Exoskelette getestet für Astronauten-Training in Schwerelosigkeit

Durch gezielte Kräfte, die der Schwerkraft entgegenwirken, simuliert der Anzug das Körpergefühl, da die Bewältigung motorischer Aufgaben im Weltraum ohne Gewichtsbezug extrem schwierig ist. Auf der Erde weiß das menschliche Gehirn exakt, wie viel Kraft benötigt wird, um beispielsweise einen Finger zu heben.

Im Weltraum bricht diese interne Berechnung jedoch vollständig zusammen. Entbehrend des vertrauten Zugs der Schwerkraft werden die Handbewegungen eines Astronauten oft zitterig, instabil und frustrierend ungenau. Dies stellt bei Reparaturen an einer Raumstation ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar.

Um diese Herausforderung zu bewältigen, nutzten die Forscher einen mutigen Ansatz: Sie setzten KI-gestützte Roboteranzüge ein, um die Schwerelosigkeit des tiefen Weltraums direkt auf der Erde zu simulieren. Um die Wirksamkeit zu beweisen, verbrachten einige der Wissenschaftler zwei Wochen damit, die Schwerelosigkeit über dem Himmel Frankreichs zu suchen.

Technik und Auswirkungen

Dazu stiegen sie in den Airbus A310 „Zero G" ein, ein spezialisiertes Flugzeug, das steile Bögen fliegt, die wie eine Achterbahn verlaufen. An der Spitze jeder Kurve stürzt das Flugzeug in einen kontrollierten Tauchgang. Für genau 22 Sekunden schweben alle Personen und alles innerhalb des Flugzeugs.

Es handelt sich um eine schwindelerregende Arbeit, doch es ist der einzige Weg, echte Mikrogravitation auf der Erde zu erreichen. Diese kostbare Zeit wurde genutzt, um das Projekt MikroBeM zu testen.

Im schwebenden Flugzeugrumpf hatten die Probanden eine einfache, aber frustrierende Aufgabe: Sie mussten mit dem rechten Zeigefinger wiederholt exakt in die Mitte eines Ziels auf einem Bildschirm tippen. Der entscheidende Aspekt des Experiments war jedoch, dass ein schwerer Umhang die Sicht der Teilnehmer vollständig blockierte.

Ohne ihre Hand zu sehen, mussten

Ohne ihre Hand zu sehen, mussten die Teilnehmer im Blindflug operieren und sich ausschließlich auf ihr Muskelgedächtnis verlassen, um ihre Berührung zu steuern. Gleichzeitig verfolgten eine Reihe, messen Hirnströme, Muskelkontraktionen und die Herzfrequenz. Das Team erzielte erfolgreich Daten 180 Parabolen ohne einen einzigen Geräteausfall.

Das wahre Wunder des Experiments ereignete sich jedoch bereits Wochen vor dem ersten Start des Flugzeugs. Die Hälfte der Flugteilnehmer hatte einen Monat lang in einem Labor auf der Erde trainiert. Sie übten die Routine des Zielpunkts mit einem robotergestützten Exoskelett, an dem sie festgeschnallt waren.

Der Roboteranzug nutzt künstliche Intelligenz, um das Gewicht des Arms des Benutzers präzise zu erfassen. Anschließend setzt er hochgradig gezielte, motorisierte Gegenkräfte ein, um gegen die Schwerkraft zu wirken.

Was die Studie zeigt

Die Maschine neutralisiert das Gewicht des Arms vollständig und täuscht dem Gehirn so vor, es befände sich bereits im Schwerelosigen im tiefen Weltraum.

Durch den Vergleich der vorab trainierten Gruppe mit einer vollständig untrainierten Kontrollgruppe während der tatsächlichen Flüge konnten die Forscher feststellen, ob das Exoskelett-Training tatsächlich anhält.

Die ersten Ergebnisse sehen sehr vielversprechend aus. „Das langfristige Ziel besteht darin, die Grundlage für kosteneffiziente, personalisierte Trainingsansätze zu schaffen, die Astronauten besser auf zukünftige Langzeitmissionen zum Mond und zum Mars vorbereiten können", so die Forscher.

Was die Studie zeigt

Darüber hinaus könnte dieselbe Methode, die einem Astronauten hilft, seine Hand in Schwerelosigkeit zu stabilisieren, auch die medizinische Versorgung auf der Erde unterstützen.

Die Forscher betonen, dass das Verständnis dafür, wie sich das Gehirn an veränderte physikalische Bedingungen anpasst, für die Neurotechnologie und die Rehabilitation nach Schlaganfällen, dass ein für den Weltraum konzipierter Anzug möglicherweise auch einem gelähmten Patienten helfen kann, das Halten änden neu zu erlernen.