Wissenschaftler beabsichtigen, einen künstlichen "Kosmonauten" mit echtem Blut und Imitation lebenden Gewebes zu füllen - und ihn Strahlung auszusetzen. Die unglückliche Attrappe wird der Wissenschaft dienen, indem sie zeigt, was kosmische Strahlung für den Menschen bedeuten kann und wie man die damit verbundenen Gefahren vermeiden kann.
Einer der Ausbrüche des alarmierenden August 1972: In wenigen Augenblicken erblühte eine kolossale Plasmablume auf der Sonne
Im Jahr 1972 entgingen die Apollo-Astronauten nur knapp einer Gefahr, die durchaus tödlich hätte sein können. Am 2. August entzündete sich auf der Sonne eine sehr große Flare, die mehr als eine Woche anhielt und Rekordmengen an Strahlung in den Weltraum schleuderte. Die zum Mond reisenden Astronauten wurden durch Zufall gerettet: Die 16. Apollo-Mission war gerade zu Ende gegangen, die 17. bereitete sich gerade auf den Start vor. Bisher wissen Wissenschaftler nicht, was genau passiert wäre, wenn eines der Schiffe zu diesem Zeitpunkt unterwegs gewesen wäre und den Einschlag dieses mächtigen Blitzes erlebt hätte – und noch mehr, was passiert wäre, wenn die Astronauten zu diesem Zeitpunkt bereits an Bord gewesen wären der Mond.
Und das musst du wissen. Heute, wo sich die führenden Weltraummächte aktiv auf eine bemannte Mission zum Mars vorbereiten und die NASA den Bau einer bewohnbaren Mondbasis plant, müssen die Menschen auf alles vorbereitet sein, was sie auf diesen langen und fernen Expeditionen erwarten kann. Dort, wo der schützende Kokon der Erdmagnetosphäre sie nicht mehr wirksam umhüllt, müssen andere Verteidigungsmethoden gefunden werden. Aber zuerst müssen Sie so viel wie möglich über den Feind lernen – die kosmische Strahlung.
Die wichtigsten Helfer dabei sind Schaufensterpuppen, die die Struktur und Dichte des menschlichen Körpers nachahmen. Hin und wieder werden sie den härtesten Tests unterzogen, um besser zu verstehen, wie Strahlung genau auf unseren Körper wirkt. Wir haben bereits im Mumien-Artikel über die wichtigsten Mannequins – Matroschka und Fred – und ihre Reise in den Orbit gesprochen.
Doch die Arbeit der Dummies beschränkt sich nicht nur auf den Flug zur ISS. Bald wird Matrjoschka im amerikanischen Brookhaven National Laboratory (BNL) einen neuen Test haben, der bereits auf der Erde ist. Hier im Space Radiation Laboratory wird es künstlich mit einem Protonenstrahl bestrahlt, um zu sehen, was den Astronauten 1972 passiert sein könnte.
„Kurzfristig“bedeutet, dass die Exposition Minuten, maximal Stunden dauert, im Gegensatz zur „chronischen Exposition“, die nicht so stark, aber viel länger (Wochen und Monate) ist, der Astronauten im Orbit ständig ausgesetzt sind. Im Falle einer chronischen Exposition hat der Körper noch genügend Zeit (und Ressourcen), um sich zu erholen – um beschädigte Zellorganellen zu ersetzen, DNA zu reparieren – aber eine starke kurzzeitige Exposition bietet diese Möglichkeit nicht. „In diesem Fall“, fährt Francis Cacinotta fort, „sind die biologischen Wirkungen stark dosisabhängig. Und die gleiche Dosis, die in kurzer Zeit eingenommen wird, ist viel gefährlicher, als wenn sie, sagen wir, ein paar Tage lang eingenommen wird.“
Allerdings fällt das Ereignis vom August 1972 nicht ganz in die Kategorie „stark kurzfristig“. Tatsächlich gab es damals eine ganze Reihe von Sonneneruptionen, die nacheinander Strahlungsflüsse hervorriefen. Insgesamt stellte sich heraus, dass die Wirkung viel länger anhielt, als sie sein sollte – sie kann weder kurzfristig noch chronisch zugeschrieben werden. Und in diesem Bereich können detaillierte Informationen darüber, wie sich die Strahlendosis genau auf den Körper auswirkt, welche Mengen davon welche Organe erreichen etc. - besonders wichtig sein. Deshalb wurde die Schaufensterpuppe benötigt.
Matroschka ist ein lebensgroßes Plastikmodell des menschlichen Körpers (nur Kopf und Oberkörper). Seine Dichte kommt der Dichte der Gewebe und Organe unseres Körpers sehr nahe, und die gesamte Oberfläche (und einzelne innere Teile, die der Lage der wichtigsten Organe entsprechen) ist mit Strahlungssensoren übersät. Jetzt kommt Blut dazu.
“Wir werden Blutzellen in kleine Röhrchen füllen und sie an verschiedenen Stellen der Puppe anbringen – im Unterleib und an Stellen, die dem Knochenmark entsprechen (dort findet die Hämatopoese statt – die Entwicklung von Blutzellen – und es ist das Knochenmark, das besonders strahlenempfindlich ist - PM) "Einige der Zellen befinden sich ziemlich nahe an der Oberfläche, während andere etwas durch eine 'Gewebeschicht' geschützt sind", sagt Francis Cacinotta.
Blutzellen werden am natürlichsten sein, was es den Forschern ermöglichen wird, die tatsächlichen Auswirkungen der Strahlung auf ihre DNA zu bewerten. Für das Erbgut von Zellen ist Strahlung aus relativ schweren Protonen besonders gefährlich: Beim Aufprall auf ein DNA-Molekül mit hoher Geschwindigkeit zerbrechen die Teilchen es buchstäblich in Fragmente. Unter normalen Umständen sind zelluläre DNA-Reparaturmechanismen ziemlich effizient bei der Reparatur von Schäden. Aber wenn es zu viele davon gibt, werden diese Werkzeuge ihrer Aufgabe nicht mehr gerecht. Im besten Fall sch altet die Zelle das System der Apoptose ein, die programmierte Selbstzerstörung der Zelle. Im schlimmsten Fall wird die Zelle "verrückt" und verwandelt sich in den Keim eines fortschreitenden Krebstumors.
Was genau und mit welcher Frequenz passieren wird, wollen die Wissenschaftler gerade im Laufe von Experimenten herausfinden, wenn die arme Matrjoschka mit einem Protonenstrahl von 60 cm Durchmesser mit unterschiedlicher Strahlungsenergie bestrahlt wird um das gesamte Energiespektrum von Protonen zu simulieren, die in der Strahlung einer Sonneneruption verfügbar sind. Das Mannequin ist jedoch viel "stärker" als lebende Astronauten. Eine ganze Reihe aufeinanderfolgender Experimente übersteht es problemlos ohne Nebenwirkungen. Eine kleine Bluttransfusion und die Schaufensterpuppe ist wieder bereit, der Menschheit zu dienen.
