Allein im All: Wie Esa und Nasa extreme Isolation proben

Bald soll es bemannte Marsmissionen geben. Ein Problem ist die extreme Isolation an Bord. Versuche liefern spannende Erkenntnisse.

23. Dezember 2025 um 08:34 Uhr / Ein Bericht von Friedrich List

Blick in einen Teil des Chapea-Programms der Nasa, bei dem die Teilnehmer einen Aufenthalt auf dem Mars simulieren Bild: Nasa

Expeditionen zu Mond und Mars stehen weiterhin auf der Agenda der großen Weltraumorganisationen. Die europäische Raumfahrtagentur Esa und die US-Raumfahrtbehörde Nasa bereiten derartige Raumflüge in aufwendigen Studien vor.

Das Ziel: Herauszufinden, wie sich Gruppen von Menschen in der extremen Isolation eines langen Raumfluges verhalten und wie möglichst gute Bedingungen an Bord aussehen müssen. Denn praktische Erfahrungen mit Langzeit-Aufenthalten im All gibt es bis heute nur aus dem Betrieb der Internationalen Raumstation ISS und ihrer Vorgänger.

Im Sommer führte die Esa zusammen mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) eine achttägige Isolationsstudie durch. Die Nasa ließ im vergangenen Jahr ein sechsköpfiges Team einen 100-Tage-Aufenthalt auf dem Mars simulieren. Seit Oktober 2025 läuft die zweite Nasa-Studie.

Tagesablauf wie auf der ISS – aber in Köln

Die DLR-Studie Solis8 vom Sommer dieses Jahres dauerte acht Tage, also etwa so lange wie ein Flug zum Mond. Drei Frauen und drei Männer lebten in der :envihab-Anlage des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin allerdings deutlich komfortabler als die Apollo-Astronauten. Im :envihab gibt es auf 1.500 Quadratmetern einen Aufenthaltsraum, Arbeitsbereiche, sanitäre Einrichtungen, Schlafkapseln, eine kleine Küche und Lager für Bedarfsgegenstände wie Lebensmittel.

Der Tagesablauf orientierte sich an den Abläufen auf der ISS. Dabei verzichteten die sechs Teilnehmer weitgehend auf Tageslicht und Kontakt nach draußen. Selbst Blutproben wurden durch eine Klappe in der geschlossenen Tür gegeben. Für Mahlzeiten, Schlaf und Freizeit gab es eigene Zeitfenster.

Nickerchen während der Arbeitszeit waren verboten. Ausnahme bildeten die eineinhalb freien Tage. Duschen war zweimal fünf Minuten pro Woche erlaubt. Hinzu kam tägliches Fitnesstraining, das im Weltraum den negativen Wirkungen der Schwerelosigkeit wie Muskelabbau oder dem Kalziumverlust in den Knochen entgegenwirken soll.

"Am Wochenende standen neben Freizeit auch das Reinigen und Instandhalten der Station auf dem Plan", sagte Sarah Paradowski-Worms, die wissenschaftliche Studienleiterin, Golem: "Das wichtigste Ziel für die Crew war das Abschließen aller geplanten Experimente – und nach dem Abschluss der Mission wieder wohlbehalten 'auf der Erde' zu landen."

US-Ausgabensperre blockiert Studie

Die Ergebnisse von Solis8 fließen in die Planung der Solis100-Studie im kommenden Jahr ein. Paradowski-Worms zieht eine positive Bilanz: "Die Teilnehmenden haben sich insgesamt sehr gut auf die limitierten Ressourcen einstellen können. Schwierig war vor allem der reduzierte Kontakt zu Familie und Freunden und – für uns eher unerwartet – der eingeschränkte Zugang zu Musik. Eine Herausforderung war auch, dass es auf der simulierten Raumstation kaum Möglichkeiten gibt, sich auch mal aus dem Weg zu gehen und Zeit alleine zu verbringen."

Insgesamt aber zeigte sich eine überwiegend positive Stimmung. Die Teilnehmer entwickelten einen guten Gemeinschaftsgeist, allerdings dürften nach Paradowski-Worms' Einschätzung schwierige Situationen für den Einzelnen und die Gruppe eher zunehmen.

