ISS-Expedition 8 ist die Missionsbezeichnung für die achte Langzeitbesatzung der Internationalen Raumstation (ISS). Die Mannschaft lebte und arbeitete vom 20. Oktober 2003 bis zum 29. April 2004 an Bord der ISS.
Mannschaft Colin Michael Foale (6. Raumflug), ISS-Kommandant 24. Oktober 2003 bis 26. April 2004 (NASA/USA) Alexander Jurjewitsch Kaleri (4. Raumflug), Bordingenieur (Roskosmos/Russland)
Ersatzmannschaft die spätere Besatzung der ISS-Expedition 12: William S. McArthur, Kommandant (NASA/USA) Waleri Iwanowitsch Tokarew, Bordingenieur (Roskosmos/Russland)
Missionsbeschreibung Experimente Die beiden erfahrenen Raumfahrer Foale und Kaleri bildeten die Mannschaft der achten ISS-Expedition. Hauptaufgabe war die Wartung und Instandhaltung der Systeme der Raumstation. Daneben betreute man eine ganze Reihe wissenschaftlicher Experimente auf den Gebieten Erderkundung, Medizin, Biologie, Physik und Raumfahrttechnologie.
Beim Experiment Crew Earth Observation (CEO) geht es um die Beobachtung und Dokumentation besonderer Formationen und Ereignisse auf der Erde. Dazu zählen u. a. große Flussdeltas, Korallenriffe, Überflutungsgebiete, Gletscher, Gebirge, Einschlagkrater, Erdfalten, ökologisch sensitive Flächen, Wetterphänomene aber auch Brände und Katastrophengebiete. Erfasst werden diese Phänomene sowohl mit automatischen (Window Observational Research Facility WORF) als auch mit Handkameras. Zum Komplex Exploration Research (ESTER) gehört das Fotografieren kurzlebiger Phänomene auf der Erde und der Auswirkungen dieser Ereignisse. Dazu zählen beispielsweise Wirbelstürme oder vulkanische Aktivitäten aber auch die Planktonblüte. Diatomeja untersucht die geografische Stabilität und Konfiguration bioproduktiver Zonen in den Weltmeeren. Dazu werden bei jedem Überflug automatisch Videobilder dieser Gebiete gemacht. Im Rahmen von Earth Knowledge Acquired by Middle School Students (EarthKAM) werden durch das große Fenster im Destiny-Modul Bilder verschiedener Regionen der Erde gemacht und zur Erde übertragen. Die Steuerung der Kamera wird dabei von Schülern in Amerika, Europa oder Asien übernommen. Auch die Auswertung der geografisch, geologisch, ökologisch oder biologisch bedeutsamen Aufnahmen geschieht eigenverantwortlich. Die Kamera wird für diese Untersuchungen in einer speziellen Halterung montiert. Entwicklung und Test von Boden- und Weltraum-gestützten Untersuchungsmethoden zur Vorhersage von natürlichen oder durch den Menschen verursachten Katastrophen ist das Ziel des Experiments Uragan. Molnija SM untersucht die elektrodynamischen Interaktionen zwischen Erdatmosphäre, Ionosphäre und Magnetosphäre bei Gewittern oder seismischen Aktivitäten.
Im Rahmen des Experimentes Biopsy wird den Raumfahrern vor und nach dem Flug Gewebe aus der Wadenmuskulatur entnommen. Dadurch lassen sich Muskelveränderungen durch einen längeren Aufenthalt in der Schwerelosigkeit genauer feststellen. Bei Cardio ODNT wird die Herzaktivität der Raumfahrer bei sportlicher Belastung gemessen. Bei Untersuchungen zu Chromosomal Aberrations in Blood Lymphocytes of Astronauts wird der mutagene Einfluss ionisierender Strahlung auf die Chromosomen der Lymphozyten erforscht. Dazu werden Vergleiche der Lymphozyten vor und nach dem Raumflug angestellt.
Zwischenmenschliche und kulturelle Faktoren können die effektive Zusammenarbeit innerhalb einer Crew beeinträchtigen. Deshalb gehört das wöchentliche Ausfüllen eines speziellen Fragebogens im Rahmen des Experimentes Crew Interaction zu den Pflichten der Raumfahrer. Diese Fragebögen wurden von Psychologen erarbeitet. Einige Fragen betreffen auch die Interaktion mit den Bodenstationen in den USA und in Russland.
Bei Diurez geht es um die Erfassung des Wasser-Salz-Metabolismus und dessen hormoneller Steuerung sowie der Regulation des Blutvolumens in der Schwerelosigkeit und bei der Readaption an die Schwerkraft. Das Ganze geschieht über die Auswertung von Blut- und Urinproben.
