Knochenabbau im All

Knochenabbau

Den Artikel über den Knochenabbau von Astronauten find ich
interessant und habe dazu noch ein Paar Fragen.

Wenn wir Richtung Mond bzw. noch weiter Richtung Mars und
damit länger im All seien werden, dann müssen wir wohl unsere Schwerkraft mitnehmen. Wie verhält sich dann der Kochenschwund, wenn Raumfahrer länger als ein Jahr im All(z.B. 2-4 Jahre) sind?

Hebt eine künstliche Schwerkraft durch Eigenrotation des
Raumers die Auswirkungen des sonst eintretenden Muskel- und Knochenschwundes auf bzw. kann sie diese zumindestens auf ein Minimum reduzieren?

Und inwieweit ist da bereits die Weltraumforschung und -entwicklung im Bezug auf solche Anlagen/Module für Iss z.B.?

Gruß
Sebastian

Hallo Sebastian,

gerade auf dem Gebiet der Langzeitaufenthalte im Weltall sind Wissenschaftler noch intensiv am forschen, gerade weil man nicht genau einschätzen kann, wie stark sich diese auf den Knochenabbau und die Muskelschwund auswirken.
Es wäre interessant hier mal Informationen über Astronauten der MIR zu bekommen, ich glaube da gab's einen der mal um ein Jahr oben war. Hier wäre es interessant zu wissen, ob der Muskelschwund und der Knochenabbau gemessen wurde.

Eine simulierte Schwerkraft würde das Problem denke ich lösen. Der Grund warum Muskeln und  Knochen abbauen ist deren Unterforderung und Anpassung auf die Schwerelosigkeit. Ich denke, dass ein rotierender Körper dabei Abhilfe schaffen würde.

Ist aber auch nur meine persönliche Meinung.
Grüße,
Tobias

Es gibt inzwischen schon relativ viele Daten, wie der menschliche Körper auf die "Schwerelosigkeit" im Orbit reagiert.
Künstliche Schwerkraft wäre für Langzeitmissionen ins All natürlich von Vorteil, um solche Probleme zu minimieren. Man muß aber auch hier die technischen Probleme bedenken - so bräuchte ein rotierendes Rad (a la 2001) einen beachtlichen Radius.
Außerdem - und das finde ich einen spannenden Punkt - gibt es noch keine Langzeiterfahrung mit reduzierter Schwerkraft. Was passiert, wenn Menschen z.B. zwei Jahre lang auf dem Mond oder Mars bleiben?

Liebe Grüße,

David

Hallo David

Es gibt inzwischen schon relativ viele Daten, wie der menschliche Körper auf die "Schwerelosigkeit" im Orbit reagiert.

Hm, wo sind denn diese Daten abrufbar? Ich hab schon ziemlich viel"gegooglet", aber konkrete Hinweise auf: Schädigung, Heilung, langfristige Konsequenzen etc. suche ich bis jetzt vergeblich.

Wer hilft ?

 :-?

Künstliche Schwerkraft wäre für Langzeitmissionen ins All natürlich von Vorteil, um solche Probleme zu minimieren. Man muß aber auch hier die technischen Probleme bedenken - so bräuchte ein rotierendes Rad (a la 2001) einen beachtlichen Radius.

Hallo,

ich denke auch, dass man es sich fast nicht leisten kann, Astronauten so lange der Schwerelosigkeit auszusetzen und sie dann aber auf dem Mars sofort volle Leistung bringen lassen zu wollen. Die Muskeln schlaffen ja auch ab. Die trainieren zwar wohl viel auf der ISS mit so einer Art Mini-Kraftmaschinen, aber es scheint ja nicht viel zu bringen.

