Leben im Weltraum

Während ihres Aufenthalts an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) müssen die Astronauten in einer Umgebung leben und arbeiten, die sich sehr stark von dem Umfeld auf der Erde unterscheidet. Auch dort müssen sie sich waschen, auf die Toilette gehen, essen, trinken und sich fit und gesund halten. All diese Tätigkeiten sind an die Bedingungen der Schwerelosigkeit, die auf der ISS herrschen, anzupassen.

Die ISS kreist in 400 km Höhe um die Erde und alles muss dorthin befördert werden. Das bedeutet, dass die Astronauten Ressourcen wie etwa Wasser und Lebensmittel lagern und so wenig wie möglich Abfälle produzieren müssen.

In dieser Reihe von Videoclips, die im Laufe der OasISS-Mission des ESA-Astronauten Frank De Winne aufgenommen wurden, erklären er und seine Besatzungskollegen, wie sie an Bord der ISS leben. Die Online-Lektion kann in den lehrplanmäßigen Unterricht über Körperpflege, Lebensmittel und Ernährung sowie Sport und Gesundheit eingebunden werden.

Der Tag beginnt: Körperpflege an Bord der ISS:

Ob daheim, in der Schule oder im Urlaub - auf die persönliche Körperpflege muss jeden Tag geachtet werden. Was bedeutet das? Nun, sich waschen, Zähne putzen, auf die Toilette gehen und einigermaßen frische, saubere Kleidung anziehen.

Selbst die Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation müssen Körperpflege betreiben. Auf derart engem Raum, den man manchmal mit bis zu 13 Personen teilen muss, kann es sehr unangenehm werden, wenn jemand die Dinge schleifen lässt!

Beginnen wir mit den Grundlagen:

Zähne

Weshalb haben wir Zähne und was ist ihre Funktion? Wie pflegen wir unsere Zähne? Weshalb ist die Zahnpflege wichtig? Schreibe alle Gründe auf, weshalb Zähne deiner Meinung nach nützlich sind.

Nimm einen Spiegel und sieh dir deine Zähne gut an. Wie viele unterschiedliche Arten von Zähnen kannst du sehen und fühlen? - Die scharfen Zähne vorne im Mund heißen Schneidezähne. Die spitzen Zähne daneben sind die Eckzähne und die dicken Zähne mit den Erhebungen nennt man vordere und hintere Backenzähne. Im Wachstum fallen die Milchzähne aus und die 'zweiten' Zähne kommen hervor. Diese behalten wir unser ganzes Leben lang und deshalb ist es wichtig, sie gut zu pflegen!

Zähle einmal nach, wie viele Zähne du hast. Zeichne deine Zähne ab, wie du sie im Spiegel siehst, und versuche alle Teile zu beschriften (Zahnschmelz, Zahnfleisch, Kiefer...). Finde heraus, welche Funktion die verschiedenen Teile haben.

Experiment zum Ausprobieren: Wirkung von Cola auf die Zähne

Wenn du einen ausgefallen Zahn hast, zum Beispiel einen Milchzahn, lege ihn in ein Glas mit Cola oder einem anderen kohlensäurehaltigen Getränk, das du gerne trinkst. Schaue eine Woche lang jeden Tag nach. Was passiert mit dem Zahn?

Fotografiere den Zahn, bevor und nachdem er in dem Getränk gelegen hat. Weißt du, weshalb er sich verändert? Kannst du dir denken, weshalb es wichtig ist, die Menge and Sprudelgetränken, die wir zu uns nehmen, zu reduzieren?

Was steckt in dem Sprudelgetränk, das den Zahn beschädigt?
Weshalb verwenden wir Zahnpasta?
Wie oft müssen wir unsere Zähne mit Zahnpasta putzen?

Antworten:
Im Mund der meisten jungen Kinder befinden sich 20 bis 25 Zähne. Zähneputzen ist wichtig zum Schutz der Zähne vor Verfall und Mundgeruch.Wenn wir unsere Zähne nicht mehr putzen, bekommen wir Mundgeruch, Zahnweh und die Zähne bekommen Löcher.

Sprudelgetränke enthalten Säure (Kohlensäure) und können den Zahnschmelz beschädigen. Das Zähneputzen nach dem Essen mit einer fluorhaltigen Zahnpasta kann helfen, dem Zahnverfall vorzubeugen und die Zähne zu stärken. Außerdem verleiht es unserem Mund einen frischen Geruch!

Zu den ersten Dingen, die wir nach dem Aufstehen am Morgen erledigen, gehört das Zähneputzen. Warum ist das notwendig?

Beim Essen bleibt ein wenig Zucker aus der Speise im Mund zurück. Bakterien ernähren sich von diesem Zucker und bilden Säure. Diese Säure löst den Zahnschmelz auf und kann Löcher (Karies) verursachen. Das tut weh! (Zahnschmerzen) Um Gewissheit zu haben, dass das nicht passiert, müssen wir regelmäßig zur Zahnarztkontrolle gehen. Jeder muss seine Zähne gesund und sauber halten - selbst die Astronauten im Weltraum! Wenn sie Zahnschmerzen bekommen, ist der Zahnarzt sehr weit weg!