Beim Experiment Epstein-Barr-Virus Reactivation wird die Reaktivierung dieser normalerweise harmlosen Viren in der Schwerelosigkeit untersucht. Bei geschwächtem Immunsystem können sie sich stärker vermehren und zu Erkrankungen führen. Etwa 90 % aller Erwachsenen tragen den Epstein-Barr-Virus in ihrem Körper. Über Blut- und Urinproben will man dem Mechanismus der Reaktivierung auf die Schliche kommen.
Mit der Effizienz von Medikamenten in der Schwerelosigkeit befasst sich das Experiment Farma. Untersucht werden Aufnahme, Verteilung und Abbau eines Wirkstoffs mit Hilfe von Speichel- und Blutproben.
Beim neuen Experiment Foot/Ground Reaction Forces During Space Flight (FOOT) werden Veränderungen an Knochen und Muskeln im unteren Bereich des Körpers und an den Beinen gemessen. Dazu trägt der Raumfahrer tagsüber eine spezielle Hose (LEPS – Lower Extremity Monitoring Suit), in der zwanzig sorgfältig platzierte Sensoren untergebracht sind sowie eine Sensorbinde an einem Oberarm. Mit den Sensoren werden die elektrische Muskelaktivität, Beugungswinkel an Hüft-, Knie- und Fußgelenken sowie die Andruckkraft der Füße gemessen und über in den Anzug eingearbeitete Leitungen zu einem Speicher übertragen (max. 14 Stunden). Mit der zusätzlichen Armbinde werden Vergleiche in der Belastung von Armen und Beinen ermöglicht. Außerdem werden Messungen zur Stärke von Knochen und Muskeln vor und nach dem Raumflug auf der Erde vorgenommen.
Bei Gematologija werden die Mechanismen erforscht, die Veränderungen in hämatologischen Blutwerten hervorrufen. Dabei wird venöses und kapillares Blut entnommen, der Zustand der Zellmembranen, der Eisenhaushalt und der Hämoglobingehalt des Blutes ermittelt. Die Messwerte können u. a. Hinweise auf Anämien oder Veränderungen der Lymphflüssigkeit geben.
In der Schwerelosigkeit wird der Bewegungs- und Stützapparat kaum belastet. Resultate sind Muskel- und Knochenverlust. Außerdem bewegen sich Körper unter Mikrogravitation anders, sie fallen nicht nach unten. Statt der gewohnten Wurfparabel ergibt sich praktisch eine geradlinige Flugbahn. Nach kurzer Zeit hat sich das Gehirn darauf eingestellt. Mit dem ebenfalls neuen Hand Posture Analyzer (HPA) sollen diese Anpassungen genauer erforscht werden. Die Apparatur umfasst einen Handgriff mit Druckkraftmesser sowie einen Handschuh mit Sensoren, die Finger- und Handstellung messen und an einen Computer weitergeben. Mit dem Handgriff kann die maximale Druckkraft der Hand gemessen werden. Außerdem ist vorgesehen, dass die Raumfahrer mehrmals eine Kraft von 25 %, 50 % und 75 % ihrer Maximalkraft für 24 Sekunden halten, wobei der Proband eine optische oder taktile Rückkopplung erhält. Mit dem Sensorhandschuh werden Greifübungen überwacht. Dabei kommt es auf Schnelligkeit und Genauigkeit an. Außerdem wird der Handschuh dazu benutzt, die Reaktionen des Probanden zu erfassen, wenn er imaginäre Bälle auf einem Bildschirm erfasst und nach unten wirft. Dies wird mit und ohne Schwerkraftsimulation getestet und ist ein Maß für die Hand-Augen-Koordination sowie die Reaktionsschnelligkeit und die Anpassung an die Umgebungsbedingungen.
Bei Matrjoschka R wird die Strahlung entlang der Flugbahn der Internationalen Raumstation gemessen. Dabei werden die Strahlungswerte in einzelnen Schichten, die einem Körper nachempfunden sind, erfasst. Das entsprechende zylindrische Gerät wurde mit Progress M1-11 im Januar 2004 geliefert und während eines Ausstieges am 26./27. Februar 2004 an der Außenhaut des Moduls Swesda installiert.
Beim Experiment Parodont wird der Mundraum näher erforscht. Unter anderem werden die Konzentration von Immunglobulin, das Mengenverhältnis von Krankheitserregern und Antikörpern sowie die einzelnen Bestandteile der Mikroflora in der Mundhöhle bestimmt. Dazu werden Speichelproben und Zahnabstriche genommen und eingefroren.
