Spezielle Skinsuits könnten Astronauten helfen, Rückenschmerzen zu vermeiden, wenn sich ihre Wirbelsäule im Weltraum ausdehnt

Die Schwerelosigkeit im Weltraum verursacht eine Reihe von Problemen für Astronauten, darunter Verlust der Knochendichte und Muskelatrophie . Aber es gibt noch ein weiteres Problem: Durch die Schwerelosigkeit können sich die Wirbelsäulen von Astronauten ausdehnen, wodurch sie höher werden. Der Höhengewinn ist im Weltraum dauerhaft und verursacht Rückenschmerzen.

Ein neuer SkinSuit, der in einer Studie am King’s College in London getestet wird, könnte Abhilfe schaffen. Die Studie wurde noch nicht veröffentlicht.

Die konstanten 24 Stunden Mikrogravitation mit denen Astronauten im Weltraum leben, unterscheidet sich von dem natürlichen 24-Stunden-Zyklus, den Menschen auf der Erde durchlaufen. Hier unten durchläuft die Wirbelsäule einen natürlichen Zyklus, der mit dem Schlaf verbunden ist.

Durch das Schlafen in Rückenlage können sich die Bandscheiben in der Wirbelsäule mit Flüssigkeit ausdehnen. Wenn wir morgens aufwachen, sind wir am höchsten. Im Laufe unseres Tages komprimiert die Schwerkraft die Bandscheiben und wir verlieren etwa 1,5 cm (0,6 Zoll) an Höhe. Dann schlafen wir wieder und die Wirbelsäule dehnt sich wieder aus. Aber im Weltraum ist bekannt, dass die Stacheln von Astronauten bis zu 7 cm lang werden. (2,75 Zoll)

Studienleiter David A. Green erklärt es: „Auf der Erde wird Ihre Wirbelsäule durch die Schwerkraft komprimiert, wenn Sie auf den Füßen sind, dann gehen Sie nachts ins Bett und Ihre Wirbelsäule entlastet sich – es ist ein normaler zyklischer Prozess.“

In der Schwerelosigkeit wird die Wirbelsäule eines Astronauten nie durch die Schwerkraft zusammengedrückt und bleibt unbelastet. Die resultierende Ausdehnung verursacht Schmerzen. Wie Green sagt: „Im Weltraum gibt es keine Gravitationsbelastung. Dadurch können die Bandscheiben in Ihrer Wirbelsäule weiter anschwellen, die natürlichen Krümmungen der Wirbelsäule können reduziert werden und die unterstützenden Bänder und Muskeln, die der Schwerkraft nicht mehr widerstehen müssen, können locker und schwach werden.“

Der SkinSuit wird entwickelt von der Büro für Weltraummedizin des European Astronaut Center der ESA und des King’s College in London basiert auf Arbeiten des Massachusetts Institute of Technology (MIT). Es ist ein Kleidungsstück auf Spandex-Basis, das die Schwerkraft simuliert, indem es den Körper von den Schultern bis zu den Füßen drückt.

ESA-Astronauten haben den SkinSuit sowohl bei schwerelosen Parabelflügen als auch an Bord der ISS getestet. Bild: CNES/Novespace, 2014

Die Skinsuits wurden an Bord der Internationalen Raumstation ISS von den ESA-Astronauten Andreas Mogensen und Thomas Pesquet getestet. Aber sie konnten nur für kurze Zeit getragen werden. „Die ersten Konzepte waren wirklich unbequem und boten eine äquivalente Schwerkraftbelastung von etwa 80 % und konnten daher nur für ein paar Stunden getragen werden“, sagte der Forscher Philip Carvil.

Zurück auf der Erde arbeiteten die Forscher an dem Anzug, um ihn zu verbessern. Sie benutzten ein Wasserbett, das zur Hälfte mit Wasser gefüllt war, das reich an Magnesiumsalzen war. Dies stellte die Mikrogravitation wieder her, der Astronauten im Weltraum ausgesetzt sind. Inspiriert wurden die Forscher vom Toten Meer, wo der hohe Salzgehalt Schwimmer an der Oberfläche schwimmen lässt.

„Während unserer längeren Versuche haben wir eine ähnliche Zunahme der Statur wie im Orbit festgestellt, was darauf hindeutet, dass es sich um eine gültige Darstellung der Mikrogravitation in Bezug auf die Auswirkungen auf die Wirbelsäule handelt“, erklärt der Forscher Philip Carvil.

Der SkinSuit hat sich durch verschiedene Designs weiterentwickelt, um ihn tragbarer, bequemer und effektiver zu machen. Bild: Kings College London/Philip Carvill

Studien mit Schülern als Testpersonen haben bei der Entwicklung des SkinSuit geholfen. Nachdem sie mit und ohne SkinSuit auf dem Mikrogravitations-simulierenden Wasserbett lagen, wurden die Probanden mit MRTs gescannt, um die Wirksamkeit des SkinSuit zu testen. Der Anzug hat mehrere Designüberarbeitungen durchlaufen, um ihn bequemer, tragbarer und effektiver zu machen. Jetzt liegt es am Mark VI-Design.

„Der Mark VI Skinsuit ist extrem bequem, sodass er bei langen normalen Aktivitäten oder beim Schlafen unauffällig getragen werden kann“, sagt Carvil. „Der Mk VI bietet eine Belastung von etwa 20 % – etwas mehr als die Schwerkraft des Mondes, was ausreicht, um Kräfte zurückzubringen, die denen ähnlich sind, die die Wirbelsäule gewohnt ist.“

„Die Ergebnisse müssen noch veröffentlicht werden, aber es sieht so aus, als ob der Mk VI Skinsuit die Wirbelsäulenverlängerung wirksam lindert“, sagt Philip. „Außerdem lernen wir mehr über die grundlegenden physiologischen Prozesse und die Bedeutung der Wiederbelastung der Wirbelsäule für jeden.“