COLORADO / LONDON (IT BOLTWISE) – Forschende aus Colorado bringen mit NEMO ein neues Mikroskop- und Inkubator-Design auf die Internationale Raumstation. Das System soll mehrere Proben parallel über längere Zeiträume inkubieren und mikroskopisch auswerten, ohne dass Astronauten jedes Setup selbst übernehmen. Laut BioServe wird NEMO dabei stark automatisiert und über die Bodenstation gesteuert. Bis zur vollständigen Inbetriebnahme laufen noch die letzten Schritte des Commissioning.
Auf der Internationalen Raumstation ist Zeit ein knappes Gut – und zwar nicht nur für Experimente, sondern auch für die Bedienlogik dahinter. Bisher mussten Proben im Orbit oft nach einem eher fragmentierten Muster bearbeitet werden: Inkubation und Mikroskopie galten als zwei getrennte Aufgaben, die im Zweifel unterschiedliche Geräte, Umrüstschritte und damit zusätzliche Crew-Zeit erforderten. Genau hier setzt ein neues kombiniertes Hardware-Konzept an, das am Standort Colorado entwickelt und gebaut wurde und mit NEMO nun als „Nikon Experimentation Microscope in Orbit“ in die ISS-Infrastruktur passt.
Technisch betrachtet verbindet NEMO zwei Funktionen, die im Labor normalerweise in getrennten Baugruppen stecken: einen Inkubator und ein Mikroskopsystem für die Bildgebung. Die Idee ist simpel, aber in Mikrogravitation operativ entscheidend: Mehrere Proben sollen in einem definierten Zeitraum inkubiert und anschließend (bzw. parallel) mikroskopisch erfasst werden – mit minimalem Eingriff durch die Crew. Stu Tozer, Associate Director von BioServe Space Technologies, bringt den Bedarf auf den Punkt: „We have microscopes onboard the ISS, and we have incubators, but the astronauts have to do all the work of switching samples and setting them up for imaging.“ Genau diese „Umrüstarbeit“ soll das Gerät reduzieren.
Damit das im Alltag eines Raumstationsbetriebs zuverlässig klappt, ist NEMO motorisiert. Die Optik beziehungsweise der Bildbereich lässt sich links/rechts sowie in Vorwärts-/Rückwärtsrichtung verfahren, um unterschiedliche Proben innerhalb des Aufnahmebereichs anzusteuern. In der Praxis bedeutet das: Die Hardware kann Bilddaten über mehrere Proben hinweg erfassen, ohne dass Astronauten jede Probe einzeln vorbereiten oder das System manuell umkonfigurieren. Für den Nachwuchs und die Projektpipeline ist zudem relevant, dass das Projekt nicht nur aus Vollzeitkräften bestand, sondern auch von studentischen Mitarbeitenden geprägt wurde – etwa von Ben Helfant, der am AeroEngr-Programm teilnahm und nach dem Abschluss im Umfeld von BioServe weiterarbeitet.
Die Projektgeschichte reicht dabei weiter als bis zum aktuellen Flug. BioServe entwickelt, baut und fliegt seit nahezu 40 Jahren Life-Science-Experimente und dazugehörige Hardware für die Mikrogravitation. NEMO baut auf SABL auf, einem „solo incubator“, der seit 2016 an Bord der ISS genutzt wird. SABL wiederum stellt eine Weiterentwicklung eines früheren BioServe-Designs dar, das bereits in den 1990er-Jahren auf Space-Shuttle-Missionen Dienst tat. Diese Entwicklungslinie ist insofern wichtig, als die ISS nicht jedes Jahr bei null anfängt: Schnittstellen, Betriebsabläufe und die Stabilität im Dauerbetrieb sind langfristige Designziele – und die lassen sich am besten iterativ über Generationen hinweg erreichen.
Aus dem Zeitplan in der aktuellen Mission ergibt sich ebenfalls ein klares Bild der nächsten Schritte. NEMO ist im April gestartet und befindet sich derzeit in der Phase, in der es noch „awaiting final commissioning aboard the ISS“ ist. Sobald die Inbetriebnahme abgeschlossen ist, sollen bereits geplante Experimente zeigen, welche Fähigkeiten das System im Volllastbetrieb tatsächlich ausschöpft. Ein zentraler Bestandteil dieser Fähigkeit ist die Automatisierung: Statt das Gerät pro Sitzung durch die Crew steuern zu müssen, soll die Kontrolle über die Bodenstation laufen. Tozer beschreibt den Betrieb so: „Instead of being controlled by the crew, it’s all controlled from the ground. We remote desktop into NEMO and it’s like we’re sitting in front of the microscope ourselves.“ Damit verschiebt sich der Aufwand von der physischen Umrüstung im Orbit hin zu planbaren Fernbedien-Workflows.
Auch das Namenskonzept spielt in diese Designentscheidung hinein. NEMO ist laut BioServe bewusst so gewählt, dass es das lateinische „nemo“ („niemand“) aufgreift. Tozer erläutert dazu: „It’s an automated microscope, so there’s nobody required to operate it.“ Für Forschungsteams bedeutet das perspektivisch weniger Unterbrechungen und ein stärker datenorientiertes Arbeiten: Bildserien und Inkubationsfenster lassen sich eher als zusammenhängende Versuchseinheit betrachten. Für die ISS-Betriebseffizienz ist das vor allem dann wertvoll, wenn Experimente nicht nur einzelne Messungen liefern, sondern zeitliche Dynamiken in Mikrogravitation über längere Zeiträume hinweg abbilden sollen.
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