Ziel des Experimentes Pilot ist es, über die Simulation einer Roboterfernsteuerung per Laptop und Joystick, die Zuverlässigkeit der Handlungen der Raumfahrer in Abhängigkeit vom aktuellen Stresszustand in verschiedenen Phasen eines Langzeitfluges zu ermitteln. Daraus sollen auch Vorhersagen getroffen werden, wann besonders schwierige Ausgaben in Angriff genommen werden können und wann die Raumfahrer Ruhephasen benötigen.
Im Rahmen des Experiments Profilaktika werden Therapien gegen den Muskel- und Knochenabbau in der Schwerelosigkeit erprobt. Mit Pulse wird die autonome Regulation des Herz-Lungen-Systems in der Schwerelosigkeit untersucht. Beim medizinischen Experiment Renal Stone Risk steht die Untersuchung des Risikos zur Bildung von Nierensteinen während längerer Raumflüge im Mittelpunkt. Dazu wurden von einem Astronauten Urinproben gesammelt, während er sich an eine spezielle Diät hält. Dadurch lassen sich Auswirkungen bestimmter Nahrungsinhaltsstoffe auf den Stoffwechsel analysieren. Im Rahmen der medizinischen Untersuchung Sprut MBI wird die Menge und Verteilung des Blutes im menschlichen Organismus ermittelt. Dabei sind vor allem Veränderungen im Verhältnis zwischen zellularem (intrazellulär) und im Kreislauf befindlichem Blut (interzellulär) interessant.
Biodegradatsija hat die Entwicklung von Sicherheitsmechanismen gegen biologische Kontamination struktureller Teile der Raumstation zum Ziel. Dabei werden die Anfangsstadien der Besiedlung struktureller Materialien durch Mikroorganismen untersucht. Dazu werden Bioproben genommen, Fotos gemacht und die Sensitivität der Organismen gegen verschiedene Gifte getestet.
Das Ziel des Experimentes Bioekologija ist die Züchtung von Bakterienstämmen, die Rohöl, Pflanzenschutzmittel oder Polysaccharide zersetzen können. Mikroorganismen sind sie ein natürlicher Bestandteil unserer Umwelt und oftmals unverzichtbar.
Von Interesse beim Experiment Biorisk ist für die Forscher der Einfluss der Sonnenaktivität auf Modifikationen (Phänotyp) und Mutationen (Genotyp) sowie die Entwicklung von Resistenzen und Aggressivität. Gleichzeitig soll aber auch abgeschätzt werden, inwiefern nützliche Bakterien bei einem längeren Aufenthalt im Weltraum lebensfähig bleiben.
Das Experiment Brados dient der genauen Bestimmung der tatsächlichen Strahlenbelastung der Besatzung. Dazu kommen neben bewährten Dosimetern auch neuartige Systeme zum Einsatz, die Thermoluminiszenz, Halbleitermaterialien, Samen höherer Pflanzen oder Bakterien (z. B. Yersinien) als Detektoren verwenden. Neben der Strahlendosis können auch die direkten biologischen und genetischen Auswirkungen festgestellt werden.
Mit dem Komplex Cellular Biotechnology Operations Support System (CBOSS) wird das Wachstum verschiedener Zellarten analysiert. Dazu verfügte CBOSS über eine ausgeklügelte Temperatursteuerung, eine Anlage zum Einfrieren der fertigen Proben, ein System zur Regulation der Gaszufuhr sowie einen Behälter zur Aufnahme von bis zu 48 Proben. In der Schwerelosigkeit wächst Gewebe auch ohne spezielle Stützstrukturen in drei Dimensionen ungehindert. Die Untersuchungen der Zellkomplexe sollen vor allem neue Erkenntnisse über das Wachstum von Krebszellen ermöglichen. Man hofft, es aber auch zu funktionierenden Organteilen heranziehen zu können. Nach einer unterschiedlich langen Wachstumsphase bei idealen Bedingungen können die Proben einzeln chemisch fixiert oder eingefroren werden. Die genaue Analyse erfolgt auf der Erde.
Die Group Activation Packs Yeast dienen der Überprüfung der Rolle individueller Gene bei Hefe als Reaktion auf die Schwerelosigkeit. Interleukin K hat die Herstellung verschiedener biologischer Substanzen zum Ziel. Diese sind zum einen Interleukin, zum anderen ein Interleukin-Rezeptor-Antagonist. Interleukine sind körpereigene Botenstoffe, die auf natürlichem Wege in Lymphozyten hergestellt werden und das menschliche Immunsystem regulieren. Seit den achtziger Jahren können Interleukine auch künstlich hergestellt werden.