Anscheinend baut der Körper nur dann nicht ab, wenn er einen Großteil des Tages die Schwerkraft, oder was Vergleichbares spürt. So lange man die künstliche Schwerkraft noch nicht hat, oder jemandem ein genialer Trick einfällt, an den wir noch gar nicht denken, wäre da wohl wirklich ein rotierendes Schiff die kostengünstigste Lösung. So ein Riesenrad wie die Raumstation in "2001" muss es ja hoffentlich nicht sein :-) , das kann man bestimmt durch die Rotationsgeschwindigkeit ausgleichen? Man muss vielleicht auch nicht das ganze Schiff rotieren lassen, sondern nur einen Teil - allein schon weil die Astronauten Menschen sind und also ja bestimmt mal aus dem Fenster gucken wollen, ohne sich gleich nen Drehwurm zu holen . Der Arbeitsbereich könnte ja nichtrotierend ausgelegt sein und der Schlaf-/Freizeit-/Sanitärbereich rotierend. Oder umgekehrt *g*? Wenn der rotierende Teil komplett in einer nicht rotierenden Außenhülle untergebracht wäre, hätte man auch keine Dichtungsprobleme zu bewältigen. Aber dann wird das Marsschiff auch schon wieder ziemlich [size=14]groß[/size]... hm... interessant... wo is' mein Catia...    

Mit rotieren des Schiffes ist es technisch auch nicht ohne: Die simulierte Beschleunigung kann mann leicht berechnen:

a=4*Pi²*f²*R

f:=Umdrehung pro sekunde
R:=Raduis des Ringes.

Um eine erdähnliche Schwerkraft hervorzurufen muss z.B ein Rinng mit 10m Durchmesser eine Umdrehung in 5sek machen. Es gibt aber leider keine Raketen die Module solchen Durchmessers befördern könnten, ich meine das Maximal mögliche heute ist 5m. Man könnte meinen, was solls, rotieren wir das Ding eifach schneller...aber: stell dir einen Aufrechtstehenden Astronauten vor: sein kopf ist (grob) 1m50 über dem Boden, dass bedeutet, der Kopf erfehrt 0,25 der Schwerkraft. Deswegen sollten solche Ringe auch Grössere Durchmesser aufweisen, bei dem 10m Durchmesser es man schon bei 0,7g.

Damit nicht genug: die Wände der rotierender Module erfahren Plötzlich eine zu dem Luftdruck zusätzliche Kraft: das Gewicht der Astronauten, und des *Möbels* . Was sie natürlich schwerer macht als die herkömlichen Module.

so ein Paar Beispiele der technischen Probleme.

Man muss vielleicht auch nicht das ganze Schiff rotieren lassen, sondern nur einen Teil - allein schon weil die Astronauten Menschen sind und also ja bestimmt mal aus dem Fenster gucken wollen, ohne sich gleich nen Drehwurm zu holen. Schockiert . Der Arbeitsbereich könnte ja nichtrotierend ausgelegt sein und der Schlaf-/Freizeit-/Sanitärbereich rotierend. Oder umgekehrt *g*? Wenn der rotierende Teil komplett in einer nicht rotierenden Außenhülle untergebracht wäre, hätte man auch keine Dichtungsprobleme zu bewältigen. Aber dann wird das Marsschiff auch schon wieder ziemlich groß... hm... interessant... wo is' mein Catia...    

Rausschauen könnte man doch vom der Mitte aus, da dreht sich das ja nicht so arg. Aber so halb-halb? Wenn, dann müsste der Arbeitsbereich schwerelos sein,dann kann man nämlich nebenbei auch Experimente in der Schwerelosigkeit ausführen.

Außerdem - und das finde ich einen spannenden Punkt - gibt es noch keine Langzeiterfahrung mit reduzierter Schwerkraft. Was passiert, wenn Menschen z.B. zwei Jahre lang auf dem Mond oder Mars bleiben?  
 

Pläne für Mondstationen gibt es ja schon lange, nur realisiert wurden sie noch nie. Hoffentlich klappt es endlich einmal, dann hätte man da auch Erfahrung. Und wenn, dann will ich da hin...stellt euch das mal vor- mit etwas Glück Sonnenfinsternis am Mond. Wie am Wochenende. Das muss toll aussehen... Und keine störenden Wolken!

Stichpunkt Langzeitflüge:
Den längsten Flug hat Walerij Poljakow hinter sich gebracht. Eventuell gibt es bei einer Suche unter seinem Namen mehr Informationen.

Stichpunkt künstliche Gravitation:
Was die Erzeugung von künstlicher Schwerkraft angeht, so meine ich in einem älteren Buch den Hinweis gelesen zu haben, dass eine Art von Zentrifuge ziemlich groß sein müsste, damit den Kosmonauten nicht schlecht wird. Bei den hier beschriebenen kleinen Durchmessern (oder wie in 2001) wird die Bewegung ähnlich wie in einem Karussel wahrgenommen und bringt somit den Gleichgewichtssinn durcheinander. Erst bei mehreren hundeert Metern sollte der Effekt aufhören. Weiß dazu jemand etwas Genaueres?

