Raumfahrt
Aargauer Student forscht in der Schwerelosigkeit – Bestnote für Bachelor-Arbeit

Der 27-jährige Aargauer hat für seinen Abschluss an der Hochschule Luzern an einem Forschungsprojekt der Universitätsklinik Balgrist mitgearbeitet, welches das Verhalten der Wirbelsäule in Schwerelosigkeit erforscht.

Patrizia Messmer
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Bruno Frutig (ganz links) will bei den nächsten Parabelflügel die Schwerelosigkeit am eigenen Leib erleben.

Bruno Frutig (ganz links) will bei den nächsten Parabelflügel die Schwerelosigkeit am eigenen Leib erleben.

Regina Sablotny
Bruno Frutig forscht in der Schwerelosigkeit

Bruno Frutig forscht in der Schwerelosigkeit

Regina Sablotny

«Wenn ich gross bin, werde ich Astronaut». Raumfahrer ist wohl zusammen mit Polizist, Pilot und Fussballer einer der am häufigsten genannten Berufswünsche von Jungen. Dem Bremgarter Bruno Frutig ging es nicht anders: «Schon als Kind faszinierte mich alles, was mit Luft- und Raumfahrt zu tun hatte.» Astronaut ist der Student heute nicht, doch mit seiner Bachelor-Arbeit kam er der Raumfahrt ziemlich nahe.

Der 27-jährige Aargauer hat für seinen Abschluss an der Hochschule Luzern an einem Forschungsprojekt der Universitätsklinik Balgrist mitgearbeitet, welches das Verhalten der Wirbelsäule in Schwerelosigkeit erforscht. Das Forschungsteam hofft darauf, dass die Resultate nicht nur die häufig auftretenden Rückenprobleme bei Astronauten erklären, sondern auch Hinweise auf die Ursachen von sonstigen Rückenbeschwerden geben.

Unerwartete Resultate

Bereits vor zwei Jahren führte die Universitätsklinik Balgrist eine Studie in der Schwerelosigkeit durch. Auf sogenannten Parabelflügen wird durch extreme Steig- und Sinkflüge für 22 Sekunden ein Zustand der Schwerelosigkeit sowie der Hypergravitation (doppelte Schwerkraft) erreicht.

Studienleiter Jaap Swanenburg fand damals heraus, dass sich die Wirbelsäule bei null Gravitation mehr versteift, und bei doppelter Gravitationskraft weniger steif ist als auf der Erde. Dieses Resultat überraschte den Forscher, vor allem weil er bemerkte, dass der Proband den Rücken in der Schwerelosigkeit mehr krümmte als bei starker Gravitation. «Wir hatten eigentlich das Gegenteil erwartet», sagt Swanenburg.

Er und sein Team wollten dieses Phänomen in einer Folgestudie genauer untersuchen. Bis dahin fehlte eine Methode, um die Krümmung der Wirbelsäule genau messen zu können. Dafür holten sich die Forscher vom Balgrist den Bachelorstudenten Bruno Frutig ins Team. Er studierte Wirtschaftsingenieurwesen/Innovation in Luzern und brachte als gelernter Multimediaelektroniker und mit drei Semestern Informatikstudium sowie einem Austauschsemester in Luftfahrt-Management in Amsterdam das nötige Know-how mit, um eine Lösung zu entwickeln.

Mit Ultraschallsensoren, die an einer Platte befestigt werden und die der Proband wie ein Rucksack anziehen kann, wird die Distanz der Wirbelsäule zur Platte gemessen und daraus die Krümmung bestimmt. Eine Software, die ebenfalls Frutig entwickelte, vergleicht diese Werte mit der aufgezeichneten Muskelaktivität, der Wirbelsäulensteifigkeit und der jeweiligen auf den Körper einwirkenden Gravitation.

Flüge von Dübendorf aus

Im Juni dieses Jahrs wurde die Messaufstellung bei den dritten Schweizer Parabel Flügen vom Militärflugplatz Dübendorf aus getestet. Organisiert wurden diese Testflüge vom «UZH Space Hub», unter der Leitung von Oliver Ullrich von der Universität Zürich. «Die Parabeln werden dann mit dem Okay der Luftraumüberwachung über dem Mittelmeer geflogen, weil in der Schweiz der Luftraum sehr beschränkt ist», erklärt Frutig.

Tatsächlich scheinen erste Probeanalysen der Messungen der beiden Testflüge vom Juni die Beobachtung aus der ersten Studie zu bestätigten: die Krümmung und die Steifigkeit nahmen in der Schwerelosigkeit zu, während sie bei stärkerer Gravitation abnahmen. Die Krümmung könnte erklären, warum die Steifigkeit zunimmt: «Macht man ein hohles Kreuz, versteifen sich die unteren Wirbel», führt Jaap Swanenburg aus. «Warum aber die Krümmung im schwerelosen Zustand grösser ist, können wir noch nicht abschliessend erklären.»

Um das herauszufinden, sind im Herbst und Winter drei weitere Parabelflüge geplant. Finanziert wird Swanenburgs Forschungsprojekt von der Europäischen Weltraumorganisation (ESA), die Weltraum-Forschung in verschiedenen europäischen Ländern fördert und von der Schweiz und Luxemburg präsidiert wird.

Bruno Frutig erhielt für seine Bachelor-Arbeit nicht nur die Bestnote, sondern darüber hinaus auch die Auszeichnung für die beste Arbeit der Wirtschaftsingenieure der Hochschule Luzern dieses Jahres. Nach dem erfolgreichem Abschluss wird Frutig die weiteren Forschungsflüge mitverfolgen. Diesmal aber nicht wie während seiner Arbeit vom Boden aus, sondern direkt mit an Bord als Proband. «Die nötigen medizinischen Abklärungen, ob ich fit genug bin für einen solchen Flug, habe ich bereits gemacht», so Frutig. Schliesslich habe man nicht jeden Tag die Gelegenheit, Schwerelosigkeit zu erleben, da sind sich der Forscher und der Hochschul-Absolvent einig.