Mars: Wer wird in der Lage sein, zum Roten Planeten zu fliegen und welche medizinischen Herausforderungen erwarten uns.

Nach Angaben von Vox: In der Zukunft könnte Mars ein Zuhause für Menschen werden, aber wir stehen vor der Herausforderung, den Roten Planeten in eine bewohnbare Umgebung zu verwandeln. Allerdings entsteht ein bedeutendes Problem: Die meisten Menschen können den Weltraum nicht sicher erreichen, was die Pläne zur Kolonisierung des Mars angesichts globaler Herausforderungen wie dem Klimawandel kompliziert.

Aktuell ist der Weg, Astronaut zu werden, 'beleuchtet von Hoffnungen und Träumen von denen, die die medizinische Auswahl nicht bestanden haben', sagte Shona Pandya, eine Astronautenforscherin am International Institute of Aerospace Sciences (IIAS). 'Früher hörten Kinder, die mit Typ-1-Diabetes diagnostiziert wurden, von ihrem Arzt: „Nun, du kannst alles sein, was du willst, außer Astronaut.“

Gründe für die medizinische Auswahl

Hier sind einige der häufigsten Gründe, warum Astronautenkandidaten medizinisch ausgewählt werden:

• Rauchen
• Autoimmunerkrankungen
• Temporomandibuläre Gelenkerkrankungen (TMJ)
• Obstruktives Schlafapnoesyndrom
• Asthma
• Bluthochdruck
• Migräne
• Angst und Depression

Astronauten repräsentieren in der Regel nicht die allgemeine Bevölkerung, da sie basierend auf körperlicher Gesundheit ausgewählt werden. Das Leben in der Mikrogravitation auf der Internationalen Raumstation (ISS) ist ein erheblicher Stress für den menschlichen Körper, was zu Risiken wie Osteoporose, Insulinresistenz und Muskelmasseverlust führen kann. Raumfahrtbehörden wählen Personen mit widerstandsfähigeren Körpern aus, die Aufgaben ohne signifikante medizinische Eingriffe ausführen können.

Nach Ansicht von Haig Aintablian, Direktor des Space Medicine Program der UCLA, 'verursacht eine Schwangerschaft komplexe und einzigartige Veränderungen im Körper, während der Raumflug zu besonderen physiologischen Veränderungen führt.' Spezialgebiete, die sich mit Weltraumproblemen befassen, entstehen bereits in der medizinischen Praxis.

Die Zukunft der Marsforschung

NASA hat das Ziel, den Mars zu erkunden und plant, Menschen bereits in den 2030er Jahren zum Planeten zu senden. Mars, der planetarische Nachbar der Erde im Sonnensystem, könnte eines Tages Leben unterstützen.

Vor einigen Jahrzehnten wurden Diskussionen über die Kolonisierung des Mars aus mehreren Gründen als extrem angesehen, einschließlich unzureichender technischer Vorbereitung und dem Wunsch, wissenschaftliche Ressourcen zur Lösung von Problemen auf der Erde zu verwenden. Elon Musk, Gründer von SpaceX, ist jedoch seit den frühen 2000er Jahren ein Befürworter der Marskolonisierung und setzt diese Pläne fort, indem er erklärt, dass er bis 2050 eine Stadt auf dem Mars mit einer Million Menschen bauen möchte.

Heutzutage ist Musk nicht mehr allein in seinen Ambitionen. NASA-Experten, Biologen, Akademiker und Ärzte ziehen ernsthaft die Möglichkeit in Betracht, die Menschheit in eine interplanetare Spezies zu verwandeln.

„Das größte Problem, das die Menschheit lösen muss, ist das garantierte Überleben unserer Spezies, was eine logische Reaktion auf die Interplanetarität darstellt“, sagte Aintablian. „Ich denke nicht, dass es eine bessere Option als den Mars gibt.“

Während wir einige Erkenntnisse über die gesundheitlichen Auswirkungen des Aufenthalts auf der ISS haben, können wir die Auswirkungen der Strahlenexposition auf dem Mars nicht genau replizieren. Kelly Weinersmith, eine Biologin und Mitautorin des Buches A City on Mars: Can We Settle Space, Should We Settle Space, and Have We Really Thought This Through, glaubt, dass Musks Vision der Marskolonisierung zu einer Katastrophe führen könnte.

Dennoch zeigen viele Befürworter der Marskolonisierung Ungeduld. Der einzige sichere Weg dorthin ist durch bedeutende Fortschritte in der Raumfahrtmedizin, die erst in den letzten 75 Jahren entwickelt wurde.

„Nichts, was die Menschheit getan hat, war wertvoll und einfach”, sagte Aintablian zu mir. „Vieles von unserer Entwicklung als Zivilisation war schwierig, und der Grund, warum wir jetzt so komfortabel leben können, liegt an unglaublich harten Herausforderungen, die die Menschheit in der Vergangenheit lösen musste.“

Wissen über die menschliche Gesundheit auf dem Mars

Da nur sehr wenige Menschen in den Weltraum gehen, haben Forscher, die untersucht haben, wie man die Gesundheit im Weltraum verbessert, eine begrenzte Stichprobe für die Forschung. Yuri Gagarin wurde 1961 der erste Mensch im Weltraum, und mehr als 600 Astronauten folgten ihm.

NASA-Forscher haben mehrere wichtige Wege identifiziert, auf denen Zeit im Weltraum die menschliche Gesundheit beeinflussen kann – Strahlenexposition, Isolation, Entfernung von der Erde, veränderte Schwerkraft und Umweltfaktoren wie die Störung des Immunsystems. Aber wir fehlen viele spezifischen Beispiele dafür, wie diese Faktoren die Realität betreffen.

Eine der bedeutendsten Studien ist die Zwillingsstudie von NASA, die 2019 durchgeführt wurde. Die Zwillingsstudie ermöglicht es den Forschern, die Auswirkungen genetischer Veranlagungen von Umweltfaktoren auf die Gesundheitsergebnisse zu trennen. NASA verglich die Gesundheit der eineiigen Zwillinge Scott und Mark Kelly über ein Jahr. Scott war in der Umlaufbahn auf der ISS, während Mark auf der Erde blieb.

Die Studie fand einige neue plötzliche Unterschiede zwischen den beiden Männern. Scotts Telomere, Teile der DNA an den Enden unserer Chromosomen, verlängerten sich im Weltraum und (zum größten Teil) kehrten sie nach der Rückkehr zur Erde wieder zur Normalität zurück, was auf DNA-Schäden durch Strahlenexposition und ein mögliches erhöhtes Krebsrisiko hinweist. Scott verlor auch Körpermasse, zeigte kardiovaskuläre Anzeichen, die Mark nicht erlebte, und fühlte nach der Rückkehr zur Erde vorübergehende kognitive Veränderungen.

Wenn die Besten der Besten auf Herausforderungen stoßen, was kann man über den Rest von uns sagen? Wir gewinnen allmählich einige Einblicke in diesem Bereich. Mit der Entwicklung des Weltraumtourismus reisen Astronauten nicht mehr als einzige Personen in den Weltraum: wohlhabende Nicht-Astronauten wie Jeff Bezos und Katy Perry haben kürzlich kurze Ausflüge ins All unternommen, die durch Bezos' Raumfahrtunternehmen Blue Origin ermöglicht wurden.

Aintablian ist sehr an der Perspektive interessiert, dass der Zugang zum Weltraum für Zivilisten zunehmen wird, was auch bedeutet, dass Menschen mit medizinischen Problemen ebenfalls reisen können. Dies ist eine große Gelegenheit für Wissenschaftler, die medizinische Behandlung eines breiteren Spektrums von Krankheiten zu untersuchen.

Allerdings sind 10 oder 15 Minuten im Weltraum absolut nicht mit den Bedingungen auf der ISS vergleichbar. Da der Mars noch gefährlichere Bedingungen bietet, kann die Zeit, die man fern von der Erde verbringt, schwerwiegende Konsequenzen haben. Der Mars hat toxischen Staub, eine fehlende Vegetation und eine atmungsaktive Atmosphäre, und die Schwerkraft beträgt nur 40 % der Erdschwerkraft. Das globale Magnetfeld der Erde schützt unseren Planeten vor schädlicher Strahlung, während es auf dem Mars lokalisiert und nicht planetar ist.