Hallo,

mensch fetzt ja, das Ihr hier auch schreibt. :-)

Auch auf der Erde baut der Körper die Muskelkraft ab, wenn man sich nicht regelmäßig in irgendeiner Form bewegt wird(Sport, körperlicher Tätigkeiten). Inwieweit entsprechend auch die Knochenmasse abnimmt, weiß ich nicht.

Das entscheidende ist dann aber wohl, das sie im All defenitiv, trotzt Körperertüchtigung abnimmt, was es ohne künstlich erzeugte Schwerkraft auf absehbare Zeit unmöglich macht, eine Besatzung Richtung Mars zu schicken.  

Ja, sehe das auch so wie Ihr, mit einem rotierendem Modul/Habitat.
Um größere Module bzw. Teile für Raumschiffe zu bauen, wird man eine Werft im Orbit brauchen bzw. Plattform in der man ein Schiff im Orbit aufbaut, die einzelnen Teile, werden wie bei der ISS einzeln geliefert.

Wenn die Größe allerdings ein zusätzliches Problem erzeugt, wie siehts dann mit alternativen Modellen zur künstlichen Schwerkraft aus?
Hab mal aus irgendeinem eher mystischem Text irgendwas von einer V-7/Vril-7 gelesen, einer deutschen Flugzeugentwicklung im WK-II, mit einem Gravitationsantrieb...was wohl Witz sein sollte? Auch im Netz hatt ich verschiedene Seiten gefunden wo man behauptete, ein einfaches Gerät zum schweben gefunden zu haben, welches man leicht nachbauen könne...

Achso laut Yahoo-Ergebnisse, soll der russische Langzeitkosmonaut einen Rekord von 14 Monaten halten, so um 1995. Auf einer anderen Seite stand was von 22 Monaten tsts.

Gruß& Yahooooooooooo
Sebastian

Hi,

Was die Erzeugung von künstlicher Schwerkraft angeht, so meine ich in einem älteren Buch den Hinweis gelesen zu haben, dass eine Art von Zentrifuge ziemlich groß sein müsste, damit den Kosmonauten nicht schlecht wird.

So ist es. Stichwort: Coriolis Kraft http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft

mfg Ulrich

Mary: Wenn, dann müsste der Arbeitsbereich schwerelos sein,dann kann man nämlich nebenbei auch Experimente in der Schwerelosigkeit ausführen.

Ah ja, genau, gute Idee. Und im Sanitärbereich wäre Schwerkraft wiederum bestimmt nützlich, um sich Zero-Gravity-Toiletten zu sparen, Zähne putzen zu können, vernünftig zu kochen/essen undsoweiter . Während dann in der Freizeit und beim Schlafen die "Schwerkraft" wirkt und einen (hoffentlich) fit hält. Vielleicht reicht ja auch schon halbe Erdanziehungskraft.

ILBUS: Um eine erdähnliche Schwerkraft hervorzurufen muss z.B ein Rinng mit 10m Durchmesser eine Umdrehung in 5sek machen.

Huch, doch so schnell? Das ist natürlich allerhand.

Es gibt aber leider keine Raketen die Module solchen Durchmessers befördern könnten, ich meine das Maximal mögliche heute ist 5m.

Naja, man müsste es ja nicht in einem Stück raufbringen. Halt in zwei oder vier Teilen und oben zusammenschrauben.  

Man könnte meinen, was solls, rotieren wir das Ding eifach schneller...aber: stell dir einen Aufrechtstehenden Astronauten vor: sein kopf ist (grob) 1m50 über dem Boden, dass bedeutet, der Kopf erfehrt 0,25 der Schwerkraft.

  stimmt. Dazu kommt noch dieser sehr berechtigte Einwand:

Stichwort: Coriolis Kraft http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft

Auch wahr. Wenn man sich nach oben oder unten bewegt, wird man also jedesmal in Tangentialrichtung abgetrieben. Das heißt also, ein Astronaut, der sich schnell hinsetzt, landet grundsätzlich neben dem Stuhl, und wenn er wieder aufsteht, kommt er ins Taumeln und muss einen Ausstellschritt machen. Unangenehm.

