Neben Experimenten zur Gravitationsbiologie arbeiten die Wissenschaftler zunehmend an Projekten zur Strahlen- und Astrobiologie. Hierfür bieten neue Geräte auf den externen Plattformen des Columbus-Labors ausgezeichnete Möglichkeiten.
In der Raumfahrtmedizin wird der Fokus vor allem auf die Untersuchung des Abbaus von Muskeln und Knochen gerichtet sein. Diese Untersuchungen wie auch die Projekte zur Strahlen- und Astrobiologie liefern zudem wichtige Beiträge für die Vorbereitung von späteren Langzeitmissionen von Astronauten zum Mond oder anderen Zielen.
Gravitationsbiologie
Seit es Leben auf der Erde gibt, stehen Organismen unter dem Einfluss der Schwerkraft. Seit vielen Jahren gehen Forscher daher der Frage nach, wie Organismen die Schwerkraft wahrnehmen und verarbeiten, woher also beispielsweise Pflanzen wissen, wo oben oder unten ist, und warum Wurzeln und Sprossen in die richtige Richtung wachsen.
Viele Geheimnisse konnten die Wissenschaftler enthüllen: Sie entdeckten spezielle Partikel in Wurzeln und zeigten deren Verlagerung bei Änderung der Schwerkraft. Auch die Beteiligung des Zellskeletts und verschiedener Botenstoffen wurde nachgewiesen.
Auf der Ebene von Genen und Proteinen konnten sie wichtige Veränderungen feststellen. Doch die genaue Abfolge der einzelnen Schritte, von der Wahrnehmung der Schwerkraft bis hin zur Antwort der Pflanze, ist noch nicht geklärt. Hier setzen Columbus-Experimente beispielsweise in der Anlage BIOLAB an, die dieser Frage mit modernen molekularbiologischen Methoden nachgehen.
Strahlen- und Astrobiologie
Die Stärke und Zusammensetzung der Strahlung im Weltraum schwankt sehr stark. Von daher sind auch in Zukunft weitere Messungen vorgesehen, um das Strahlenrisiko besser abschätzen zu können. Aufgrund seiner langjährigen Expertise auf diesem Gebiet wird das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin diese Messungen auch in den kommenden Jahren innerhalb und außerhalb der ISS fortsetzen.
Fast noch wichtiger als die dosimetrische Erfassung der Stärke und Zusammensetzung der Strahlung ist die Analyse ihrer biologischen Wirksamkeit. Die Phantompuppe "Matroshka", ein hoch entwickelter Simulator des menschlichen Oberkörpers mit all seinen Organen, hat hier schon gute Ergebnisse geliefert. Die Anlage misst derzeit das Strahlenfeld im Innern der ISS und wird im Laufe des Jahres 2008 erneut nach außen gebracht.
Für die Astrobiologen bricht ebenfalls ein neues Kapitel an: Mit Columbus wird die Anlage Expose-EuTEF zur ISS gebracht. Neben Strahlen dosimetrischen Vergleichsmessungen werden in dieser Anlage verschiedene Organismen den extremen Umgebungsbedingungen des Weltraums ausgesetzt und ihre Überlebensfähigkeit untersucht. Diese Untersuchungen dienen der Erforschung von Entstehung, Evolution und Ausbreitung des Lebens und damit der Beantwortung der Frage, wie eventuell einst die Lebensporen auf die Erde kamen.
Humanphysiologie
In der Raumfahrtmedizin liegt der Schwerpunkt der deutschen ISS-Experimente in den kommenden Jahren auf der Untersuchung des Muskel- und Knochenstoffwechsels. Im Sinne einer integrativen Physiologie, in welcher der ganze Mensch im Zusammenspiel seiner verschiedenen Systeme und Organe betrachtet wird, berücksichtigen die Wissenschaftler die Wechselwirkungen des Systems von Knochen und Muskeln mit dem Kreislauf, Stoffwechsel, Immunsystem und der hormonellen Regulation.
Ziel der Experimente ist es, die Mechanismen von Muskel- und Knochenabbau zu verstehen und dann geeignete Gegenmaßnahmen zu entwickeln, die nicht nur den Astronauten, sondern auch dem Menschen auf der Erde zugute kommen.