Die Open-Source-Plattform „FlightScope“ demokratisiert die Weltraumbiologieforschung mit Anwendungen von Parabelflügen bis zur Suche nach außerirdischem Leben.
Während sich Raumfahrtagenturen auf bemannte Missionen zum Mond und Mars vorbereiten, müssen Wissenschaftler verstehen, wie sich die Schwerelosigkeit auf lebende Zellen auswirkt. Ein Forscherteam hat nun ein robustes und kostengünstiges Mikroskop entwickelt, das Zellen in Echtzeit unter den chaotischen Bedingungen der Schwerelosigkeit abbilden kann – und stellt das Design der gesamten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Verfügung.
Die zuvor in npj Microgravity veröffentlichten Forschungsergebnisse werden auf der 70. Jahrestagung der Biophysical Society vom 21. bis 25. Februar 2026 in San Francisco vorgestellt.
„Wir wissen, dass die zellulären Signalprozesse von Astronauten – wie beispielsweise die Insulin-Signalübertragung – durch die Schwerelosigkeit beeinflusst werden“, sagte Adam Wollman, Assistenzprofessor an der Newcastle University in Großbritannien. „Aber niemand hatte dies bisher in einem einfachen, reduzierten System untersucht. Wir wollten beobachten, wie eine Zelle in der Schwerelosigkeit ein Signal wahrnimmt und darauf reagiert, um genau zu sehen, was passiert.“
Die für die Weltraumforschung entwickelten Mikroskope, wie sie beispielsweise auf der Internationalen Raumstation zum Einsatz kommen, sind in der Regel teure Spezialsysteme mit eingeschränktem Zugang für Forscher. Wollmans Team hatte sich zum Ziel gesetzt, ein zugänglicheres System zu entwickeln.
„Wir wollten etwas Demokratischeres schaffen, mit dem auch andere Forscher Mikrogravitationsexperimente durchführen können, die Mikroskopie erfordern“, sagte Wollman. „Unser Design basiert auf einem Open-Source-Mikroskop von Stanford, das wir kostengünstiger und zugänglicher gestaltet haben.“
Das so entstandene Instrument, FlightScope genannt, wurde für einen Parabelflug der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ausgewählt – auch bekannt als „Kotzflug“. Diese speziell umgebauten Flugzeuge erzeugen kurze Phasen der Schwerelosigkeit, indem sie dramatische Bögen beschreiben und jeweils etwa 20 Sekunden lang senkrecht nach unten sausen. Es ist eine zugängliche Methode, um Mikrogravitationsforschung zu betreiben, doch die Bedingungen sind extrem belastend für empfindliche wissenschaftliche Geräte.
Das Team verstärkte sein Mikroskop mit starren Halterungen und Schwingungsdämpfern und fügte ein speziell angefertigtes Flüssigkeitshandhabungssystem hinzu, das während der wiederholten Tauchzyklen einen schnellen Wechsel zwischen den Experimenten ermöglichte. Mithilfe von Hefe als Modellorganismus gelang es ihnen, Bilder von Zellen aufzunehmen, die in der Mikrogravitation fluoreszenzmarkierte Glukosemoleküle aufnahmen – wobei sie beobachteten, dass die Aufnahme langsamer verlief als unter normalen Schwerkraftbedingungen.
Doch das Potenzial von FlightScope reicht weit über Parabelflüge hinaus. Wollman hat das Mikroskop bereits in einem alten britischen Salzbergwerk namens Boulby eingesetzt, das als Modellumgebung für die Bedingungen auf dem Mond oder Mars dient. Dort arbeitete er mit Kollegen an der Erforschung salztoleranter Mikroorganismen, sogenannter Archaeen – eine Forschung, die die Suche nach Leben auf anderen Planeten voranbringen könnte.
„Wir entwickeln derzeit eine weitere Version für den Einsatz mit einer Höhenforschungsrakete“, sagte Wollman. „Das sind kleine Raketen, die etwa 80 Kilometer hochfliegen und dann zur Erde zurückfallen, wodurch wir etwa zwei Minuten Schwerelosigkeit erleben. Das größere Ziel ist es, diese Technologie über längere Zeiträume in der Schwerelosigkeit einzusetzen.“
Das Verständnis des Zellverhaltens im Weltraum ist entscheidend – nicht nur für die Gesundheit von Astronauten, sondern auch für die Mikroorganismen, die eines Tages Lebenserhaltungssysteme auf Langzeitmissionen mit Energie versorgen und Nahrungsmittel, Medikamente und andere essenzielle Verbindungen produzieren könnten. Indem FlightScope die Forschung in der Mikrogravitation zugänglicher macht, kann es dazu beitragen, Entdeckungen zu beschleunigen, die die Menschheit auf ein Leben jenseits der Erde vorbereiten.
