raumfahrern konzentrieren. „Wir können eine Menge lernen“, sagte Isaacman auf einer Pressekonferenz am 19. August. „Wenn wir eines Tages zum Mars gelangen, würden wir gerne in der Lage sein, zurückzukehren und gesund genug zu sein, um darüber zu berichten.“

Mehr Crews, mehr Daten

Polaris Dawn ist die erste von drei geplanten Polaris-Missionen, die von Isaacman, dem Geschäftsführer der Zahlungsabwicklungsfirma Shift4 mit Sitz in Center Valley, Pennsylvania, finanziert und geleitet werden. Ein Ziel des Polaris-Programms ist es, die Ambitionen der bemannten Raumfahrt der in Hawthorne, Kalifornien, ansässigen Firma SpaceX voranzutreiben. Die dritte Polaris-Mission wird der erste bemannte Flug von SpaceX’s Starship sein, einer vollständig wiederverwendbaren Mega-Rakete, die die NASA in den kommenden Jahren für den Transport von Astronauten zurMondoberfläche im Rahmen von ihrem ehrgeizigen Artemis-Programm eingeplant hat.

Vor all dem testet Polaris Dawn einige grundlegende Aspekte. Zum einen stellte es SpaceX’s EVA-Anzug vor, der erste Anzug des Unternehmens, der dafür entwickelt wurde, Menschen vor dem Vakuum des Weltraums zu schützen. Gillis und Isaacman trugen die Anzüge während ihres Weltraumspaziergangs. „Es ist uns nicht entgangen“, sagte Isaacman auf der Pressekonferenz am 19. August, dass „irgendwann jemand eine Version“ des Anzugs während eines Mars-Walks tragen könnte.

Darüber hinaus untersucht die Mission die Gesundheit der Crewmitglieder an Bord. „Die Raumfahrt ist einfach ein riesiger Stressfaktor“, sagt Jimmy Wu, der stellvertretende Direktor des Translational Research Institute for Space Health (TRISH) am Baylor College of Medicine in Houston, Texas, das medizinische Daten von kommerziellen Raumfahrern, einschließlich der Polaris Dawn-Crew, sammelt.

Forscher glauben, dass private bemannte Raumflüge schneller Antworten darauf liefern werden, wie sich die Raumfahrt auf die Gesundheit auswirkt, als staatlich geleitete Missionen mit ausgebildeten Astronauten, da sie häufiger abheben. „Es ist wirklich schwer, Astronauten zu studieren, weil es so lange dauert, sogar 10 oder 12 von ihnen durch sechsmonatige Missionen zu bekommen“, sagt Leigh Gabel, eine Kinesiologin an der Universität Calgary in Kanada, die die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Knochengesundheit untersucht. „Private Raumfahrt könnte uns einen echten Vorsprung verschaffen.“

Wie der Körper mit dem Weltraum zurechtkommt

Gabes Team wird hochauflösende Röntgenaufnahmen der Handgelenke und Knöchel der Polaris Dawn-Crew machen, sobald sie zur Erde zurückkehren, um die Auswirkungen mehrerer Tage Mikrogravitation auf die Knochensubstanz zu messen. Ihre vorherigen Arbeiten mit Astronauten, die Zeit auf der Internationalen Raumstation verbracht haben, haben gezeigt, dass Monate in Mikrogravitation die innere Struktur tragender Knochen, wie jenen in den Beinen, schwächen können, sodass diese sich selbst ein Jahr nach der Rückkehr zur Erde nicht vollständig erholen.¹

Mehrere Forscher nutzen Polaris Dawn, um besser zu verstehen, was mit dem raumfahrtassoziierten neuro-okularen Syndrom (SANS) geschieht, einem Zustand, bei dem Astronauten dauerhafte Veränderungen – und sogar Schäden – an ihrem Sehvermögen erleben. Wissenschaftler vermuten, dass SANS von angesammelter Flüssigkeit im Auge herrührt, die in der Erdanziehung normalerweise abfließen würde. In Zusammenarbeit mit dem Augenarzt Prem Subramanian und der Raumfahrt-Gesundheitsforscherin Allie Hayman von der University of Colorado Boulder tragen die Mitglieder der Polaris Dawn-Crew jeweils eine „intelligente“ Kontaktlinse, die den Flüssigkeitsdruck im Auge aufzeichnen kann.

Andere Forscher werden die Auswirkungen der Exposition gegenüber Weltraumstrahlung – hochenergetischen geladenen Teilchen – auf den Körper untersuchen, indem sie DNA, RNA und andere Biosamples der Polaris Dawn-Crew analysieren. Wichtig ist, dass Polaris Dawn das erste Mal darstellt, dass viele dieser Analysen bei demselben Raumfahrer über zwei verschiedene Missionen hinweg durchgeführt werden: Isaacman nahm ebenfalls an der Forschung von SOMA und TRISH teil, als er Inspiration4 kommandierte, eine rein zivile Orbitalmission, die 2021 von SpaceX betrieben wurde.

Isaacman ist „einer der am besten charakterisierten Menschen, die jemals existiert haben“, sagt Mason. „Er ist die beste Chance, die wir haben, um zu verstehen, was mit dem Körper passiert, bevor man ins All geht, und dann, was mit dem Körper passiert, jedes Mal, wenn man ins All geht.“