Während beim DLR in Köln nun die Vorbereitungen für die nächste Isolationsstudie noch laufen, hat die Nasa bei ihrer nächsten Chapea-Studie trotz der jüngsten Haushaltskrise im Oktober die zweite Isolationsstudie auf den Weg gebracht. Am 19. Oktober hat die nächste sechsköpfige Crew mit ihrer Arbeit im Nasa-eigenen Raumflug-Simulator begonnen.

Die US-Raumfahrtbehörde verfügt durch ihre lange Präsenz auf der ISS bereits über umfangreiche Erfahrungen mit langen Weltraumflügen. Sie hat auch Einrichtungen, in denen Astronauten etwa auf die Arbeit an Bord der ISS vorbereitet werden.

USA proben Marsmission

Das Chapea-Programm führt sie in einem am Hauptsitz in Houston eigens errichteten Habitat von 160 Quadratmetern Größe durch. Chapea steht für Crew Health and Performance Exploration Analog, zu deutsch etwa Analogstudie zur Gesundheit der Besatzung und Leistungsfähigkeit während der Forschung. Ziel ist es, mehr über die Schwierigkeiten und zu lösenden Probleme eines längeren Marsaufenthalts zu lernen.

Die erste dieser simulierten Marsmissionen endete nach 378 Tagen Anfang Juli 2024. Zwei Frauen und zwei Männer lebten unter Bedingungen ähnlich denen einer Marsexpedition, die sich rund ein Jahr auf dem Roten Planeten aufhalten müsste. Der Grund: Erst nach einem Jahr stehen Erde und Mars wieder so zueinander, dass das Raumschiff auf einer günstigen Flugbahn zur Erde zurückkehren kann. Dazu später mehr.

Die simulierte Marsbasis Mars Dune Alpha bietet neben Schlafzellen, einem Gemeinschaftsraum, Arbeitsbereichen und einer medizinischen Station auch einen nachgestellten Außenbereich. In dem konnten die Teilnehmer Einsätze auf der Marsoberfläche simulieren. Außerdem mussten sie ein Sportprogramm absolvieren und die Anlage in Ordnung halten.

In die Kommunikation mit der Leitstelle und mit Freunden oder Angehörigen war eine Zeitverzögerung von 22 Minuten eingebaut. Die stand für die lange Laufzeit von Funksignalen zwischen Erde und Mars. Um die Reaktion der Teilnehmer auf echte Belastungen zu studieren, sorgten die Nasa-Wissenschaftler auch für echte Probleme – etwa durch versagende Ausrüstung und begrenzte Ressourcen.

Tests unter Wasser

Die Chapea-Teilnehmer brauchten nicht denselben hohen Anforderungen genügen wie Astronauten-Bewerber. Bewerben konnten sich Amerikaner zwischen 30 und 55 Jahren, die ein naturwissenschaftliches Studium absolviert hatten und mindestens 1.000 Flugstunden vorweisen konnten.

Echte Astronauten bereitet die Nasa unter Wasser auf ihre Missionen im All vor. Außenarbeiten an der ISS werden in speziellen Tauchtanks trainiert. Um die Astronauten das Leben und Arbeiten an Bord der Station möglichst realistisch erleben zu lassen, nutzt die US-Raumfahrtbehörde echte Unterseelabore. Zwischen 2001 und 2019 verbrachte ein Reihe von angehenden ISS-Astronauten jeweils rund eine Woche in der Aquarius Reef Base im Meer vor Key Largo/Florida.

Die Aquarius Reef Base liegt in 19 Metern Wassertiefe und bot insgesamt 23 Besatzungen die Möglichkeit, Arbeitstechniken zu trainieren und sich in einer beengten Umgebung zurechtzufinden. Das Nachfolgeprogramm Seatest – Space Environment Analog for Training, Engineering, Science and Technology – findet an der Westküste statt. Die Abkürzung steht für Weltraumanaloge Umgebung für Training, Ingenieurwesen, Wissenschaft und Technologie. Das Programm wird im Wrigley Marine Science Center der Universität von Kalifornien auf Santa Catalina Island durchgeführt.