Im Weltraum:

Astronauten putzen ihre Zähne ganz normal, wie wir auch. Es gibt nur einen Unterschied! Sieh dir an, wie alles 'umherschwebt'.

Das liegt daran, dass auf der Internationalen Raumstation (ISS) keine Gewichtskraft wirkt, die wie auf der Erde alles nach unten zieht. Die Raumstation umkreist die Erde so schnell (2800 Kilometer pro Stunde) mit der richtigen Geschwindigkeit und Richtung, dass sie nicht auf die Erde herabfällt, sondern ständig um die Erde fällt. Da sie fällt, ist alles in ihrem Inneren schwerelos. Also schwebt alles umher!

Sogar Wasser und Zahnpasta. Die Zahnpasta kann nach dem Putzen heruntergeschluckt werden (essbare Zahnpasta) und der Mund wird dann mit einem nassen Tuch abgewischt. Die Astronauten müssen den Mund beim Zähneputzen so gut wie möglich geschlossen halten, damit die Zahnpasta nicht herausschwebt!

Benutzung der Toilette auf der ISS

Wenn aber alles im Weltraum 'schwebt' - wie geht man dann auf die Toilette? Auf der ISS (im russischen Modul Swesda) befindet sich eine Spezialtoilette. Jetzt, da die gesamte Besatzung an Bord ist, wird im US-amerikanischen Modul eine weitere angebracht.

Die Astronauten müssen sich festgurten, um nicht davonzuschweben. Anstelle einer Toilette mit Spülung haben wir hier ein Saugrohr, das die Abfälle mit einem Luftstrahl in ein Loch zieht. Die festen Abfälle werden zusammengepresst und zur späteren Entsorgung gelagert. Der Urin wird gesammelt und anschließend dem Recycling zugeführt. Das ist ohne Zweifel eine merkwürdige Art, auf die Toilette zu gehen!

Essen und trinken auf der ISS

Ebenso wie Sport spielt auch die Ernährung eine wichtige Rolle für die Gesundheit der Astronauten.

Nahrungsmittel dienen nicht nur, um die Astronauten mit genügend Kalorien für die Arbeit zu versorgen. Vielmehr sind die Mahlzeiten für Menschen, die so weit von ihren Familien und Freunden entfernt sind, wichtige gesellschaftliche Ereignisse.

Die Speisen werden speziell zubereitet, denn in der Schwerelosigkeit müssen besondere Faktoren beachtet werden, damit das Essen nicht vom Teller schwebt. Außerdem gibt es bestimmte Lebensmittel, die gegessen werden müssen, um den Auswirkungen der Anpassung an die Weltraumumgebung entgegenzuwirken.

Astronauten können sich ihre Gerichte aussuchen, vorausgesetzt, dass sich die Nährwerte und Kalorien im zulässigen Bereich bewegen: 2800 Kalorien pro Tag. Die Speisetabletts werden für jeden Astronauten auf der Erde zusammengestellt und vor dessen/deren Ankunft zur ISS befördert. Sie werden in einem der Module gelagert und gekennzeichnet. Rote Speisetabletts enthalten Lebensmittel aus Russland und blaue Tabletts Speisen aus amerikanischen/europäischen Ländern.

Die Lebensmittel müssen einer Spezialbehandlung unterzogen werden, damit sie lange haltbar sind und eine geringe Masse haben.

Weltraumnahrung

Es gibt verschiedene Arten von Lebensmitteln, die im Weltraum gegessen werden:

 

• Rehydrierbare Nahrung:Zur einfacheren Lagerung der Lebensmittel wird ihnen das Wasser entzogen. Dies nennt man auch gefriertrocknen. An Bord wird diesen Lebensmitteln vor dem Verzehr wieder Wasser zugeführt. Dazu gehören Getränke (Tee, Kaffee, Orangensaft) und Getreideflocken wie etwa Haferflocken.
• Hitzebehandelte Lebensmittel: Mit Hitze behandelte Nahrung, die dann bei Raumtemperatur gelagert werden kann. Die meisten Obst- und Fischsorten (Thunfisch) werden in Dosen mit einfach abzuziehenden Deckeln angeboten. Nachspeisen werden in Kunststoffschälchen verpackt.
• Bestrahlte Lebensmittel: Die meisten Rindfleischprodukte werden gekocht, in Beutel aus biegsamer Folie verpackt und durch ionisierende Strahlung sterilisiert, sodass sie anschließend bei Raumtemperatur aufbewahrt werden können.
• Frische Lebensmittel: wie zum Beispiel Äpfel und Bananen - häufig bringen neu eintreffende Besatzungen Frischware mit.
• Unbehandelte Lebensmittel: zum Beispiel Nüsse und Kekse.

