Die Internationale Raumstation (ISS) wird oft als „Labor im Orbit“ beschrieben, doch hinter dieser Phrase steht ein sehr konkreter Alltag: eine Reihe präziser medizinischer Messungen, biologischer Experimente und technologischer Demonstrationen, die auf der Erde nicht originalgetreu wiederholt werden können. NASA-Astronaut Jonny Kim, Arzt und Besatzungsmitglied der Expeditionen 72/73, hat genau durch solche Arbeit seine erste Mission auf der ISS abgerundet, in einem Zeitraum, der Anfang Dezember 2025 endet.

Kim kam am 8. April 2025 in der russischen Raumkapsel Sojus MS-27 auf der Station an, zusammen mit den Kosmonauten Sergei Ryschikow und Alexei Subrizki. Nach acht Monaten Arbeit als Flugingenieur kehrte er am 9. Dezember 2025 zur Erde zurück. Während seines Aufenthalts nahm er an Experimenten teil, die darauf ausgelegt waren, dem Leben auf der Erde zu nützen, aber auch NASAs Artemis-Kampagne vorzubereiten – das Programm zur Rückkehr von Menschen zum Mond, mit der langfristigen Ambition, Technologien und Protokolle zu entwickeln, die für zukünftige bemannte Missionen zum Mars erforderlich sind.

Die Gesundheit der Besatzung unter der Lupe: Messungen, die Sehkraft, Knochen und Allgemeinzustand bewahren

Eine der stärksten „Brücken“ zwischen der ISS und der alltäglichen Medizin auf der Erde ist die systematische Überwachung der Gesundheit der Besatzung. In der Mikrogravitation verlagern sich Körperflüssigkeiten in Richtung Kopf, und diese Verschiebung kann Augen und Gehirn beeinflussen. Die NASA beschreibt diese Gruppe von Veränderungen als Spaceflight Associated Neuro-ocular Syndrome (SANS) – ein mit der Raumfahrt verbundenes Syndrom, das bei einem Teil der Astronauten eine Schwellung des Sehnervs, Veränderungen an der Netzhaut und andere strukturelle Veränderungen am Auge verursachen kann. Der langfristige Ausgang dieser Veränderungen wird weiterhin intensiv erforscht, doch allein die Tatsache, dass sie auftreten können, ist ernst genug, damit die Sehkraft und der neurologische Zustand der Besatzung während der gesamten Mission routinemäßig überwacht werden.

In der Praxis bedeutet dies, dass auf der ISS regelmäßig Augenuntersuchungen, Ultraschall und Bluttests durchgeführt werden. Kim führte während der Mission Augenultraschalluntersuchungen durch, nahm an Routinechecks teil und sammelte Blutproben von Kollegen. Solche Proben bieten Einblick in die Gesundheit von Knorpeln und Knochen, die Funktion des Herz-Kreislauf-Systems, Entzündungsprozesse, Stresslevel, die Aktivität des Immunsystems und den Ernährungsstatus. Für die Besatzung sind dies Protokolle, die sich in den Zeitplan einfügen; für Ärzte auf der Erde ist es ein wertvoller Datensatz, der hilft, sicherere Verfahren für zukünftige Flüge zu entwickeln, insbesondere solche ohne die Möglichkeit einer schnellen Rückkehr nach Hause.

Ein besonders sensibles Thema ist der Verlust an Knochenmasse. Im schwerelosen Zustand verringert sich die Belastung des Skeletts, sodass sich das Gleichgewicht zwischen Knochen-„Aufbau“ und -„Abbau“ schneller ändern kann als auf der Erde. Deshalb ist die Mikrogravitation eine Art „beschleunigtes Modell“ für Prozesse ähnlich der Osteoporose und anderen altersbedingten Zuständen. Im Rahmen der Forschung Microgravity Associated Bone Loss-B (MABL-B) nahm Kim an Verfahren teil, die untersuchen, wie Mikrogravitation Knochenmarkzellen und ihre biologischen Signale beeinflusst, die entscheiden, ob Knochen aufgebaut oder abgebaut wird. Der Schlüssel ist, „Auslöser“ zu erkennen, die blockiert oder umgeleitet werden können – um Astronauten während langer Missionen zu schützen und auf der Erde Raum für neue präventive Maßnahmen und Therapien zu öffnen.