Die Bedeutung von Gemeinschaftsräumen

Die Unterwasserstation liegt in neun Metern Tiefe vor der Küste. Sie ist einer Mondbasis nachgebildet. Ziel ist hier, Arbeitsabläufe wie das Be- oder Entladen von Rovern oder den Umschlag von Versorgungsgütern zu üben. Seatest 7, die jüngste Analog-Mission, lief im August und September 2024. Die acht Teilnehmer übten die Montage von angelieferten Stationskomponenten, um Erfahrungen für den Aufbau einer echten Mondstation zu sammeln. Daraus sollen Arbeitsverfahren für eine echte Mission auf Mond oder Mars entwickelt werden.

Allerdings ist die Zukunft gerade der Mondflüge nach den neuesten Einsparungen und Umschichtungen im Nasa-Budget wieder offen. Mit einem bemannten Marsflug ist erst im nächsten Jahrzehnt zu rechnen.

Auf einem Marsflug werden Astronauten sowohl psychische als auch physische Schwierigkeiten zu bewältigen haben. Die Abgeschiedenheit führt zu Angst, Reizbarkeit, depressiven Zuständen und Konflikten untereinander. Aber die Teilnehmergruppen reagierten sehr individuell. Meist blieben Zusammenhalt und Leistung stabil. Auch die einzelnen Teilnehmer gingen sehr individuell mit der Enge und der Reglementierung um.

Die Studien zeigten, dass Schlafstörungen zu Problemen führen können. Wenn in Belastungssituationen wenig Zeit dafür blieb, verschlechterten sich Reaktionszeiten, Konzentrationsfähigkeit und Aufmerksamkeit. Astronauten auf der ISS berichteten, wie bedrückend es war, alleine essen zu müssen, weil es lange Zeit dort oben keinen Gemeinschaftsraum gab.

Auch das Schlafen in schlichten Hängesäcken lag nicht jedem. Daher werden zukünftige Expeditionsschiffe und Raumstationen sowohl einen Gemeinschaftsraum als auch Schlafkabinen haben – wenn auch sehr kleine. Auch die ISS hat inzwischen ein Gemeinschaftsraum bekommen.

Marsexpedition wird sehr lange unterwegs sein

Marsmissionen werden teuer sein und lange dauern. Schätzungen von 2010 gehen von Kosten um die 500 Milliarden US-Dollar aus. Aber im nächsten Jahrzehnt dürften die Kosten höher liegen. Die schiere Länge erklärt sich daraus, dass ein Marsschiff auf elliptischen Bahnen zum Roten Planeten fliegen muss. Anders ist so ein Flug mit den heutigen Antrieben nicht machbar.

Es müsste starten, wenn Erde und Mars günstig zueinander stehen; idealerweise dann, wenn die Erde sich anschickt, den Mars zu überholen. So würde das Schiff die Bahngeschwindigkeit der Erde quasi mitnehmen und so Treibstoff sparen. Dasselbe gilt für den Rückflug. Die Expedition müsste sich daher längere Zeit auf dem Mars aufhalten und warten, bis Mars und Erde wieder günstig zueinander stehen.

In der sparsamsten Variante würde der Hinflug neun Monate dauern, gefolgt von 500 Expeditionstagen auf dem Mars. Zusammen mit neun Monaten Rückflug ergäbe das eine Missionsdauer von 34 Monaten oder fast drei Jahren. Mit höherem Treibstoffverbrauch und kürzeren Flugbahnen wären auch Missionen von 400 bis 450 Tagen möglich. Die kürzeste Variante braucht nur 245 Tage oder acht Monate.

Hohe gesundheitliche Belastung

Nicht zu unterschätzen sind die gesundheitlichen Risiken für die Astronauten. Auf der ISS befinden sie sich innerhalb des irdischen Magnetfeldes, sind also vor kosmischer Strahlung und Strahlungsausbrüchen der Sonne geschützt. Draußen im All, auf Mond und Mars wäre das nicht so. Im freien Raum gibt es diesen Schutz nicht. Der Mond hat kein Magnetfeld. Und das marsianische Magnetfeld ist zu schwach, um Schutz zu bieten.

