ESA Vertical Treadmill Facility

Eines der größten Probleme bei langandauernden Raumflügen ist die physische Dekonditionierung des Körpers, die sich meist als Verlust von Knochen- und Muskelmasse äußert. Andere physiologische Veränderungen und Veränderungen der Bewegungsmuster, wie z. B. des Gangs, hängen mit der Schwerkraft z. B. auf dem Mond, dem Mars oder Asteroiden zusammen.

Deshalb reproduziert das „Subject Loading System“ die Trainings- und Bewegungsbedingungen bei Schwerelosigkeit und Teilgravitation, wie sie an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) oder auf Planeten herrschen können, um die menschliche Physiologie zu untersuchen und die Trainingsprogramme anzupassen. Die Vertical Treadmill Facility (VTF) der ESA ist eine Einrichtung mit einer vertikal aufgestellten Fortbewegungsfläche (Laufband). Bei Verwendung auf der Erdoberfläche, also im Gravitationsfeld der Erde, muss die Versuchsperson während einer Geh- oder Laufübung an einer VTF aufgehängt werden. Die Schwebekraft gleicht die Schwerkraft der Körpersegmente aus, die parallel zur Fortbewegungsfläche und nicht senkrecht dazu wirkt wie bei der Fortbewegung auf einer horizontalen Fläche. Ein „Subject Loading System“ kann ebenfalls integriert werden, um die auf den Körper wirkende Schwerkraft teilweise oder ganz zu ersetzen. Die simulierte Schwerkraft wirkt somit senkrecht auf die Fortbewegungsfläche.

Diese wesentlichen Funktionen eines jeden Vertikal-Laufbands werden durch drei Hauptkomponenten bereitgestellt:

• Ein Laufband: bietet eine Fortbewegungsfläche, die vertikal in einem Chassis montiert ist.
• Ein Aufhängungssystem: bietet über das Aufhängungsgeschirr eine Federungskraft, um die Wirkung der Erdanziehungskraft zu unterdrücken, und ist an einem bodengestützten Chassis montiert.
• Ein Subject Loading System: bietet eine Zugkraft, die die Schwerkraft des Körpers zur Fortbewegungsfläche simuliert.

Motion Capturing (Optional)

Frühere Studien mit dem Vertikal-Laufband konzentrierten sich stark auf physiologische Prozesse, die durch Fortbewegung in reduzierter künstlicher Schwerkraft beeinflusst werden. Darüber hinaus ermöglichen empfindliche Bewegungsanalysemethoden genauere Einblicke in die motorischen Kontrollmechanismen, die mit hochautomatisierten Bewegungsmustern unter normalem Gravitationseinfluss wie Gehen und Laufen verbunden sind.

Je nach gewünschter Konfiguration können in der Einrichtung verschiedene Bewegungserfassungssysteme wie Vicon, Theia und Xsens integriert werden, um die Bewegungen der Versuchspersonen während der Experimente genau zu verfolgen. Darüber hinaus stehen neurophysiologische Messinstrumente zur Verfügung, um die motorischen Kontrollmechanismen von Menschen zu untersuchen, die sich in veränderten Gravitationsumgebungen bewegen.

Aouda Raumanzugsimulator (Optional)

Um die physiologische Belastung der Arbeit im Weltraum bei Testpersonen nachzubilden, bietet das Österreichische Weltraum Forum die Nutzung seiner Aouda-Raumanzugsimulatoren an. Diese Systeme haben ein Gewicht von 50 kg und reproduzieren über ein Exoskelett die Einschränkungen und Behinderungen eines unter Druck stehenden Raumanzugs mit einem Innendruck zwischen 0,4 und 0,8 bar.

Die Anzüge sind ein komplexes System, dessen Einsatz ein umfangreiches Training erfordert, daher können die Testpersonen nur zertifizierte Analog-Astronaut*innen des Österreichischen Weltraum Forums sein (derzeit 11 männliche und 2 weibliche Personen). Der Betrieb der Raumanzugsimulatoren erfordert außerdem die Unterstützung von Anzugtechniker*innen und eine vorherige Sicherheitsbewertung für den Einsatz beim VTF.

Kontakt
Gernot Grömer, Direktor des Östereichischen Weltraum Forums