Nahrung als Technologie: Frische Nährstoffe „auf Abruf“ inmitten langer Missionen

Die Logistik der Ernährung im Weltraum ist nicht nur eine Frage des Speiseplans. Vitamine und einzelne Nährstoffe können während langer Lagerung an Wirksamkeit verlieren, und ein Mangel auch nur eines essenziellen Nährstoffs erhöht das Risiko gesundheitlicher Komplikationen. Genau deshalb entwickelt die NASA Ansätze der „Bioproduktion“ von Nährstoffen während der Mission. Kim arbeitete an der Forschung BioNutrients-3, bei der mithilfe von bioentwickelten Hefen und Probiotika fermentierte Produkte wie Joghurt und Kefir hergestellt werden, mit der Möglichkeit der Anreicherung durch gezielte Nährstoffe.

Im Experiment wird auch ein einfacher, aber praktischer Trick verwendet: Ein pH-Indikator für Lebensmittel in den Beuteln ändert die Farbe, sodass die Besatzung den Verlauf der Fermentation visuell verfolgen kann. Auf der ISS erleichtert dies die Prozesskontrolle, und für zukünftige Missionen zum Mond und Mars trägt es eine wichtige Botschaft – ein Teil des Ernährungssystems kann zur aktiven Produktion werden, und nicht nur Verbrauch von vorgefertigten Mahlzeiten sein. Unter Bedingungen begrenzter Ressourcen und seltener Frachtflüge werden „Nährstoffe vor Ort“ zu einem strategischen Vorteil.

Pflanzen bei schwachem Licht: mehr Ertrag mit weniger Energie

In dieselbe Logik der Energie- und Ressourceneinsparung passt auch das Experiment mit dem Anbau von Pflanzen bei schwächerer Beleuchtung. Kim fotografierte Zwergtomaten, die mit einer zusätzlichen Energiequelle in Form von Acetat wachsen, anstatt sich ausschließlich auf Photosynthese zu verlassen. Die Forschung beobachtet die Entwicklung der Pflanzen und die Genexpression, mit dem Ziel abzuschätzen, ob „sekundäre Ernährung“ Wachstum und Erträge steigern kann, bei geringerem Verbrauch an elektrischer Energie und Gesamtressourcen.

Solche Ergebnisse könnten einen doppelten Wert haben. Im Weltraum würden sie beim Entwurf von Systemen für den Nahrungsmittelanbau in zukünftigen Habitaten und Raumfahrzeugen helfen. Auf der Erde könnten sie Innovationen in kontrollierten Anbaubedingungen anregen, wo Energieeffizienz und stabile Erträge entscheidend sind – von vertikalen Farmen bis zu spezialisierten Laborzuchten.

Eine Schulstunde aus dem Orbit: Amateurfunkverbindung, die Schüler seit Jahren inspiriert

Die ISS ist auch ein globales Klassenzimmer. Während der Mission nutzte Kim Amateurfunkausrüstung, um mit Schülern auf der Erde zu sprechen, im Rahmen eines Programms, das Schulen direkte Kontakte mit der Besatzung im Orbit ermöglicht. Die Schüler fragen nach dem Schlafen in der Schwerelosigkeit, nach der Arbeit an Experimenten, danach, wie ein „gewöhnlicher Tag“ auf der Station aussieht, aber auch nach dem Weg zum Astronauten – von der Ausbildung bis zum Training und der Auswahl.

Das als Amateur Radio on the International Space Station (ARISS) bekannte Programm hat eine lange Geschichte: Amateurfunkkontakte mit Besatzungen im Weltraum dauern seit Jahrzehnten an, und ARISS ist auf der ISS seit den Anfängen der Station aktiv, mit regelmäßigen Kontakten, die jedes Jahr weltweit organisiert werden. Für die Besatzung ist das eine starke Erinnerung daran, dass hinter jeder „Messtabelle“ ein Publikum steht, das gerade erst in die MINT-Bereiche eintritt; für Schüler ist es eine seltene Gelegenheit, direkt einen Menschen zu hören, der unter Bedingungen arbeitet, die buchstäblich über dem Alltag stehen.