Die Apollo-Missionen wurden daher in Phasen niedriger Sonnenaktivität durchgeführt. Trotzdem war das gesundheitliche Risiko wegen der kurzen Flugdauer von sieben Tagen gering. Bei längeren Flügen steigt jedoch das Risiko, etwa bei unerwarteten Sonnenstürmen zu viel Strahlung aufzunehmen.

Das Leben in Schwerelosigkeit kann zudem zu Nierenschäden und dem Rückgang der Knochendichte führen. ISS-Astronauten berichteten von Problemen mit der Blutzirkulation und Sehstörungen. Regelmäßiges Training kann vielen Problemen zwar entgegenwirken. Aber trotzdem bleiben lange Aufenthalte im Weltraum für Menschen ziemlich ungesund.

Private Studien mit Freiwilligen

Die europäische Solis100-Studie und das amerikanische Chapea-Programm sind nicht die einzigen Mars-Analog-Studien. Aktuell üben auch private Organisationen mit Freiwilligen für einen langen Marsaufenthalt. Außerdem hat es bereits in der Vergangenheit ähnliche Langzeitstudien gegeben.

So fand zwischen dem 13. und dem 26. Oktober 2025 die bislang größte nicht-staatliche Mond/Mars-Analog-Studie statt. Unter der Ägide des ÖWF (Österreichisches Weltraumforum) arbeiteten Freiwillige in 16 Habitaten auf der ganzen Welt unter marsähnlichen Bedingungen, um Erfahrungen für eine künftige Expedition zu sammeln. Die Analog-Stationen standen in so unterschiedlichen Ländern wie Armenien, Australien, Frankreich, Indien oder den USA.

Insgesamt beteiligten sich 200 Menschen an den Analog-Missionen. Die Ziele waren ähnlich denen staatlich organisierter Projekte: Erkenntnisse über Psychologie, Arbeiten unter Stress und das Zusammenleben in beengten Verhältnissen sammeln; Versuche mit Pflanzen und Mikroorganismen sowie Mini-Gewächshäusern durchführen.

Mond- und Marssimulationen in Moskau

Zwischen 2007 und 2011 arbeiteten Russland, die Europäische Union und China bei der Mars-500-Studie zusammen. Drei Besatzungen lebten nacheinander in einem Simulationskomplex im Moskauer Institut für Biomedizinische Fragen der Russischen Akademie der Wissenschaften zusammen. Der Komplex umfasste ein Erde-Mars-Transferraumschiff, eine Landefähre und ein Stück Marsgelände.

Mars 500 simulierte längere Flüge zu Mond und Mars. Die erste Besatzung lebte 15 Tage im Komplex, die zweite 105 Tage. Beide stellten einen Mondflug nach. Die dritte Besatzung schließlich simulierte einen kompletten Marsflug von 520 Tagen, einschließlich einer Landung und drei Oberflächeneinsätzen.

Gerade die dritte Besatzung hatte mit der Isolation und Monotonie ihres Aufenthalts zu kämpfen. Alle hatten Schlafstörungen und litten an einer Art psychischer Erschöpfung, die aber verschwand, sobald der simulierte Einsatz auf der Marsoberfläche zu bewältigen war.

Kleinigkeiten werden zur Nervenprobe

Überraschend für die wissenschaftlichen Beobachter war, dass die Besatzungen autonomer wurden, je länger der simulierte Flug dauerte. Die Teilnehmer mussten dieselben Aufgaben lösen wie Astronauten auf einer echten Mission. Dabei wurden sie natürlich geschickter. Erst, als sie eine Planetenlandung simulieren sollten, sprachen die Studienteilnehmer wieder intensiver mit der Missionsleitung.

"Die Crews in den simulierten Missionen neigten dazu, ihre Kommunikation mit der Missionsleitung während der Isolation zu reduzieren und ihre Bedürfnisse und Probleme immer seltener mitzuteilen", schrieb die Wissenschaftlerin Natalia Supolkina vom Russischen Institut für Biomedizinische Probleme in der Studie zur Auswertung von Mars 500.

