Kinematische Analyse des European Enhanced Exploration Exercise Device im unmotorisierten Modus

Warum Fitness im All wichtig ist

Wenn Astronauten monatelang in der Schwerelosigkeit leben, schwächen sich Muskeln, Knochen und Herz, weil sie nicht mehr gegen die Schwerkraft arbeiten müssen. Trainingsgeräte auf der Internationalen Raumstation helfen zwar, sind jedoch groß, stromintensiv und für enge Raumfahrzeuge auf dem Weg zum Mond oder weiter wenig geeignet. Diese Studie betrachtet ein neues, kompaktes Trainingsgerät, das auch ohne Strom funktionieren kann, und stellt eine einfache Frage: Ermöglicht es Bewegungen, die denen auf bekannten Fitnessgeräten weitgehend entsprechen?

Eine kleine Trainingsmaschine für lange Reisen

Das European Enhanced Exploration Exercise Device (E4D) ist so konzipiert, dass viele Trainingsformen in einer kompakten Einheit Platz finden. Astronauten sollen damit schließlich mehr als dreißig Kraftübungen sowie Ausdauertraining wie Radfahren und Rudern absolvieren können. Ein zentrales Merkmal ist der Backup‑ oder „Kontingenz“‑Modus. In diesem unmotorisierten Zustand erzeugen ein Schwungrad und mechanische Bauteile Widerstand, während Federn die Seile zurückziehen, sodass kein Motor oder Strom nötig ist. Das ist auf tiefen Weltraummissionen entscheidend, wo Energie möglicherweise für Lebenserhaltung oder Navigation reserviert werden muss, die Besatzung aber dennoch täglich trainieren muss, um gesund zu bleiben.

Das Gerät im Praxistest

Um zu prüfen, wie gut das E4D ohne Strom funktioniert, baten Forschende vierzehn gesunde Freiwillige, vier gängige Übungen auf zwei Arten auszuführen: an Standardgeräten aus dem Fitnessstudio und am E4D im Kontingenzmodus. Die gewählten Übungen—Rudern, Sitzendes Rudern, Kreuzheben und Bankdrücken—trainieren zusammen Ober- und Unterkörper und verbinden Kraft mit leichtem Ausdauerbedarf. Die Teilnehmenden trugen einen Ganzkörperanzug mit Bewegungssensoren, die verfolgten, wie sich ihre Gelenke bewegten und wie schnell die Bewegungen während jeder Übung waren. Nach jedem Satz bewerteten sie außerdem die empfundene Anstrengung anhand einer standardisierten Skala.

Wie sich die Bewegungen mit dem Fitnessstudio verglichen

Beim Rudern erzeugte das E4D Gelenkbewegungen und Geschwindigkeiten, die nahezu identisch mit einem kommerziellen Rudergerät waren, obwohl die Teilnehmenden das E4D als etwas anstrengender empfanden. Das deutet darauf hin, dass das unmotorisierte Schwungrad die vertraute Ruderbewegung nachbilden kann, dabei aber ein leicht schwereres Training liefert. Beim Kreuzheben waren die gesamten Gelenkbewegungsbereiche ebenfalls zwischen beiden Setups ähnlich. Hüften und Knie bewegten sich jedoch tendenziell etwas schneller in der Hebephase mit traditionellen Gewichten, was auf kleine Unterschiede darin hindeutet, wie der Widerstand über den Verlauf der Bewegung aufgebaut und verändert wird.

Feine Unterschiede beim Ziehen und Drücken

Beim sitzenden Rudern bewegten Teilnehmende Schultern und Ellbogen über einen größeren Bogen und mit schnellerer Schulterbewegung am E4D, berichteten das Gefühl der Übung dort aber als leichter als am Studioapparat. Die Forschenden führen das auf zwei Konstruktionsmerkmale zurück: Das E4D verwendet flexible Seilgriffe statt einer starren schmalen Stange, und sein Widerstand kommt vom Schwungrad statt von einem Gewichtsstapel. Zusammen fördern diese Eigenschaften einen weiteren Zug und eine leicht schnellere Bewegung, ohne Hinweise darauf, dass dies bei leichter bis moderater Belastung Trainingsnutzen beeinträchtigt. Beim Bankdrücken führte das E4D bei den meisten Bewegungsabschnitten zu stärkerer Schulterbeugung, teils weil die Übung auf einer leichten Schräglage und mit abweichendem Griffaufbau im Vergleich zur flachen Studio‑Bank ausgeführt wurde. Trotz dieser Veränderungen im Bewegungsweg schätzten die Personen die Gesamtschwierigkeit als ähnlich ein.

Was das für künftige Besatzungen bedeutet

Insgesamt ergab die Studie, dass das E4D im unmotorisierten Modus Ganzkörpertrainings ermöglicht, deren Bewegungsmuster größtenteils denen an Standard-Fitnessgeräten gleichen, wobei nur kurze Abschnitte jeder Bewegung nennenswerte Unterschiede zeigen. Das bedeutet, dass Astronauten ihre Herz‑ und Muskulatur auch bei Stromknappheit oder Gerätedefekten weiter trainieren könnten, indem sie statt mehrerer sperriger Geräte eine einzige kompakte Maschine nutzen. Während weitere Forschungen nötig sind, um zu belegen, dass dieser Ansatz auf langen Missionen vollständig vor Leistungsverlust schützt, deuten die Ergebnisse darauf hin, dass durchdachte mechanische Gestaltung Raumfahrer in Bewegung halten kann — selbst wenn das Licht ausgeht.

Zitation: Winther Nielsen, C., Villekjær Østerballe, A., Leisgaard Tougaard, R. et al. Kinematic analysis of the European Enhanced Exploration Exercise Device in unpowered mode. npj Microgravity 12, 41 (2026). https://doi.org/10.1038/s41526-026-00588-y

Schlüsselwörter: Raumfahrttraining, Fitness in Mikrogravitation, Astronautentraining, Widerstandsübungsgerät, kinematische Analyse