Ein qualitativ hochwertiger Schlaf ist die Grundlage für eine optimale Funktionsweise und das Erreichen von Spitzenleistungen in jedem Beruf, und diese Regel gilt mit besonderem Gewicht für Astronauten. In der einzigartigen und anspruchsvollen Umgebung der Internationalen Raumstation (ISS), wo selbst der kleinste Fehler schwerwiegende Folgen haben kann, ist die Fähigkeit der Besatzung, ausgeruht, konzentriert und einsatzbereit zu sein, von entscheidender Bedeutung. Genau mit dem Ziel, das Verständnis für die Erholung von Astronauten im Orbit zu vertiefen und diese zu optimieren, wurde eine neue Technologiedemonstration im Rahmen der Axiom Mission 4 (Ax-4) gestartet. Dieses innovative Projekt wird ein tragbares Gerät testen, das zur Erfassung wichtiger biometrischer Daten wie der Gesamtschlafzeit und der Herzfrequenzvariabilität entwickelt wurde und einen beispiellosen Einblick in die Physiologie des Schlafes unter Mikrogravitationsbedingungen bietet.

Das Projekt, das unter der Schirmherrschaft des Nationalen Labors der ISS durchgeführt wird, stellt eine fruchtbare Verbindung von Fachwissen und Ressourcen dreier führender Organisationen dar: des globalen Technologieberatungsunternehmens Booz Allen, des Pioniers der kommerziellen Raumfahrt Axiom Space und des finnischen Gesundheitstechnologieunternehmens Oura. Ziel dieser Zusammenarbeit ist es, das Potenzial des sogenannten "Edge Computing" zu nutzen, um biometrische Daten nahezu in Echtzeit zu verarbeiten und zu analysieren. Ein solcher Ansatz wird es den Besatzungsmitgliedern ermöglichen, fundierte Entscheidungen über ihre eigene Bereitschaft zur Durchführung kritischer Aufgaben zu treffen, unabhängig von der Kommunikation mit der Erde.

Revolution in der Gesundheitsüberwachung von Astronauten

Im Mittelpunkt dieser Forschung steht ein hochentwickeltes tragbares Gerät, der intelligente Ring Oura Ring. Während die mit diesem Gerät auf der Erde gesammelten Daten normalerweise zur Analyse und Speicherung in die Unternehmenscloud des Unternehmens gesendet und dann dem Benutzer über eine mobile Anwendung präsentiert werden, wird im Weltraum ein völlig anderer, revolutionärer Ansatz angewendet. Die gesammelten Informationen werden lokal auf der Raumstation selbst mit einem spezialisierten Edge-Computing-Gerät verarbeitet. Die verarbeiteten Daten stehen dem Besatzungsmitglied sofort zur Auswertung zur Verfügung. Dieser Wandel von der zentralisierten Verarbeitung auf der Erde zur lokalen Verarbeitung im Orbit ist ein entscheidender Schritt zu mehr Autonomie der Besatzung.

Josh Arceneaux, Direktor für bemannte Raumfahrt bei Booz Allen, betonte die Bedeutung dieses technologischen Durchbruchs. "Diese Technologie wird den Besatzungsmitgliedern einen detaillierten Einblick in die Qualität ihres Schlafes und ihren allgemeinen biometrischen Zustand geben. Dies wird ihnen helfen zu verstehen, wie sich der Schlaf direkt auf ihre körperliche Bereitschaft und ihre Fähigkeit auswirkt, ihre Aufgaben am nächsten Tag auf höchstem Niveau zu erfüllen", erklärte Arceneaux. Der Erfolg dieser Demonstration würde das Potenzial aufzeigen, die Notwendigkeit einer ständigen Kommunikation mit der Erde für bestimmte Aktivitäten zu eliminieren, eine Fähigkeit, die für zukünftige Langzeitmissionen immer wichtiger werden wird.