Im realen Leben kann das ein Zeichen von wachsender Spannung und nicht von Routine sein. So ärgerten sich ISS-Astronauten immer wieder über Arbeitspläne der Missionsleitung am Boden, die die Schwierigkeiten, sich in der Schwerelosigkeit zu bewegen und händisch zu arbeiten, ignorierten. Selbst das Sortieren von Knöpfen oder Kugelschreibern kann zur Nervenprobe werden. Auf der ISS schweben sie gerne mal davon, während sie hier unten einfach liegen bleiben. Deswegen dauert das Sortieren im All eine Stunde, auf der Erde vielleicht zehn Minuten.

Erfahrungen irdischer Expeditionen

Ständige Schwerelosigkeit ist das einzige, das in Versuchen auf der Erde nicht simuliert wird. In vieler Hinsicht ähneln die Erfahrungen von Studienteilnehmern und Astronauten auf der ISS jedoch den Erlebnissen von U-Boot-Besatzungen oder den Teilnehmern von Polarexpeditionen. Monotonie, Stress, Isolation und der Abschluss von der Außenwelt belasten alle.

Hier ähneln sich die Situationen von U-Boot-Fahrern, Astronauten im All und von Forschern, die in der Antarktis überwintern, noch am meisten. Keiner kann zum Luftschnappen vor die Tür gehen. Und bei medizinischen Notfällen ist jede Hilfe erst mal weit weg. Eine Marsexpedition wäre sogar komplett auf sich gestellt.

Auch psychische Ausnahmesituationen können alle in Gefahr bringen. So mussten Teilnehmer einer britischen Antarktisexpedition zu Beginn des vorigen Jahrhunderts einen einfangen, der beschlossen hatte, zu Fuß nach Hause zu gehen. Der britische Polarforscher Shackleton ließ alle Teilnehmer seiner Unternehmungen an einem Tisch essen. Das war in einer Zeit, in der extreme Standesunterschiede das eigentlich ausschlossen, außergewöhnlich.

Der Norweger Fritjof Nansen nahm keine Taschenmesser mit auf Expedition, sondern nur das Material, um welche herzustellen. Wer eins brauchte, musste es selber anfertigen – und hatte in seiner Freizeit damit zu tun.

Keine Chance auf frühzeitige Rückkehr

In der Gegenwart versucht man, den Risiken durch gründliche Vorauswahl und aufwendiges Training vorzubeugen. Auch Probanden für Isolationsstudien müssen ähnliche Kriterien wie Astronauten erfüllen.

So müssen die zukünftigen Teilnehmer der Solis100-Studie gesund und zwischen 30 und 35 Jahre alt sein, einen Body-Mass-Index zwischen 18,5 und 30 haben und fließend Englisch sprechen.

Hinzu kommt ein psychologisches Auswahlverfahren. "Das ideale Profil gibt es nicht. Wichtig sind aber Eigenschaften wie Team- und Kommunikationsfähigkeit, Problemlösungskompetenz und Anpassungsfähigkeit an herausfordernde Situationen", sagte Paradowski-Worms, die wissenschaftliche Leiterin der Solis8-Studie, Golem.

Das Astronautentraining bei der Esa und bei der Nasa dauert bis zu zwei Jahre. Eine sechsmonatige Mission auf der ISS erfordert dann aber schon bis zu fünf Jahre Training, weil die Astronauten nicht nur die Systeme an Bord beherrschen müssen, sondern auch medizinische Kenntnisse, fundiertes technisches Wissen und psychologisches Training brauchen.

Für eine Marsmission wäre das Training noch aufwendiger. Exkursionen auf dem Mars erfordern geologische Kenntnisse, um erfolgreich zu sein. Und für den Fall eines medizinischen Notfalls bräuchten die Astronauten profundes medizinisches Fachwissen. Auf Mond oder Mars kann man niemanden ausfliegen. Eine Rückkehrkapsel wie auf der ISS wird es nicht geben.