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TU Hamburg
(Foto: ESA/NASA)

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Wissenschaft der TU Hamburg im All

Hamburg, 10.11.2021

Morgen bricht der deutsche Astronaut Matthias Maurer zur ISS auf. An einem der Experimente vor Ort ist auch die TU Hamburg beteiligt.

Smart Shirt misst Vitaldaten von Astronaut Matthias Maurer

Morgen bricht der deutsche Astronaut Matthias Maurer mit der Weltraummission Cosmic Kiss zur ISS auf. An einem der Experimente vor Ort ist auch Junior Professor Ulf Kulau der Technischen Universität Hamburg beteiligt. Er hat Sensoren für ein smartes Shirt des Astronauten entwickelt, das minimale, durch den Herzschlag bedingte, Brustkorbbewegungen misst. Matthias Maurer wird das Shirt während seines Aufenthalts im All tragen und die daraus gewonnen Daten anschließend zur Erde schicken. An der TU Hamburg werden diese dann von Kulau und dem gesamten Team (DSI Aerospace Technologie GmbH, DLR Bremen, Uni Bielefeld) ausgewertet und analysiert. Ziel der Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler ist es herauszufinden, ob die Methode geeignet ist, Maurers Herz während dessen sechsmonatigen Aufenthalts auf der ISS zu beobachten und wie die Signalverarbeitung auch unter Raumfahrtbedingungen noch weiter in den Sensor integriert werden kann.

Die Bewegung des Herzens messen

Das Smart Shirt ist mit zwei daumengroßen Sensoren ausgestattet, die am Herzen und an der Halsschlagader von Astronautinnen und Astronauten kleinste Bewegungen wahrnehmen können. Aus diesen sollen wichtige Herzparameter wie der relative Blutdruck, ebenso wie die Öffnungs- und Schließzeiten der Herzklappen berechnet werden können. „Mit dieser Methode könnten wir zukünftig mit kleinster Technologie tiefere Einblicke in die Physiologie eines Astronauten bekommen, und so zum Beispiel die Folgen des Muskelabbaus in der Schwerelosigkeit beobachten“, erklärt Kulau. Um Erfahrungen mit der Methode auch am Körper einer Frau zu erlangen, findet das Experiment anschließend mit der italienischen Astronautin Samantha Cristoforetti statt, die im Frühjahr 2022 die nächste Mission auf der ISS leitet.

Frühwarnsystem für Astronauten

Die Ergebnisse des Experiments sind vor allem mit Blick auf zukünftige Gesundheitsüberwachungssysteme im Weltraum interessant. Kulaus Vision geht aber darüber hinaus. Künftig könne er sich vorstellen, dass alle Astronautinnen und Astronauten mit Sensoren ausgestattet würden, um eine Art Frühwarnsystem zu entwickeln. „Vor allem bei Außeneinsätzen stehen Astronauten unter enormen Stress und erkennen im Notfall ihre eigenen körperlichen Grenzen nicht. Die Sensoren könnten Veränderungen im Herzschlag frühzeitig feststellen und dem Astronauten signalisieren ‚Mach mal eine Pause’.“

Smarte Shirts auf dem Mars?

Neben dem Einsatz seiner Technologie auf der ISS hat Kulau auch schon Expeditionen in Richtung Mond und Mars im Kopf. Insbesondere bei Langzeitmissionen zu weiter entfernten Zielen ergebe sich die Herausforderung eine umfangreiche Gesundheitsüberwachung der Astronautinnen und Astronauten zu ermöglichen. Neben der langen Zeit in der Schwerelosigkeit wird eine Betreuung durch die Bodencrew auch aufgrund einer zeitlich verzögerten Kommunikation erschwert. Die Lösung könnten auch hier smarte Sensoren sein. Doch auch auf der Erde finden sich zahlreiche Einsatzmöglichkeiten der Technologie. Zum Beispiel um das Herz kranker Patientinnen und Patienten dauerhaft zu beobachten.

Innovation im All

Die internationale Raumstation ISS ist bereits seit 2001 im All und gilt als größtes Labor in der Schwerelosigkeit, in dem Forschung zu Astrophysik, Psychologie und Medizin stattfindet. Gleichzeitig ist die Raumstation ein Innovationsmotor für neue Technologien wie Laserkommunikation, Robotik oder Sensorik – wie das Smart Shirt. Matthias Maurer ist der vierte deutsche Astronaut, der zur ISS fliegt. Die Crew der Mission „Cosmic Kiss“ soll etwa sechs Monate lang auf der Raumstation bleiben, um dort Experimente durchzuführen und Außeneinsätze zu absolvieren.

(Text: Lena Bender)

Bildmaterial unter: https://intranet.tuhh.de/aktuell/pressematerial/index.php?id=13797