Die Forschung der NASA hat gezeigt, dass die maximale Zeit, die eine Person kontinuierlich im Weltraum verbracht hat, 438 Tage beträgt. Aber Missionen mit Menschen auf dem Mars werden wahrscheinlich mindestens neun Monate in Anspruch nehmen, nur um zum Planeten zu gelangen, ganz zu schweigen von der Zeit, die man dort verbringt oder zurückkehrt (was bis zu drei Jahre dauern kann). Mars ist normalerweise etwa 140 Millionen Meilen von der Erde entfernt, basierend auf seinem orbitalen Kurs um die Sonne, mit bis zu 20 Minuten Kommunikationsverzögerung in eine Richtung. Wenn ein medizinischer Notfall auftritt, werden Astronauten wahrscheinlich keine zeitnahen Telemedizin-Anweisungen erhalten können, da es keine Möglichkeit geben wird, für eine Behandlung umzukehren.

Expeditionen zum Mars müssen vor dem Verlassen der Erde alle ihre Vorräte mitnehmen. Und wenn die ersten Menschen ihren ersten Schritt auf diesem Planeten machen, werden sie nicht die gleiche intensive Unterstützung erhalten, die Astronauten bei ihrer Rückkehr zur Erde erhalten.

Neue Horizonte in der Medizin

Den Mars zu erreichen, ist nur ein Teil der Herausforderung. Wir haben bereits den Weltraum erreicht, aber die Menschheit auf diesem Planeten beginnt gerade erst, grenzenlose Möglichkeiten zu erkunden. Laufende Forschungen basieren auf fundierten Annahmen darüber, wie die Marsumgebung aussieht.

Während sich die Raumfahrtmedizin entwickelt, entstehen neue Programme, die Wege finden, Menschen so sicher wie möglich für längere Zeit ins All zu transportieren, wobei auch unqualifiziertes medizinisches Personal einbezogen wird. UCLA plant, ein Raumfahrtschwestern-Programm zu starten und möglicherweise eine Ausbildung für Raumfahrtsanitäter anzubieten. SpaceMed ist ein europäisches Masterprogramm, das sich auf die menschliche Gesundheit beim Raumflug und anderen extremen Bedingungen konzentriert.

Heutzutage erhalten Astronauten die meisten ihrer medizinischen Dienstleistungen von Bodenmedizinern, die als Feldärzte durch Telemedizin bekannt sind. Aintablian prognostiziert, dass in Zukunft medizinische Fachkräfte Astronauten auf ihren Expeditionen begleiten werden, wie zum Mond oder Mars. Künstliche Intelligenz sollte eine Ressource für Feldärzte sein und helfen, andere Technologien zu entwickeln, die uns näher zum Mars bringen.

Technologien sind bereits in der Entwicklung. Google hat kürzlich mit NASA zusammengearbeitet, um ein KI-System zu erstellen, das Astronauten helfen könnte, medizinische Bedingungen während der Flüge zu diagnostizieren und zu behandeln, wenn kein Zugang zur Telemedizin besteht.

Allerdings spielen Details eine entscheidende Rolle, bemerkte Pandya. KI kann bei Notfällen und Diagnosen helfen, aber die notwendigen Daten werden enorm sein. Da nur sehr wenige Menschen in den Weltraum reisen – und meist Männer sind – könnten Modelle auf einer nicht repräsentativen Stichprobe basieren, was zu ungenauen Vorhersagen physiologischer Veränderungen im Weltraum führen könnte. Diese Nuancen müssen berücksichtigt werden.

Derzeit gibt es eine Geschlechterkluft in der Forschung - so erheblich, dass Weinersmith anmerkte, dass es bei Konferenzen zur Marskolonisierung niemals eine Warteschlange für die Damentoilette gibt. Die menschliche Fortpflanzung und Entwicklung im Weltraum ist daher kritisch unterforscht.

