Universitätsmedizin Mainz auf dem Mars

Mainzer Medizin-Projekt an simulierter Marsmission "Mars 500" beteiligt

13.04.2010

Etwa 50.000.000 km liegt der Mars von der Erde entfernt. Bis sich Menschen wirklich auf den Weg zum Mars machen, werden laut Experten noch einige Jahrzehnte vergehen. Dennoch haben die europäische Weltraumagentur ESA und das russische Institut für Biomedizinische Probleme (IBMP) bereits damit begonnen, diese neue Herausforderung der bemannten Raumfahrt sorgfältig vorzubereiten. Im kommenden Sommer starten sie eine simulierte Mission zum roten Planeten: Mars500. Sie wollen klären, ob die physische und psychische Gesundheit eines Menschen unter den extremen Bedingungen eines Flugs zum Mars gewährleistet werden kann. Um dies festzustellen, werden die Crewmitglieder verschiedene Aufgaben und Experimente meistern. Dazu zählt auch die Fragestellung, wie medizinische Notfälle ohne äußere Hilfe zu managen sind. Die Antworten und gleichzeitig auch ein Konzept hierzu haben Experten der Universitätsmedizin Mainz entwickelt: Eine Gruppe um Prof. Dr. Dr. Wolf Mann, Direktor der Hals-, Nasen-, Ohren-Klinik und Poliklinik - Plastische Operationen, und Prof. Dr. Christian Werner, Direktor der Klinik für Anästhesiologie, hat dazu als einzige deutsche Gruppe im Bereich Notfallmedizin eine Zusage zur Teilnahme am Mars500-Projekt erhalten. Die Finanzierung erfolgt durch eine Projektförderung des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Höhe von €257.000.

"Etwa 250 Tage für den Hinflug, 30 Tage Aufenthalt auf der Oberfläche des Mars und 240 für den Rückflug – Experten gehen davon aus, dass eine Langzeitmission zum Mars insgesamt wahrscheinlich 520 Tage dauern wird. Dabei wird die Crew extremen physischen und psychischen Faktoren ausgesetzt sein. Schließlich gilt es, über ca. eineinhalb Jahre lang mit sechs Personen auf engstem Raum auszukommen. Die Nahrung ist rationiert, Krankheiten und Verletzungen müssen selbst behandelt werden. Die Chance der Unterstützung bei der Rettung Erkrankter oder Verletzter von der Erde aus ist sehr gering, da die Kommunikation nur mit erheblicher Zeitverzögerung von rd. 20 Minuten pro Strecke funktionieren wird", erklärt Prof. Dr. Dr. Wolf Mann, Leiter des Mars500-Projekts an der Universitätsmedizin Mainz.

"Daher muss die Besatzung lernen, vollständig autark zu überleben. Insbesondere da alles passieren kann, was sonst auch möglich ist. Im Extremfall muss die Crew sogar in der Lage sein, ein Crew-Mitglied zu reanimieren. Eine speziell für Langzeitmissionen entwickelte Ausbildung der Astronauten ist geradezu überlebensnotwendig", ergänzt Prof. Dr. Christian Werner, Direktor der Klinik für Anästhesiologie.

Daher haben die Mediziner der Universitätsmedizin der Johannes Gutenberg-Universität Mainz ein Trainingskonzept für das wissenschaftliche Simulationsprojekt des IBMP und der ESA entwickelt, anhand dessen Laien für medizinische Notfallsituationen ausgebildet werden können. Bevor die künftigen Test-Astronauten in ihre "Mars-WG" einziehen, werden sie im Rahmen einer dreitägigen Erstausbildung vor Ort in Moskau von den Mainzern trainiert. "Dabei steht das praktische Üben der speziell für die Bedingungen in der Schwerelosigkeit modifizierten notfallmedizinischen Behandlungschecklisten im Vordergrund. Zudem erfassen wir den Wissensverlust der Teilnehmer im weiteren Ablauf des Projekts. Anschließend entwickeln wir Gegenmaßnahmen und überprüfen wiederum deren Wirksamkeit", erklärt Dr. Matthias Schäfer, Geschäftsführender Oberarzt an der Klinik für Anästhesiologie und Durchführender des Mars500-Projekts an der Universitätsmedizin Mainz. Das angewendete Trainingskonzept basiert auf Ergebnissen einer Vorstudie mit Mainzer Medizinstudenten sowie den Erfahrungen, die das Team um Prof. Dr. Mann und Prof. Dr. Werner bei einer Studie mit der Stationsbesatzung der antarktischen Polarstation Concordia gemacht hat.