Daten in DNA: verschlüsselte Informationen in einem biologischen Medium

Zu den technologisch interessantesten Demonstrationen, die Kim durchführte, gehört das Testen der Möglichkeit der Speicherung und Übertragung von Daten in DNA. DNA ist ein extrem „dichter“ Informationsspeicher, aber die Weltraumumgebung bringt zusätzliche Herausforderungen mit sich: Strahlung, Temperaturänderungen und spezifische Bedingungen für die Handhabung von Proben. In diesem Experiment wird verschlüsselte Information, die in DNA-Sequenzen kodiert ist, auf der Station sequenziert und dann zur Analyse und Dekodierung zur Erde gesendet. Das Ziel ist, die Stabilität von DNA als Medium für Langzeitmissionen zu überprüfen, aber auch abzuschätzen, ob ein solcher Ansatz in Zukunft die Masse und den Energieverbrauch klassischer Systeme für Datenspeicherung und -übertragung verringern könnte.

Roboter auf der Erde, Hände im Weltraum: Fernsteuerung als Vorbereitung für Oberflächenmissionen

Pläne für Mond und Mars stützen sich immer mehr auf eine Kombination aus menschlicher Besatzung und Robotersystemen. Das bedeutet nicht nur „Roboter, die alleine arbeiten“, sondern auch Szenarien, in denen Astronauten aus dem Orbit oder von einer Basis aus Roboter auf der Oberfläche steuern. Kim testete Technologie, die genau das ermöglicht – die Fernsteuerung von Robotern auf der Erde von der ISS aus, unter Erfassung von Daten darüber, wie Signalverzögerung, Ergonomie der Steuerungen und Schnittstellendesign die Präzision und Sicherheit der Arbeit beeinflussen.

Im Rahmen von Demonstrationen, die mit dem Programm Surface Avatar verbunden sind, wurden auch Fälle aufgezeichnet, in denen ein Astronaut von der ISS einen Roboter in einer simulierten „Marslandschaft“ in Deutschland steuerte. Solche Tests helfen, die Rollen von Besatzung und Robotik in zukünftigen Missionen zu definieren: Der Astronaut kann Entscheidungen treffen und komplexe Handlungen steuern, während der Roboter das physische Risiko übernimmt und Aufgaben in anspruchsvollem Gelände erledigt.

Produktion im schwerelosen Zustand: Kristalle, Nanokugeln und der Weg zu Medikamenten „im Flug“

Mikrogravitation ist nicht nur eine exotische Bedingung, sondern ein Produktionswerkzeug. Ohne Gravitationsströmungen und Sedimentation können bestimmte Materialien gleichmäßiger entstehen, und Kristallisation kann Strukturen ergeben, die auf der Erde schwerer zu reproduzieren sind. Kim arbeitete an Ausrüstung im Zusammenhang mit dem Advanced Space Experiment Processor (ADSEP) und einer Konfiguration, die die Möglichkeiten von Kristallisationsprozessen erweitert. Im Kontext der Forschung Industrial Crystallization Cassette (ADSEP-ICC) ist das Ziel unter anderem, die Verarbeitung einer größeren Anzahl von Proben und die Produktion uniformerer Materialien zu ermöglichen, die für Pharmazeutika und fortschrittliche Industrie wichtig sind.

Eines der erkennbaren Beispiele in dieser Gruppe sind Gold-Nanokugeln – winzige Goldpartikel mit optischen und elektronischen Eigenschaften sowie Biokompatibilität, weshalb sie für die Medikamentenverabreichung und Diagnostik interessant sind. Auf der ISS wird untersucht, ob in der Mikrogravitation eine größere Gleichmäßigkeit und potenziell größere, uniformere Proben erzielt werden können als unter Bedingungen auf der Erde, wo Schwerkraft und Konvektion das Partikelwachstum beeinflussen.