Hi,

Zitat

Stichwort: Coriolis Kraft http://de.wikipedia.org/wiki/Corioliskraft

Auch wahr. Wenn man sich nach oben oder unten bewegt, wird man also jedesmal in Tangentialrichtung abgetrieben. Das heißt also, ein Astronaut, der sich schnell hinsetzt, landet grundsätzlich neben dem Stuhl, und wenn er wieder aufsteht, kommt er ins Taumeln und muss einen Ausstellschritt machen. Unangenehm.

Äußerst unangenehm. Das sind alte Kirmeserfahrungen mit solchen rotierenden Fahrgeschäften, allen voran der Rotor: http://www.ganz-muenchen.de/oktoberfest/fahrgeschaefte/traditionell/rotor/schwerkraft.html (leider kein Bild gefunden)

Dazu kommt noch das Problem der Gezeitenkraft http://de.wikipedia.org/wiki/Gezeitenkraft . Du hast an den Füßen eine andere Gravitation als im Kopfbereich (wenn der Durchmesser der Station sehr klein ist). Das stelle ich mir dann nochmals arg ungemütlich vor.

mfg Ulrich

Dazu kommt noch das Problem der Gezeitenkraft http://de.wikipedia.org/wiki/Gezeitenkraft . Du hast an den Füßen eine andere Gravitation als im Kopfbereich (wenn der Durchmesser der Station sehr klein ist). Das stelle ich mir dann nochmals arg ungemütlich vor.

Ich wäre eher mal neugierig darauf, wie sich das anfühlt. So schlimm wie kurz vor einem Schwarzen Loch, wo es einen dann in Stücke reißen dürfte, wird's schon nciht sein^^. Auf den Schwindel kann ich allerdings verzichten.  

Mahlzeit!


Habe vor einiger Zeit schon ein Video von der NASA gesehen: Auf der einen Seite die Unterkunft, auf der anderen Seite der Antrieb und dazwischen eine Gitterkonstruktion (100 m lang?). Nun rotiert das Teil schön gemütlich vor sich hin und die Raumfahrer fühlen sich sauwohl.

Habe auch mal gelesen, daß das Problem mit der Corioliskraft von den Raumfahrern erstaunlich schnell aus der Welt geschafft wird. Sie gewöhnen sich einfach dran. Fertich. Wie schnell das geht habe ich vergessen. Einige Stunden oder höchstens wenige Tage.

Viel größer stellt sich für mich das Problem dar wenn sie endlich auf dem Mars angekommen sind und nur noch (als Beispiel) links herum laufen können, weil plötzlich die Drehung fehlt.
 


Gruß
Peter

Das wird man nicht vermeiden können. Aber eigentlich gibt es schon bereits auf der Erde. Bei Bund wird beim Fährtenlesen im offenem Gelände beigebracht, dass ein Mensch ohne feste Orientiere immer ein Wenig nach Rechts abbiegt (bin mittlerweile unsicher ob es vielleicht doch nach links war). Und infolgedessen einen einige km im Radius grossen Kreis beschreibt.

Die Konzepte „Mars direct“ und „Mars semi-direct“ sehen vor, dass ausgebrannte Endstufe und Mars-Raumschiff mittels eines 350 Meter langen Kunststoff-Kabels miteinander verbunden werden. Dann bringt man beide Körper zur Rotation um den gemeinsamen Schwerpunkt. Durch die sehr langsame Rotation vermeidet man alle oben genannten medizinischen Probleme und benötigt kaum zusätzliche Masse.

Schon lange vor den Marsplänen wurde die Erzeugung einer künstlichen Schwerkraft durch Rotation erprobt, nämlich bereits 1966 bei den Missionen Gemini 11 (0,00015 g) und Gemini 12 (0,01 g = 1% der Fallbeschleunigung auf der Erde). Dabei wurde das Gemini-Raumschiff durch ein Nylonseil mit der Agena-Endstufe des Zielsatelliten, mit dem die ersten Kopplungen erprobt wurden, verbunden.

Übrigens gibt es vier Raumfahrer, die bei je einem Flug länger als ein Jahr im All waren. Der längste Einsatz des Mediziners Waleri Poljakow dauerte 438 Tage, das sind vierzehneinhalb Monate. Medizinische Langzeituntersuchungen über den Knochenabbau gibt es damit schon länger.

GG