Warum brauchen Astronauten einen Spezialanzug zum Atmen?

Menschliches Atmen hängt nicht nur davon ab, Sauerstoff in der Nähe zu haben. Die Lunge funktioniert durch Druckunterschiede: Gas gelangt ins Blut, weil der Sauerstoffpartialdruck in der Alveole höher ist als im Kapillarblut. Im Vakuum ist dieser Druck null, und der Austausch kehrt sich um: Sauerstoff entweicht aus dem Blut in die Lunge und von dort nach außen. Deshalb würde eine Maske, wie im Flugzeug, nicht ausreichen; der gesamte Körper muss in einem unter Druck stehenden Volumen eingeschlossen sein.

Der für Weltraumspaziergänge von der Internationalen Raumstation verwendete Anzug löst das Problem mit reinem Sauerstoff bei einem Druck von etwa 29,6 kPa (4,3 psi), ungefähr einem Drittel des atmosphärischen Drucks auf Meereshöhe. Die Verwendung von reinem Sauerstoff erlaubt es, diesen Gesamtdruck zu senken, ohne dass der Sauerstoff knapp wird, und ein niedriger Druck ist entscheidend dafür, dass der Anzug nicht steif wird und Gelenke sowie Handschuhe beweglich bleiben.

In einem abgeschlossenen Raum wird nicht zuerst der Sauerstoffmangel gefährlich, sondern die Ansammlung des ausgeatmeten Kohlendioxids. Schon Konzentrationen von wenigen Prozentpunkten verursachen Kopfschmerzen, Orientierungslosigkeit und ein eingeschränktes Urteilsvermögen. Der Lebenserhaltungsrucksack lässt das Gas kontinuierlich zirkulieren und leitet es durch ein chemisches Absorptionsmittel, das CO2 bindet und außerdem die Feuchtigkeit kontrolliert, die sonst das Visier beschlagen lassen würde.

Die Senkung des Drucks hat physiologische Folgen. Ein plötzlicher Wechsel von der Luft der Station zu den 29,6 kPa des Anzugs würde Stickstoffblasen ins Blut freisetzen, dieselbe Dekompressionskrankheit, die auch Taucher betrifft. Um das zu vermeiden, atmet die Besatzung vor dem Ausstieg stundenlang reinen Sauerstoff und macht leichte Übungen, ein Pre-Breathing-Protokoll, das den im Gewebe gelösten Stickstoff auswäscht. Erst wenn dieser Vorgang abgeschlossen ist, kann die Luke geöffnet werden.