Die nächste Generation von Medikamenten und Industrie: mit Proteinen zu Modellen, die im Weltraum und auf der Erde gelten

Kim arbeitete in der Microgravity Science Glovebox auch an Forschungen zum Verhalten hochkonzentrierter Proteinflüssigkeiten. Solche Systeme sind in Biotechnologie und Pharmazie wichtig, aber auf der Erde schwer zu modellieren, da Gefäßwände und Schwerkraft Störungen wie Sedimentation und Konvektion einführen. In der Mikrogravitation erhält man einen „saubereren“ Einblick in die Fluiddynamik, was bei der Erstellung präziserer Computermodelle und der Optimierung von Produktionsprozessen hilft.

In dieselbe breitere Kategorie fällt auch das System Ring Sheared Drop (RSD), wo Oberflächenspannung einen Flüssigkeitstropfen ohne Gefäßwände zwischen Ringen hält. Ein solcher Ansatz ermöglicht die Untersuchung der Entstehung und des Wachstums von Proteinstrukturen (z. B. Amyloiden und Fibrillen) ohne den Einfluss des Behältermaterials, was sowohl für das Verständnis biochemischer Prozesse als auch für potenzielle industrielle Anwendungen wichtig ist – von der Entwicklung von Pharmazeutika bis zu Prozessen, die auf präziser Kontrolle von Fluideigenschaften beruhen.

Die Erde aus erster Hand: Hurrikane, Brände und andere große Phänomene aus der Perspektive des Orbits

Obwohl die ISS am häufigsten mit Biomedizin und Technologie in Verbindung gebracht wird, hat die Besatzung auch die Rolle von „Augen im Orbit“. Am 28. September 2025 fotografierte Kim Hurrikan Humberto aus dem Weltraum. Solche Aufnahmen werden zur Dokumentation von Naturkatastrophen wie Hurrikanen, Sandstürmen und Bränden verwendet und können Wissenschaftlern und Diensten vor Ort bei der Überwachung der Ereignisentwicklung helfen. Die einzigartige Umlaufbahn der ISS ermöglicht es der Besatzung, innerhalb relativ kurzer Zeit große Bereiche des Planeten zu beobachten und zu fotografieren, wobei lokale Details mit dem „großen Bild“ atmosphärischer Systeme verbunden werden.

Wer ist Jonny Kim und warum sein Profil zur ISS-Mission passt

Kims beruflicher Weg ist eine ungewöhnliche Kombination aus Medizin, operativer Erfahrung und Technik. Laut offiziellen Daten der NASA handelt es sich um einen Arzt und Offizier der US-Marine, einen ehemaligen Navy SEAL mit mehr als 100 Kampfeinsätzen und Auszeichnungen wie dem Silver Star und dem Bronze Star mit dem Zusatz „V“. Er schloss sein Mathematikstudium an der Universität von San Diego ab und erwarb anschließend einen Doktortitel in Medizin an der Harvard Medical School. Die NASA wählte ihn in der Astronautenklasse 2017 aus, und im System arbeitete er auch in Rollen der Besatzungsunterstützung und Missionen vor seinem eigenen Flug.

Im Kontext des Artemis-Programms und der Vorbereitungen für den tieferen Weltraum ist die Erfahrung der „ersten Mission“ besonders wertvoll: Die ISS ist die Generalprobe für das, was folgt. Auf der Station lernt man, wie der menschliche Organismus auf langfristigen Aufenthalt in der Mikrogravitation reagiert, wie man Ernährung und Gesundheit bei begrenzter Logistik aufrechterhält, wie man die Produktion von Materialien und potenziell Medikamenten im Orbit entwickelt und wie man Robotik und Automatisierung in die Arbeit der Besatzung integriert. Jede dieser Lektionen wird Teil eines größeren Puzzles, das darüber entscheiden wird, wie sicher, effizient und nachhaltig zukünftige Missionen sein werden.

Mehr über wissenschaftliche Aktivitäten auf der Station und aktuelle Forschungen kannst du auf den offiziellen Seiten der NASA zu ISS Research sowie im allgemeinen Abschnitt über die Internationale Raumstation finden.