In rund acht Wochen ist es so weit: Der deutsche Astronaut Matthias Maurer wird an Bord einer SpaceX-Raumkapsel zur ISS fliegen. Seine erste ISS-Mission trägt den Namen „Cosmic Kiss“. 36 Experimente aus Deutschland sind für seine Mission vorgesehen. Eines davon ist Wireless Compose-2 (WICO2), geplant und vorbereitet vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) sowie seinen Kooperationspartnern DSI Aerospace Technology, Hohenstein Laboratories und der Universität Bielefeld.
Das drahtlose Netzwerk liest Sensordaten aus und kann die Position von Objekten im Raum durch Laufzeiten von Funkimpulsen bestimmen. Es steht zudem als Plattform für weitere Versuche zur Verfügung. Im Experiment BEAT (Ballistocardiography for Extraterrestrial Applications and long-Term missions) misst ein mit Sensoren ausgestattetes T-Shirt Ballistokardiografie-Daten wie Puls und Blutdruck von Astronautinnen und Astronauten. Dies liefert ein durchgängiges Bild ihres vitalen Zustands.
Matthias Maurer wird als erster Astronaut das smarte Shirt „SmartTex“ auf der ISS tragen. In dem Shirt sind Sensoren so integriert, dass sie an der richtigen Stelle sitzen, um die relevanten physiologischen Daten zu messen. Der Astronaut kann die Sensoren so bequem am Körper tragen. Sie messen Herzparameter wie den relativen Blutdruck sowie Details zur Kontraktionsrate und zu Öffnungs- und Schließzeiten der Herzklappen, die normalerweise nur über Sonographie oder Computertomographie zugänglich sind. Auswirkungen der Weltraumumgebung auf das Herz-Kreislauf-System können so analysiert und bewertet werden.
Im Sommer 2021 haben Forschende die Sensoren aus dem SmartTex am Boden im DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln in der Forschungsanlage :envihab kalibriert. Dass sich Muskeln unter Schwerelosigkeit zurückbilden, ist bekannt. „Das Herz ist auch ein Muskel. Interessant wird dann zu sehen, ob und wie sich das Herz unter Weltraumbedingungen verändert. Deswegen messen wir die ballistokardiografischen Daten bei Matthias Maurer vor, während und nach dem Aufenthalt auf der ISS.“, erklärt Martin Drobczyk, Projektleiter am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen, „Besonders relevant wird das für langfristige bemannte Weltraummissionen zu Mond und Mars“. Im April 2022 wird dann die italienische Astronautin Samantha Cristoforetti zur ISS fliegen und dort ebenfalls das T-Shirt für Messungen tragen. „Uns freut es sehr, dass sowohl eine männliche als auch eine weibliche Versuchsperson das SmartTex tragen wird. Ganz besonders interessant ist es für uns zu sehen, ob es Unterschiede bei den Messdaten eines Astronauten und einer Astronautin geben wird“, ergänzt Drobczyk.
DLR im Überblick
Das Deutsche Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist das Forschungszentrum der Bundesrepublik Deutschland für Luft- und Raumfahrt.
Die Firma Hohenstein Laboratories hat das SmartTex entwickelt und zur Verfügung gestellt. Die Ballistokardiografie-Messung wird in Kooperation mit dem Raumfahrtunternehmen DSI Aerospace Technologie durchgeführt, von dem auch die Sensoren stammen. Medizinisch begleitet wird das Experiment durch die Medizinische Fakultät der Universität Bielefeld. Die ermittelten Daten werden innerhalb des Netzwerkes zwischengespeichert und in regelmäßigen Abständen vom Astronauten ausgelesen. Diese Datenpakete werden dann mittels der ISS-Verbindung zur Erde transferiert, wo das DLR-Forschungsteam diese auswertet.
Für die Zukunft ist ein Technologietransfer des SmartTex zu Anwendungen im Bereich Fitness und Telemedizin denkbar.
Wireless Compose-2 (WICO2) ist die Fortsetzung des erfolgreichen ISS-Experiments Wireless Compose, einem Drahtlos-Kommunikationsnetzwerk zum effizienten Auslesen von Sensoren und zur Lokalisation von Objekten innerhalb der ISS. Ziel ist die Bereitstellung einer flexiblen und anpassbaren drahtlosen Netzwerkinfrastruktur zur Durchführung von Experimenten mit geringem Stromverbrauch sowie Gewicht und drahtloser Datenübertragung. Die Hardware des WICO2-Netzwerks besteht aus lediglich fünf Modulen die zusammen gerademal ein Kilogramm wiegen. Jedes einzelne Modul ist ungefähr so groß sind wie eine Zigarettenschachtel. Der Transport zur ISS ist mit dem Versorgungsflug SpaceX CRS-24 geplant, der voraussichtlich im Dezember 2021 startet.
Die Kommunikation innerhalb des Netzwerks basiert auf der Ultra-Breitband-Technologie. Diese ist besonders gut und wenig störanfällig in metallischen, reflektierenden Umgebungen, wie der ISS. Ein weiteres Feature ist die Ermittlung von Laufzeiten der ausgesendeten Pulse, um so eine Entfernungsmessung durchzuführen. Dies ermöglicht eine Bestimmung der Position auf zehn Zentimeter genau von Astronautinnen und Astronauten sowie Gegenständen.
Aktuell bezieht das Netzwerk seinen Strom noch aus Batterien. Zukünftig soll es seine Energie durch sogenanntes Energy Harvesting aus dem Licht auf der ISS selbst gewinnen. Christian Strowik vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme untersucht, welche Solarzellen am effizientesten Strom aus dem Kunstlicht der ISS erzeugen können: „Auf der ISS erfolgt die Beleuchtung größtenteils über handelsübliche Leuchtstoffröhren. Diese verändern bei längerem Gebrauch ihr Lichtspektrum. Wir wollen nun validieren, welche Solarzellen am besten geeignet sind, um unser Netzwerk mit Strom zu versorgen.“ Unabhängig von den Solarzellen wollen die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler die Elektronik des gesamten Netzwerks effizienter machen. „Sobald wir passende Solarzellen gefunden haben, werden wir Speichermöglichkeiten untersuchen. Die Energie wollen wir möglichst lange sichern und die Aktivität im Netzwerk auch vom Ladezustand des Speichers abhängig machen“, ergänzt Strowik. Dies soll dazu beitragen, die Wartungshäufigkeit noch weiter zu reduzieren.
Wireless Compose-2 ist ein update-fähiges und anpassungsfähiges Netzwerk und bietet damit eine Infrastruktur für zukünftige wissenschaftliche und bio-medizinische Experimente.
(dlr/iovolution)
Die digitale Transformation der Wirtschaft, die auch unter dem Begriff Industrie 4.0 diskutiert wird, ist ein Megatrend, der alle Arbeits- und Lebensbereiche durchdringt und sie verändert. Sie betrifft das Bildungssystem genauso wie das Gesundheitswesen, die Kommunen ebenso wie den Handel und selbstverständlich auch die industrielle Hochtechnologie, die das Herzstück des deutschen Standorts bildet. Umso wichtiger ist es, diese vielfältigen und dynamischen Entwicklungen der digitalen Transformation übersichtlich darzustellen und verständlich zu erklären. Wie wichtig dies ist, kennen wir aus unserer täglichen Arbeit bei der Iodata GmbH. Als Daten-Spezialisten strukturieren, analysieren und visualisieren wir Unternehmensdaten, damit das Management begründete und fundierte Entscheidungen treffen kann. Um die vielfältigen Entwicklungen der Digitalisierung zu beschreiben und zu verstehen, müssen ergänzend zu den quantitativen Daten auch qualitative Indikatoren beachtet werden. Denn heute blicken wir auf dem Fundament von Business Intelligence auf neue Herausforderungen: Smart Data, künstliche Intelligenz, autonome Fertigungsbetriebe, vernetzte Fabriken, Mensch-Roboter-Kollaborationen, predictive analytics, Internet der Dinge oder virtuelle Realitäten, um nur einige Highlights zu nennen. Iovolution.de ist daher nicht nur ein Online-Magazin, das sich an Entscheider aus Wirtschaft, Verbände, Politik und Wissenschaft wendet. Es ist eine Erweiterung des Angebots der Iodata GmbH: ein Instrument zur Trend- und Innovationsbeobachtung.
Qlik unterstützt Unternehmen auf der ganzen Welt, schneller zu reagieren und intelligenter zu arbeiten. Mit unserer End-to-End-Lösung können Sie das Potential Ihrer Daten maximal ausschöpfen und die Grundlagen für eine erfolgreiche Zukunft legen. Unsere Plattform ist die einzige auf dem Markt, die Ihnen uneingeschränkte Auswertungen ermöglicht, bei denen Sie sich ganz von Ihrer Neugier leiten lassen können. Unabhängig von seinem Kenntnisstand kann jeder echte Entdeckungen machen und zu konkreten geschäftlichen Ergebnissen und Veränderungen beitragen. Bei Qlik geht es um viel mehr als um Datenanalysen. Es geht darum, Menschen zu ermöglichen, die Erkenntnisse zu gewinnen, die echten Wandel vorantreiben. Dass wir beispielsweise Gesundheitssysteme beim Aufdecken von Abweichungen in der Versorgung unterstützen, damit sie Patienten erfolgreicher behandeln können. Einzelhändlern helfen, ihre Lieferketten transparenter zu machen und für einen ungehinderten Warenfluss zu sorgen. Oder durch Nutzung von Daten unseren Beitrag zur Bewältigung großer sozialer Probleme wie den Klimawandel zu leisten. Mit anderen Worten: Es geht uns darum, etwas zu bewirken.