Wie reinigt man einen Raumanzug?

Jun 16, 2023

Das Ziel, die Raumfahrt sicherer und weniger stinkend zu machen.

Von Ben Guarino | Veröffentlicht am 7. August 2023, 6:00 Uhr EDT

Sicher in der Internationalen Raumstation untergebracht, kleiden sich Astronauten bequem und bequem. Ihre typische Kleidung – kurzärmlige Hemden mit Kragen und lange Cargohosen – besteht aus normaler Earth-Kleidung, die sie von Einzelhändlern wie Cabela's und Lands' End beziehen. Außerhalb der klimatisierten Räume der ISS benötigen Astronauten jedoch außergewöhnliche Kleidung. Bei den klobigen Raumanzügen der NASA handelt es sich im Wesentlichen um auf Menschengröße verkleinerte Raumfahrzeuge. Sie schützen den Träger vor einer Umgebung, die von 250 Grad Fahrenheit in der Sonne bis zu minus 250 Grad im Schatten schwankt.

In den Anzügen kommen Weltraumspaziergänger trotz Kühlschläuchen, die die Körperwärme ableiten, oft ins Schwitzen. Außerbordliche Aktivitäten oder EVAs können stundenlange, anstrengende Arbeit erfordern. Um warm und unter Druck zu bleiben, müssen Astronauten außerdem Schichten tragen – darunter ein figurbetontes Innenkleidungsstück, das einer langen Unterwäsche ähnelt –, die sie erneut tragen und sogar teilen. Erschwerend kommt hinzu, dass es auf der ISS keine Waschmaschinen gibt. Da Wasser so wertvoll ist, ist das Waschen eines Anzugs im Orbit keine Option. Aus diesem Grund haben die NASA, die Europäische Weltraumorganisation (ESA) und andere Organisationen Textilexperten gebeten, das Problem der Biokontamination in Anzügen zu untersuchen und Stoffe zu entwickeln, die es lösen könnten.

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Schwere Arbeit in schwerer Ausrüstung führt zu Schmutz. Nach simulierten EVAs auf der Erde haben Techniker, die dabei helfen, Ersatzastronauten aus ihren Anzügen zu befreien, gelernt, beim ersten Öffnen des Reißverschlusses den Kopf wegzudrehen, um einer stinkenden Explosion zu entgehen, sagt Gernot Grömer, Direktor des Österreichischen Weltraumforums, einer Forschungsgruppe, die dies tut führt simulierte Raumfahrtmissionen durch. „Jeder sieht diese wunderschönen, glänzend weißen Raumanzüge. Aber niemand weiß, wie es auf der ISS riecht.“ (Es ist nicht besonders angenehm.)

Da diese Anzüge immer wieder verwendet werden, gehen die Sorgen über üble Gerüche hinaus auf Hygiene- und Gesundheitsrisiken. Die Möglichkeit einer Biokontamination, zu der menschliche Abfälle, Bakterien und andere Fremdstoffe gehören, könnte sich verschlimmern, wenn Raumfahrer auf längeren Reisen zum Mond an der erdnahen Umlaufbahn vorbeifliegen.

„Das ständige Waschen der Innenräume von Raumanzügen ist in Mondlebensräumen möglicherweise nicht praktikabel“, sagt Malgorzata Holynska, Material- und Prozessingenieurin der ESA, in einer Erklärung. Diese Raumfahrtbehörde investiert in ungewöhnliche Methoden, um Anzüge sauber zu halten, beispielsweise in antibiotische Chemikalien, die von Mikroben produziert werden.

Während des Shuttle-Programms der NASA, das von 1981 bis 2011 lief, waren Raumanzüge für den Einsatz auf zweiwöchigen Reisen konzipiert. Doch als Astronauten Ende der 2000er Jahre begannen, längere Zeit auf der ISS zu leben, musste die Lebensdauer der Anzüge auf bis zu sechs Jahre verlängert werden. Das bedeutete, dass Mikroben in einer Weise zu einem Problem wurden, wie es vorher nicht der Fall war, sagt Evelyne Orndoff, Textilingenieurin am Johnson Space Center der NASA.

Beim ersten umfassenden Versuch der NASA, die Kontamination von Raumanzügen vor mehr als einem Jahrzehnt zu bekämpfen, bewerteten Orndoff und ihre Kollegen mehrere handelsübliche Methoden zur Abtötung von Keimen auf Stoffen, darunter Cupron und SilverClear. Sie schnitten behandelte Textilien in zwei Zoll große Quadrate, legten sie in Petrischalen und ließen auf den Proben verschiedene Arten von Pilzen und Bakterien wachsen.

Die typische Kleidung von Astronauten besteht aus normaler Erdkleidung, die von Einzelhändlern wie Cabela's und Lands' End bezogen wird.

Einige der Stoffe waren mit Kupfer angereichert, das beeindruckende antimikrobielle Eigenschaften hat. Wenn Bakterien das Element berühren, destabilisiert es ihre Zellwände und Membranen und macht die Mikroben anfällig für Schäden durch die Metallionen. Die NASA-Wissenschaftler untersuchten außerdem mit Silber – ebenfalls giftig für Keime bei Kontakt – und Silikon behandelte Textilien.