Bei der Erstausbildung der Mars500-Teilnehmer wird die Basis für eine solche autonome notfallmedizinische Patientenversorgung während eines dreitägigen Trainings im Container-Komplex in Moskau gelegt. Dabei lernen insgesamt 12 Mitglieder des Mars500-Teams – später werden sechs von ihnen in den Simulationscontainer einziehen – modifizierte erweiterte lebensrettende Maßnahmen (ALS) sowie den Umgang mit Checklisten (ERC-Algorithmen), bspw. zur Vorgehensweise bei einem Herzstillstand. So haben die Mainzer u.a. die für Notfallmediziner gültigen Regeln für Laien abgeändert und medizinische Instrumente zusammengestellt, die leichter zu handhaben sind.

Beispielsweise erfolgt die Atemwegssicherung durch einen speziellen Tubus, der blind eingeführt wird und sich selbst positioniert und fixiert. Ebenso wird zur Reanimation ein aus Flughäfen, Bahnhöfen und öffentlichen Gebäuden bekannter Automatisierter Externer Defibrillator (AED) statt eines manuellen Defibrillators verwendet, wie ihn ausgebildete Mediziner benutzen. Ähnliche Geräte gehören auch heute bereits zur Ausstattung der Internationalen Raumstation ISS. Die Verabreichung von Medikamenten oder Infusionen soll im Ernstfall mit Hilfe eines sog. intraossären Zugangs, also über eine Punktion der Knochenmarkshöhle, z.B. im oberen Teil des Schienbeins, nicht über eine Vene erfolgen. Der Vorteil liegt in der schnelleren Anwendung sowie einer hohen Erfolgsrate bei geringem Komplikationsrisiko.

Um das erlernte medizinische Wissen möglichst langfristig bei den Teilnehmern zu verankern, stehen für die Ausbilder aus der Klinik für Anästhesiologie und der Hals-, Nasen-, Ohren-Klinik das praktische Üben der theoretisch gelernten Kenntnisse im Fokus. Während der Isolationsphase des Mars500-Projekts sind für die Besatzung insgesamt zehn Testtage vorgesehen. In dieser Zeit müssen sie praktische und theoretische Tests absolvieren: Dabei gilt es, Notfallszenarien an der Simulationspuppe durchzuspielen und das theoretische Wissen mittels Multiple-Choice-Fragebögen abzufragen. Zudem finden zwei Auffrischungskurse für eine der beiden Testgruppen statt. Wie die Teilnehmer dabei insgesamt abschneiden und wie hoch der Wissensverlust mit und ohne Auffrischung ist, kann mittels Filmaufnahmen sowie Sensoraufzeichnungen der Simulationspuppe und des AED später ausgewertet werden.

Weitere Informationen zu Mars500

Gemeinsam mit der Europäischen Weltraumagentur ESA simuliert das russische Institut für Biomedizinische Probleme (IBMP) einen Flug zum Mars. Diese Isolationsstudie trägt den Titel "Mars500" und Wissenschaftler untersuchen über 520 Tage das Durchhaltevermögen der Teilnehmer. Insgesamt sechs Teilnehmer werden zur "Mars500"-Crew gehören, zwei davon aus Europa, drei Russen und ein Chinese. An die freiwilligen Teilnehmer stellen das IBMP und die ESA in etwa dieselben Anforderungen, die sie auch an Astronauten stellen würden, die an einer echten Marsmission teilnehmen wollen.

Ort der Isolationsstudie ist der Mars500-Container im Institut für Biomedizinische Probleme in Moskau. Dabei handelt es sich um ein röhrenförmiges Modulsystem mit einer Wohn- und Arbeitsfläche von 180 Quadratmetern. Hinzu kommen Kühlzellen für die Nahrungsmittel sowie eine Quarantänestation. Jedem Test-Astronauten steht eine Kabine von drei Quadratmetern Grundfläche einschließlich eines schmalen Betts zur Verfügung.

Eine bemannte Mission zum Mars stellt nicht nur große Anforderungen an die Technik, sondern auch an die Astronauten: Etwa eineinhalb Jahre lang muss die Mannschaft auf engstem Raum zusammenleben und gemeinsam alle auftretenden Probleme meistern. Auch diese zwischenmenschlichen Aspekte wollen das IBMP und die ESA im Rahmen dieser simulierten Marsmission genauer unter die Lupe nehmen. Dabei erwartet die Crew eine Vielzahl von Experimenten – und "unerwartete Probleme", die die Forschungsleitung von außen einspielen wird. Außerdem müssen sie bis zu 40-minütige Verzögerungen bei der Kommunikation zur und von der "Bodenstation" hinnehmen.