Die Astronauten verwenden die Tabletts als Teller und alle Speisen müssen entweder aus einer Tube oder einem Beutel herausgedrückt werden. Kannst du dir vorstellen, was passieren würde, wenn die Getränke und Krümel ungehindert und frei herumschweben könnten? Schau dir all die elektrischen Geräte an … genau, es wäre eine Katastrophe!

Es ist sehr kostspielig, die ganze Masse an Lebensmitteln und Wasser zur Raumstation zu befördern. Deshalb muss alles sehr leicht sein und sich so einfach wie möglich lagern lassen.

Experiment: Wir vergleichen, wie sich reifes Obst mit und ohne chemische Behandlung an der Luft braun färbt oder verdirbt

Material:
Destilliertes Wasser, Äpfel, Bananen, Selleriestangen und Karotten, Vitamin-C-Tabletten. Kleines Kunststoffschälchen, Messer, Löffel und Papierteller.

Einführung:
Was geschieht, wenn wir Lebensmittel wie etwa Äpfel und Bananen an die Luft legen? Diese Braunfärbung verdirbt die Lebensmittel. Im Weltraum müssen wir Platz und bei bestimmten frischen Lebensmitteln Gewicht sparen und Abfall wie Schalen und Gehäuse bzw. Kerne vermeiden. Auch müssen die Lebensmittel in Form von Einzelportionen abgepackt werden. Dazu können Obst und Gemüse in Scheiben geschnitten und gegen den Einfluss der Luft geschützt werden.

Wir werden sehen, wie dies mithilfe eines chemischen Hemmstoffs geschieht.

Durchführung:
1. Fülle zwei kleine, tiefe Schalen mit Wasser. Löse eine Vitamin-C-Tablette in einer Schale und lasse in der anderen das reine Wasser. Beschrifte die Schalen entsprechend.
2. Schneide eine Frucht in sechs gleichgroße Scheiben. Lege in jede der Flüssigkeiten zwei Stücke. Achte darauf, dass sie vollständig in der Flüssigkeit liegen, und warte 10 Minuten.
3. Lege die übrigen zwei Stücke auf einen Papierteller mit der Beschriftung 'unbehandelt'.
4. Nimm dann die einzelnen Stücke mit einem Löffel heraus und lege sie auf separate Papierteller.
5. Wiederhole den Vorgang mit unterschiedlichen Früchten und Gemüsearten.
6. Lasse alle drei Teller eine Stunde lang stehen und beobachte, ob sich die Stücke braun färben.

Diskussion:

• Welches Obst und welches Gemüse ist nicht so braun geworden wie die anderen?
• Fällt dir ein anderer chemischer Hemmstoff ein, der sich zum Konservieren von Obst und Gemüse eignet und auch essbar ist?
• Probiere aus, ob die Menge an Vitamin C beeinflusst, wie schnell Obst und Gemüse braun wird. Wie gehst du dazu am besten vor?

Antworten:

• Die mit Vitamin C behandelten Lebensmittel sind am wenigsten verdorben. Das liegt daran, dass Vitamin C als Antioxidationsmittel fungiert und die Wirkung von Sauerstoff auf Lebensmittel (die Braunfärbung) hemmt.
• Zucker, Salz, Säuren (Essig)…
• Anregungen: Schneide die Vitamin-C-Tabletten in Hälften und Viertel und löse sie in derselben Menge Wasser wie zuvor die ganze Tablette. Beobachte, ob die geringere Dosis eine Auswirkung hat.

Sport und Fitness

Der menschliche Körper hat sich auf der Erde, in einem Schwerkraftfeld, entwickelt. Die Schwerelosigkeit macht selbst die kleinsten Aufgaben zu einer schwierigen Angelegenheit. Die Astronauten müssen sich fest verankern, um nicht davonzuschweben - selbst die Verwendung des Computers ist schwer. Außenbordeinsätze können sehr anstrengend sein und die Muskeln ungewöhnlich stark belasten.

Das bedeutet, dass sich die Astronauten Zeit für Training nehmen müssen, um sich fit und gesund zu halten, damit sie ihre Arbeit auf der ISS ausüben und in guter Verfassung wieder zur Erde zurückkehren. An Bord befinden sich ein Laufband und ein Fahrradergometer (ohne Räder!). Mindestens zwei Stunden täglich müssen die Astronauten trainieren, um sich in Form zu halten.

Außerdem gibt es Flaschenzüge und Seile, ähnlich wie in einem Fitness-Studio auf der Erde, mit denen sie Krafttraining durchführen können. All das hilft, ihre Knochen und Muskeln gesund zu halten, was auch wichtig für die Rückkehr in das Erdschwerefeld ist. Ihr körperlicher Zustand bleibt dadurch so gut wie möglich erhalten.