Nachdem sie den Schmutz, der auf den Stoffen wuchs, bis zu 14 Tage lang beobachtet hatten, stellten sie fest, dass nur eine Verbindung Bakterien und Pilze unter den Zielen hielt, die im Constellation-Programm der NASA festgelegt wurden – einem inzwischen aufgelösten Plan für Mondmissionen, bei dem ein Raumanzug wiederverwendet worden wäre bis 90 Mal in sechs Monaten. Der Gewinner war eine Lösung aus Silbermolekülen, die zur Desinfektion von Krankenhausverbänden und anderen Textilien verwendet wird. Aber das Metallion war zu gut in seinem Job. „Es tötet alles“, sagt Orndoff. Völlige Sterilität kann noch mehr Probleme verursachen als Schmutz, da der Mensch ein ausgewogenes Ökosystem aus Millionen von Mikroorganismen benötigt, um die Haut und andere Organe gesund zu halten.

Die Experimente zeigten, dass die Konzentrationen anderer antimikrobieller Verbindungen im Allgemeinen zu niedrig waren, um wirksam zu sein. Die Zahl einiger Mikroben würde zunächst zurückgehen, aber die resistenten Mikroben würden die Proben neu besiedeln. Die Wissenschaftler befürchteten, dass antimikrobielle Partikel in ausreichend hohen Mengen jeden, der den Stoff trägt, irritieren oder die Raumstation verschmutzen würden. „Danach haben wir antimikrobielle Behandlungen nie wieder wirklich in Angriff genommen“, erklärt Orndoff, aus dem „einfachen Grund“, weil dies zu Komplikationen für das Lebenserhaltungssystem der ISS führen würde, das für saubere Luft und sauberes Wasser sorgt.

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Während Orndoffs Team seine Idee nicht weiter verfolgte, haben die kommerziellen Auftragnehmer der NASA dies getan. Im Jahr 2022 beauftragte die Agentur die US-Unternehmen Axiom Space und Collins Aerospace mit der Entwicklung der nächsten Generation von Anzügen für Weltraumspaziergänge. Anfang des Jahres stellte Axiom einen Prototypenanzug vor, mit dem Artemis-III-Astronauten den Mondsüdpol erkunden könnten. In einer Erklärung gegenüber Popular Science sagt das Unternehmen: „Die Raumanzüge von Axiom Space AxEMU werden Textilien verwenden, die antimikrobielle Eigenschaften haben, um Biokontamination zu reduzieren.“ Das Kühlsystem der Anzüge wird in seinen Wasserkreisläufen auch Biozide verwenden, „um die Ansammlung von Mikroben zu verhindern“. Das Unternehmen teilte die genaue Art der Wirkstoffe nicht mit und verwies auf deren proprietären Charakter.

Zukünftige Astronauten könnten aus der mikroskopischen Welt eine helfende hygienische Hand bekommen. In Zusammenarbeit mit dem Vienna Textile Lab und mit Mitteln der ESA haben Forscher des Österreichischen Weltraumforums untersucht, wie man die Abwehrkräfte einer Bakterienzelle dagegen nutzen kann.

Insbesondere haben Grömer und seine Mitarbeiter biologische Verbindungen untersucht, sogenannte Sekundärmetaboliten, die Mikroben zur Abwehr anderer Mikroorganismen ausschwitzen. Die Forscher banden mehrere dieser Moleküle an Textilien und unterwarfen diese Proben in den letzten Jahren Hunderten von Tests, darunter Strahlungsstöße aus einem Kernbeschleuniger in Österreich und Bäder in synthetischem Schweiß. (Die eklige Flüssigkeit, die Grömer an das saure Blut der Monster in „Alien“ erinnert, lässt Stoffe schnell altern.)

Insbesondere ein Metabolit namens Violacein überlebte jeden feindlichen Angriff mit intakten antimikrobiellen Eigenschaften. Die violett-schwarze Substanz kommt in den Bakterien vor, die auf der Haut von Rotrückensalamandern leben. Es tötet Mikroben so gut ab, dass einige Biologen vermuten, dass es die Amphibien vor tödlichen Chytridpilzinfektionen schützt. Das Österreichische Weltraumforum plant, Violacein in einer simulierten Marsmission zu testen, bei der im Jahr 2024 sechs Astronauten-Rollenspieler vier Wochen in den schroffen Bergen Armeniens verbringen werden.

Grömer stellt sich eine Zukunft vor, in der die starken Abwehrkräfte dieses Pigments den Planeten verlassen, nicht nur auf behandelten Raumanzügen, sondern auch auf Handtüchern und anderer Ausrüstung. Auch wenn sich schmutzige Bettwäsche wie eine lästige Pflicht anhört, kann sie ein Nährboden für Mikroben sein, die bei geringer Schwerkraft gedeihen und im Weltraum schneller mutieren können. „Wenn man zum Mars fliegt, befindet man sich am Rande des technisch Machbaren, sodass sich aus kleinen Belästigungen echte Katastrophensituationen entwickeln können“, sagt Grömer. „Wenn es also ein Risiko gibt, das wir kontrollieren können, dann lasst es uns tun.“