Bis heute ist unbekannt, ob jemals eine Person während einer Schwangerschaft im Weltraum war oder ob es Menschen gibt, die im Weltraum gezeugt wurden. Die Forschung zur ersten Raum Schwangerschaft und Geburt wird entscheidend sein, um eine autarke Kolonie auf dem Mars zu etablieren. (Darüber hinaus planen Raumfahrtunternehmen, Hotels im Weltraum zu bauen, und wir wissen, dass Menschen dort an solchen Aktivitäten teilnehmen.) Idealerweise möchten wir wissen, was mit einer Person geschieht, die im Weltraum gebiert, bevor sie damit konfrontiert wird.

„Wir haben das Ziel, Forschung durchzuführen, um diese Risiken zu verstehen, bevor wir dorthin gehen, denn wenn es enorme Risiken gibt, gibt es normalerweise technologische Lösungen für einige davon“, sagte Weinersmith.

Die NASA wird im Oktober ein zweites Crew Health and Performance Exploration Analog-Experiment starten - eine einjährige 'Mission' zum Mars in einer 3D-gedruckten Umgebung im Johnson Space Center in Houston, wo Daten zu psychischer Gesundheit und den Auswirkungen von Isolation und Einschränkungen gesammelt werden. Wissenschaftler führen Bettruhe-Studien durch, die die physiologischen Auswirkungen von veränderter Schwerkraft und Schwerelosigkeit modellieren. Im Kontext reduzierter Mittel plädieren Forscher der Raumfahrtmedizin für anhaltende Investitionen in Weltraum- und biomedizinische Wissenschaften.

Madeh Mozneb, ein biomedizinischer Ingenieur und Forschungsstipendiat im Labor von Sharma im Cedars-Sinai Medical Center, bemerkte, dass das ultimative Ziel darin besteht, 'Avatare' von Astronauten in den Weltraum zu senden, indem ihre Stammzellen verwendet werden, um 3D-Gewebekulturen zu schaffen, die unterschiedliche Teile ihrer Körper darstellen.

Die Hoffnung vieler Ärzte in der Raumfahrtmedizin, wie Pandya, ist, dass zukünftige Raumfahrt-Expeditionen alle medizinischen Fachrichtungen umfassen werden – von der Neurologie bis zur Radiologie.

Mars und Erde

Forschung in der Raumfahrtmedizin ist nicht billig. „Ich werde oft gefragt: Warum geben Sie Geld für Gesundheitsforschung im Weltraum aus, wenn es unzählige Probleme auf der Erde gibt?“ sagt Pandya. Aber so zu denken ist falsch, weist sie hin.

Forschungen, die im Weltraum durchgeführt wurden, haben bereits die Gesundheitsversorgung auf der Erde verbessert. Errungenschaften in der digitalen Bildgebung, die während der Apollo-17-Mission 1972 gemacht wurden, wurden später entscheidend für die Entwicklung von CT und MRT. Werkzeuge zur Fernüberwachung der Gesundheit, die für Astronauten im Weltraum entwickelt wurden, werden jetzt in Krankenhäusern weit verbreitet genutzt.

Forschung in der Raumfahrtmedizin wird es auch ermöglichen, dass mehr Menschen in den Weltraum reisen können. 2023 demonstrierte Pandyas Team die Sicherheit und Funktionalität eines kontinuierlichen Blutzuckermessgeräts in einer Raumumgebung, was letztendlich Diabetikern ermöglichen könnte, ihre Zuckerspiegel im Weltraum zu überprüfen. Dies ist wichtig für aktuelle Astronauten, die während längerer Flüge im Weltraum Insulinresistenz und Prädiabetes-Symptome entwickeln könnten.

Einem Kind, das mit Typ-1-Diabetes diagnostiziert wurde und davon träumt, Astronaut zu werden, wird nun die Chance gegeben, seinen Traum zu verwirklichen, und das Studium, wie der Körper im Weltraum Glukose metabolisiert, hilft, die Gesundheit auf der Erde besser zu verstehen.

Es gibt auch Krankheiten, die sich über Jahrzehnte entwickeln. Muskelschwund im Weltraum kann Wissenschaftlern helfen, besser zu verstehen, wie man Bedingungen wie Duchenne-Muskeldystrophie behandelt. Neurologische Krankheiten wie Alzheimer auf der Erde werden normalerweise erst sichtbar, wenn eine Person 60 Jahre alt ist.