Ein Schritt in Richtung Autonomie auf dem Weg zum Mars

Die Bedeutung dieses Projekts reicht weit über die Wände der Internationalen Raumstation hinaus. Die Fähigkeit, Gesundheitsdaten autonom zu sammeln, zu speichern und zu analysieren, wird zu einem absoluten Imperativ für die zukünftige Weltraumforschung, insbesondere für ehrgeizige Missionen wie die Reise zum Mars. Während solch langer Reisen machen Kommunikationsverzögerungen mit der Erde, die bis zu 20 Minuten in eine Richtung dauern können, die Abhängigkeit von der Bodenunterstützung unpraktisch und riskant. Die Besatzungen müssen bei der Überwachung ihrer eigenen Gesundheit und bei der Entscheidungsfindung autark sein. Die im Rahmen der Ax-4-Mission getestete Technologie bildet die Grundlage für die Entwicklung von Systemen, die es Astronauten auf dem Mars ermöglichen, selbst zu beurteilen, ob sie für komplexe Aufgaben wie die Steuerung eines Landers oder die Durchführung wissenschaftlicher Experimente auf der Oberfläche eines anderen Planeten ausreichend ausgeruht sind.

"Letztendlich wird diese Demonstration zeigen, ob wir diese Daten sammeln, speichern und analysieren und die Besatzungsmitglieder befähigen können, Entscheidungen zu treffen, ohne sich mit der Erde verbinden zu müssen", fügte Arceneaux hinzu. "Dies ist Teil eines größeren Ziels, Fähigkeiten, an die wir auf der Erde gewöhnt sind, in die Umgebung der Raumfahrt zu übertragen." Dieses Projekt ist kein Einzelfall, sondern Teil einer breiteren Strategie zur Anpassung bestehender kommerzieller Technologien an die einzigartigen Herausforderungen der Weltraumumgebung.

Die Herausforderungen des Schlafens in der Schwerelosigkeit

Das Schlafen im Weltraum unterscheidet sich grundlegend vom Schlafen auf der Erde. Die Abwesenheit der Schwerkraft verursacht eine Reihe von physiologischen Veränderungen, die die Erholung erheblich stören können. Körperflüssigkeiten verteilen sich neu und sammeln sich im Oberkörper und im Kopf an, was oft zu einem Gefühl von verstopfter Nase und Kopfschmerzen führt. Astronauten liegen nicht, sondern schweben und müssen in Schlafsäcken an Wänden oder der Decke befestigt werden, damit sie nicht unkontrolliert schweben und gegen Ausrüstung stoßen. Obwohl dies eine vollständige Muskelentspannung ermöglicht, da der Körper nicht sein eigenes Gewicht tragen muss, kann das Gefühl des Schwebens selbst desorientierend sein. Darüber hinaus kann der zirkadiane Rhythmus, unsere innere biologische Uhr, gestört werden, da Astronauten auf der ISS an einem einzigen Tag 16 Sonnenauf- und -untergänge erleben. Der Lärm von Ventilatoren und anderen Lebenserhaltungssystemen stellt ebenfalls eine ständige Störquelle dar. Aus all diesen Gründen ist die Überwachung der Schlafqualität kein Luxus, sondern eine Notwendigkeit, um die Gesundheit und Leistungsfähigkeit der Besatzung zu erhalten.

Weiterer Kontext und Zukunft der Forschung

Die Ax-4-Mission, die von Florida aus gestartet wurde, startete nicht vor dem 10. Juni 2025. Dieses Projekt passt perfekt zur Mission des Nationalen Labors der ISS, das als öffentliches Dienstleistungsunternehmen fungiert und Forschern aus dem akademischen und privaten Sektor die Nutzung der einzigartigen Bedingungen der Mikrogravitation ermöglicht. Die auf der Station durchgeführte Forschung fördert nicht nur Wissenschaft und Technologie für Weltraummissionen, sondern führt auch oft zu Innovationen, die die Lebensqualität auf der Erde verbessern, von der Entwicklung neuer Medikamente bis hin zu fortschrittlichen Materialien. Dieser Technologietest mit dem intelligenten Ring ist ein Beispiel dafür, wie kommerzielle Technologie, die ursprünglich für den Verbrauchermarkt entwickelt wurde, zur Lösung spezifischer Herausforderungen in extremen Umgebungen angepasst werden kann. Durch solche Projekte fördert das ISS National Lab die Entwicklung eines nachhaltigen und skalierbaren Marktes im erdnahen Orbit und legt damit den Grundstein für die zukünftige Kommerzialisierung des Weltraums.