Forschung & Innovation

Begibt sich der Mensch in die Höhe, verändern sich Prozesse im Körper. So reagiert er auf die veränderten Umgebungsbedingungen. Geringerer Luftdruck und weniger Sauerstoff sowie Kälte und Wind lösen kurzfristige Körperreaktionen aus – Herzfrequenz und Atmung ändern sich beispielsweise. Bleibt der Mensch längere Zeit in der Höhe, akklimatisiert er sich langsam und der Körper passt sich schrittweise an die Höhe an. Dabei treten andere Mechanismen in den Vordergrund – beispielsweise nimmt das Blutvolumen zu.  Die medizinische Forschung analysiert die Zusammenhänge zwischen den Körperreaktionen und den Umweltbedingungen, denen der menschliche Körper ausgesetzt ist.

Im terraXcube tun Wissenschaftler dies unter komplett kontrollierten Bedingungen.  Der Large Cube bietet Raum für bis zu 15 Personen bei einer maximalen Studiendauer von 45 Tagen ohne Unterbrechung. Die Umweltfaktoren können je nach Studienziel einzeln oder in Kombination eingesetzt werden.

Bei Studien zur Hypoxie (Sauerstoffmangel) simuliert terraXcube auf Wunsch normobare oder hypobare Hypoxie. Derzeit ist noch unklar, ob der menschliche Körper gleich reagiert, wenn er nur weniger Sauerstoff zur Verfügung hat (normobare Hypoxie) oder zusätzlich einem geringeren Luftdruck (hypobare Hypoxie) ausgesetzt ist. Die Studien im terraXcube sollen zur Klärung dieses Sachverhaltes beitragen.

Die großen Ausmaße des Large Cubes ermöglichen die Simulation ganzer Notfallszenarien. Wissenschaftler untersuchen, wie sich die geistige und körperliche Leistungsfähigkeit von Menschen unter extremen Bedingungen verändert. Rettungspersonal kann den Ernstfall im Cube unter kontrollierten Bedingungen trainieren und testen ob beispielsweise Wiederbelebungsmaßnahmen und die eingesetzten medizinischen Geräte in großer Höhe und bei extremen Wetterbedingungen funktionieren.

Auch der Ernstfall einer Hypothermie kann simuliert werden. Ohne die Körpertemperatur in kritische Bereiche absinken zu lassen, überwachen Mediziner die Kernkörpertemperatur der Testpersonen während der Studien, analysieren Stoffwechselprozesse und untersuchen beispielsweise, wie viel Energie der Körper unter Kälteeinfluss verbraucht.

Anwendungsbeispiele:

Feldstudien und Experimente in kontrollierter Umgebung – in Klimakammern – sind bewährte Methoden, wenn Wissenschaftler untersuchen, wie sich der globale Wandel auf Ökosysteme auswirkt. Beide Vorgehensweisen stoßen jedoch an ihre Grenzen, wenn es um Untersuchungen unter extremen Bedingungen geht, wie sie in hohen Gebirgen oder in der Polarregionen vorherrschen.

Klimakammern simulieren Umweltbedingungen kontrolliert und standardisiert. Nicht möglich war es bisher, Hochgebirgsbedingungen wie Luftdruck, Sonneneinstrahlung oder tiefe Temperaturen zeitgleich realistisch zu reproduzieren.

Feldstudien wiederum finden zwar unter realen Bedingungen statt. Die Vielzahl beteiligter Faktoren – wie schnell wechselnde Wetterbedingungen oder menschliche Einflüsse – macht es den Forschern allerdings fast unmöglich, die Wirkung eines einzelnen Faktors zu analysieren.

terraXcube überwindet die Grenzen beider Vorgehensweisen und eröffnet der Umweltforschung komplett neue Perspektiven.

Anwendungsbeispiele:

Unbemannte Luftfahrzeuge, kurz UAVs (Unmanned Aerial Vehicle) finden immer größeren Einsatz in unterschiedlichen Bereichen etwa Freizeitaktivitäten, Präzisionslandwirtschaft, Umweltüberwachung, Such- und Rettungseinsätze.

In das weltweit am stärksten wachsende Branchesegment der Luftfahrt wird viel investiert, vor allem im Bereich der Forschung und Entwicklung.

Testreihen für UAVs unter extremen klimatischen Bedingungen gestalten sich oft als kompliziert: Testbedingungen lassen sich in der freien Natur weder beeinflussen noch replizieren, die wirtschaftlichen Risiken ungleich hoch handelt es sich doch um hochsensibles Hightech-Material.

Im TerraXcube können Klimaparameter gezielt kontrolliert werden und Testreihen eins zu eins reproduziert werden. Insbesondere kann untersucht werde:

• wie sich unterschiedliche Temperatur- und Druckverhältnisse auf Schub und Drehmoment von  Einzel- und Mehrfachrotoren auswiken,

• wie gut UAVs unter extremen und widrigen Umweltbedingungen funktionieren,

• wie effektiv Indoor-Navigationssystemen sind,

• oder aber Enteisungssysteme.

Anwendungsbeispiele: