LESSON LEARNED FROM SPACE HAB FOR DISASTER MANAGEMENT LAB: SPIN-IN/OUT OF TECHNOLOGY AND KNOWLEDGE FOR DISASTER MANAGEMENT FACILITY

The purpose of this paper is to discuss the development and evaluation of a new disaster management facility concept from Space to Earth. Habitats would be designed to be easy to develop, maintain, and reconfigure, while taking a holistic approach to hazard protection and psychological health as well as applying innovative technology from smart textile material to the communication. This paper focuses particularly on building habitats that are affordable, maintainable, expandable, mobile, and self-sustaining. Concepts that are issues both for Space (spin-in knowledge from Earth to Space) and Earth (spin-off knowledge from Space to Earth) are included in this study. In particular this paper takes a systematic approach to minimising both external hazards of extreme environments and internal vulnerabilities with a multidisciplinary methodology. It considers the transfer of knowledge from a specific set of habitat designs for early Deep Space missions, and the application of those lessons to small habitats on Earth used in the context of extreme environments, such as in a disaster facility

Simulationsintegration in allen Phasen des Produktentwicklungsprozesses bei dynamisch / hybriden Problemstellungen

Produktqualität gilt bei allen Konsumenten nahezu als selbstverständlich. Es wird wesentlich früher ein objektiver Produktvorteil erwartet. Da die Prozesse der Produktion von immer mehr Marktteilnehmern beherrscht werden, treten die Ansprüche an Qualität und Geschwindigkeit bei gleichzeitiger Kostenreduzierung bezüglich der Prozessentwicklung immer mehr in den Vordergrund. Die Lösung dieser scheinbar widersprüchlichen Forderung findet sich im Einsatz moderner EDV und Software. Rechnerunterstützte Produktentwicklungsprozesse sind heute bereits an der Tagesordnung, jedoch bei der Lösung biomechanischer / mechanischer Problemstellungen finden diese kaum Anwendung. Um jedoch auch hier die Effizienz zu steigern, ist die Inte-gration neuer Softwareprodukte nicht zu umgehen. So werden in dieser Arbeit Möglichkeiten entwickelt, parallel zum Entwicklungsprozess bei Konstruktionen mit biomechanischen Restriktionen, Simulationssoftware zu integrieren. In Abhängigkeit von der jeweiligen Konstruktionsphase wird ein Qualitätskatalog erstellt, der in Bezug auf Aussagegüte die jeweilige Genauigkeit der Simulation erkennen lässt. Dies geschieht durch einfache zweidimensionale Simulation in den Anfangsphasen eines Konstruktionsprozesses bis hin zur aufwändigen dreidimensionalen Parallelsimulation in den Endphasen. In der Arbeit wird jede Aussage, um der Beweislast gerecht zu werden, mit einem Praxisversuch belegt. In der Anfangsphase sind dies einfache mechanische Belastungen, in der Endphase hochdynamische Versuche in einem aufwändigen Messlabor. Zur Gesamtverifizierung aller Aussagen werden in der Arbeit mehrere Beispielkonstruktionen mit biomechanischem / mechanischem Anspruch mit Hilfe der neuen Methoden zur Soft-wareintegration entwickelt. Durch die beiden gewählten Beispiele aus dem Bereich der Kinderrückhaltesysteme konnten als positiver Randeffekt der Arbeit Aussagen getroffen werden, die für die Entwicklung für die Personenkraftwagen-Insassensicherheit von hoher Bedeutung sind

Risikomedikation bei gastrointestinaler Blutung und Evaluation des Einsatzes von Protonenpumpeninhibitoren

Evaluation der Patienten mit gastrointestinaler Blutung 2011 wurde nur ein Drittel der Patienten von 2006 evaluiert. Die Patientengruppen unterscheiden sich stark voneinander, die chirurgische Station hat eine andere Leitung und einen anderen Schwerpunkt als bei der Evaluierung 2006. Daher ist der Schluss, es gäbe 2011 weniger gastrointestinale Blutungen, nicht zulässig. Fast die Hälfte der Blutungen (47% und 46%) war bei beiden Evaluierungen im unteren GI-Trakt lokalisiert. 2011 wurden weniger Patienten mit Divertikelblutung, weniger Patienten über 75 Jahre, und weniger Frauen aufgrund einer gastrointestinalen Blutung aufgenommen. Der Anteil an Patienten mit chronischem Alkoholabusus war 2011 mit 21% weit höher als 2006 mit 9.2%. Bei der zweiten Evaluierung hatten auch doppelt so viele Patienten eine eingeschränkte Leberfunktion und es gab mehr Patienten, deren Blutung an einer Narbe lokalisiert war (21% vs. 3%). 2011 hatten somit mehr Patienten nicht-medikamentöse Risikofaktoren, die zur Entwicklung einer GI-Blutung beitrugen. Dementsprechend wurde 2011 bei weniger Patienten (67% vs. 79%) eine Risikomedikation vermerkt. Trotzdem wurde bei einem gleich großen Anteil (je 13%) eine Wechselwirkung gefunden, die den Abbau der Risikoarzneistoffe verminderte. Es gab mehr Patienten mit nur einem (69% vs. 45%), und weniger Patienten mit einer Kombination mehrerer Risikoarzneistoffe (31% vs. 56%). 48% der 2006 aufgenommenen Patienten und 41% der Patienten von 2011 hatten einen PPI. Die am häufigsten verordneten Risikoarzneistoffe waren 2011 Thrombozytenaggregationshemmer und orale Antikoagulantien. Verglichen mit 2006 gab es weniger Patienten mit Thrombozytenaggregationshemmer (28% vs. 49%), mit SSRI (8% vs. 18%), und nur halb so viele mit einem NSAR (13% vs. 24%). Mehr Patienten hatten eine orale Antikoagulation (21% vs. 12%), ein Patient wurde im Jahr 2011 mit dem 2008 zugelassenen Dabigatran aufgenommen. Die Therapie wurde 2006 bei 60.2% der Patienten mit Risikomedikation geändert. 2011 wurde die Therapie bei 77% geändert, hauptsächlich wurde eine Gastroprotektion neu verordnet. Einsatz der PPI im Donauspital Von den 434 evaluierten Patienten wurden 56% mit einem PPI aufgenommen. Für 63% der PPI bestand eine Indikation, unter Berücksichtigung der passenden Dosierung hatten - ausgewertet mit dem Folder - nur 35% dieser Patienten eine gerechtfertigte PPI-Therapie. Zwei Drittel aller PPI-Therapien, nämlich 65%, waren bei der Aufnahme nicht gerechtfertigt. Bei 37% der Patienten war die Medikation ohne PPI nicht gerechtfertigt. 2011 gab es um die Hälfte mehr Patienten, die mit PPI aufgenommen wurden, als 2010 (56% vs. 35%). Ausgewertet mit der Checkliste hatten 2010 74% und 2011 70% der Patienten mit PPI eine nicht gerechtfertigte Medikation. Hauptgrund war, dass bei 61% und 66% der nicht gerechtfertigten PPI-Therapien keine Indikation für den Säureblocker vorhanden war. Der Anteil an Patienten, deren Medikation ohne PPI nicht gerechtfertigt ist, sank von 21% auf 16%. 2010 wurden 16 der 109 Patienten mit Famotidin und der Indikation „T-Ass + Clopidogrel“ aufgenommen, 2011 nur einer der 434 Patienten. Dies kann darauf zurückzuführen sein, dass die Verringerung der kardioprotektiven Wirkung Clopidogrels nur für CYP2C19 inhibierende PPI nachgewiesen werden konnte, nicht für PPI allgemein. Derzeit wird bei der Indikation „T-Ass + Clopidogrel“ ein nicht CYP2C19-inhibierendes PPI empfohlen (Drepper et al 2012). Auf Station B wurden signifikant mehr Interventionen durchgeführt als auf Station A (21% bzw. 30%, p=0.017), 69% bzw. 76% der Interventionen waren gerechtfertigt. Auf der intensiver betreuten Station A wurden signifikant weniger PPI neu verordnet (13 bzw. 44, p<0.001). Auch van Vliet et al (2009) stellte fest, dass es nach der Guidelineimplementierung weniger Neuverordnungen gab und mehr PPI abgesetzt wurden. Es wurden auch auf Station A mehr PPI abgesetzt (9% bzw. 3%, p=0.07). Bei 19% bzw. 14% der PPI wurde die Dosis geändert, in je zwei Drittel der Fälle war dies gerechtfertigt. Es gab mehr Dosisreduktionen als -erhöhungen

EXOHAB1 DEVELOPMENT: SPIN-IN/OUT FROM SPACE HABITAT TO DISASTER MANAGEMENT FACILITY

The ExoHab1 project aims at providing a bench technology for testing the technology/knowledge spin-in and spin-out for a laboratory/habitat module in extreme environment from entities that work for space and other extreme environments outside the space sector, such as disaster management. The laboratory/habitat should be set up quickly immediately after a disaster as a safe location from where to operate in autonomy from, for example, contaminated area. The technologies applied in ExoHab1 aim to increase laboratory/habitat autonomy in terms of resources, communication, and safety. Water, energy, and communications are the main areas of focus from the technological side, while research on human factors design is also applied for the safety performance and comfort of the user. The habitat system is supposed to be as regenerative as possible to achieve maximum autonomy and also support the best interaction with the user. This technology will refer to the improvement of the ISS's space habitat system. Not only the technology will be tested and transferred from and to space, but also the knowledge and the research done in the areas of human factors, ergonomics, design, psychology, architecture testing, as well as cultural application. In particular, the first step of the Exohab1 project is presented here, achieved with the testing of a mission simulation performed with the ExoLab module - appositely developed as a first functional mock-up - and the ExoHab habitat module, which has already been operational since 2009 at ESA ESTEC (European Space Research and Technology Centre in the Netherlands). This paper also presents the first results of the possibility for design development developed at Politecnico di Milano. The goal of this phase is to get multidisciplinary experts from the engineering, scientific and artistic fields involved in the development, testing, finalization, and optimization of the habitat (minimum space, time, and costs). In the next step, the operational habitat will be used to test procedures and technologies for living and working in extreme environments. The Exohab1 project targets the capability to address large organizations, such as aid agencies that need to work in disaster environments, and is intended to be applied for testing technology spin-in and new know-how in the space sector

ARCHITECTURAL AND PSYCHOLOGICAL ASPECTS IN OPTIMIZED RADIATION SHIELDING DESIGN FOR SPACE APPLICATIONS

NewSpace bears all the hallmarks of past revolutions in technology. Since we have other examples of exponential growth of specific technologies, we should maximize the economic and engineering potential of this movement by expanding the envelopes for long term crewed habitats in deep space. We should also take an approach that minimizes waste in both design and fabrication as these bases expand. This paper provides a systematic approach to habitats optimized for volume, radiation protection, crew psychology, reusability, affordability, crowd-sourced subsystem design, and expansion. These habitats and systems are designed to be as “future proof” as possible to allow rapid and safe technological advancement within the structures. One of major “showstoppers” of human space exploration is cosmic and solar events radiation. It is a serious problem that may cause cancer and other types of tissue damage and equipment malfunction. It has to be addressed in space vehicles design especially for long-term space exploration missions and future Moon or Mars surface settlements. This paper discusses a unique layered system incorporated into a habitat structure, which may help to reduce the radiation hazard to the crew and interior equipment and systems. The paper also argues that a successful mitigation of radiation impact on human health should be based on a multidisciplinary methodology that also includes psychophysiological approach to the problem. Multiple techniques and practices to minimize psychological stress that may suppress immune system and reduce resistance to cancer, are presented and compared. Conclusions are drawn upon results of those comparisons and a multidisciplinary design concept is proposed to be applied both in long-duration human space exploration missions and in radioactive environment on Earth

SPACE HABITABILITY. Integration von Human Factors in den Entwicklungsprozess zur Verbesserung der Bewohnbarkeit für langandauernde Weltraummissionen

Astronauten arbeiten in den extremsten Umgebungen und unter lebensgefährlichen Bedingungen, um das Wissen der Menschheit über den Weltraum zu erweitern. Radioaktive Strahlung, Anpassung an die Schwerelosigkeit, Isolation und Mensch-Technik-Interaktion sind nur einige der vielen Herausforderungen, welche sich gravierend auf die Bewohnbarkeit des Weltalls auswirken und damit auch auf die Leistungsfähigkeit, die Sicherheit und das Wohlbefinden eines Menschen. Kenntnisse über den Einfluss dieser Faktoren auf den Menschen sind von größter Bedeutung wenn es darum geht, Leistungsfähigkeit, Sicherheit und den Erfolg der Mission zu gewährleisten. Human Factors, eine Fachrichtung welche die Interaktion zwischen Menschen und anderen Elementen des Systems behandelt, wurde bis heute nicht angemessen berücksichtigt, welches Berichten zufolge die Ursache für das geringe Niveau der Bewohnbarkeit von Raumstationen, von der Mir bis hin zur derzeitigen Internationalen Raumstation, ist. Wie die European Cooperation for Space Standardization betonte ist die Integration von fundiertem Human Factors-Wissen in allen Projektphasen von Anfang an eine primäre Notwendigkeit, insbesondere in Anbetracht des immer warscheinlicher werdenden Szenarios einer Langzeitmission. In dieser Arbeit wird ein neues konzeptionelles Modell als Lösungsweg für den Umgang mit diesen Bedürfnissen vorgeschlagen, welches den Schwerpunkt auf die Einbeziehung von Human-Factors-Prinzipien in alle Aspekte einer bemannten Langzeitmission setzt, um die Bewohnbarkeit im All zu verbessern. Das neue konzeptionelle Modell, nachstehend als "Integrated Design Process (IDP)" bezeichnet, umfasst drei wichtige Designprinzipien: Faktoren der Bewohnbarkeit, einen benutzerzentrierten Ansatz und eine ganzheitliche Methodik. Das konzeptionelle Modell wurde in vier Studien im Vergleich zu existierenden Modellen untersucht. An der ersten Studie waren Studenten aus verschiedenen Fachrichtungen beteiligt, welche das Modell einsetzten, um die Gestaltung einer Mondbasis zu unterstützen. An der zweiten Studie war der Arbeitskreis Extreme-Design beteiligt, welcher das Modell einsetzte, um Verfahren zum Bewohnbarkeits-Debriefing sowie Sensorenreize während einer simulierten Mission auf der Mars Desert Research Station zu untersuchen. An der dritten Studie waren Studenten des Lehrstuhls Mensch-Maschine-Systeme der TU Berlin beteiligt, welche Raumausrüstung für Systemabläufe in einer Mensch-Maschine-Umgebung entwarfen. An der vierten Studie war ein interdisziplinäres Team im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) beteiligt, welches das Modell beim Entwurf eines closed-loop Habitat-Systems für Langstreckenmissionen anwendete. Die Ergebnisse dieser Studien zeigten, dass im Vergleich zu den aktuellen Methoden die Verwendung des IDP-Modells während der Entwurfsphase die Bewohnbarkeit verbessert. Die Vermutung liegt daher nahe, dass die Verwendung eines solchen Modells in der Planungsphase einer Weltraummission die Bewohnbarkeit und als Folge die Leistungsfähigkeit des Menschen und dessen Sicherheit verbessern und letztendlich zum Erfolg der Mission beitragen kann. Die Auswirkungen eines solchen Modells gehen über die Anwendung im Weltraum hinaus und schließen auch andere Umgebungen mit ein, in welchen Menschen in geschlossenen Räumen für längere Zeit leben und arbeiten müssen, wie beispielsweise in Forschungslaboren in der Antarktis, aber auch in Megastädten und Altenheimen.Astronauts work in the most extreme environments and under life-threatening conditions in order to expand human knowledge in outer space. Radiation, adaptation to microgravity, isolation, and user-system interaction are some of the many challenges that strongly affect the level of habitability in space and, as a consequence, human performance, safety, and well-being. Knowing how these elements impact on humans is of paramount importance when it comes to ensuring user performance, safety, and mission success. Until now, human factors – the discipline that is concerned with the interactions between humans and other elements of a system – have not been taken into account appropriately, which is why the level of habitability on space stations, from the Mir to the current International Space Station, is reportedly low. As underlined by the European Cooperation for Space Standardization, the integration of sound human factors into all project phases, starting from the very beginning, has become a primary necessity, in particular considering the approaching scenario of long duration/range missions. As a means for dealing with this need, this thesis proposes a new conceptual model, which focuses on incorporating human factors principles right from the preliminary design phase into all aspects of long-duration/range human mission projects in order to improve habitability. The new conceptual model, referred to herein as the ‘Integrated Design Process (IDP)’, incorporates three key design principles: habitability factors, a user-centered approach, and a holistic methodology. The conceptual model was tested against existing models in four separate studies. Specifically, study one involved students from various disciplines employing the model to assist in the design of a Moon Base. Study two involved the Extreme-Design research group employing the model to investigate habitability debriefing procedures and sensor stimuli during a simulation mission at the Mars Desert Research Station. Study three involved students from the Human-Machine System Chair at TU-Berlin designing space equipment for human-machine-environment system operations. The fourth study involved a multidisciplinary team at the German Space Agency (DLR) employing the model to design a closed-loop habitat facility for long duration space missions. The results of these studies revealed that employing the IDP model during the design phase improved self-rated habitability when compared to the current methods. These results suggest that employing such a model during the design phase of a space mis-sion will improve habitability of the item under development, thus improving user performance, safety, and ultimately mission success. The implications of such a model extend beyond application in space and include other environments where individuals are expected to live and work in confined areas for extended periods of time, such as in research laboratories in Antartica. It can also be applied in megacities as well as in retirement homes

Spinel bricks for highly stressed roofs in glass melting furnaces

New challenges are raised to the refractory materials in the crown and superstructure of oxy-fuel fired glass melting furnaces in comparison to air-fuel fired glass melting furnaces. In glass melting furnaces which are oxy-fuel fired the water steam partial pressure above the melt increases very strongly. In the case of soda-lime-silica glass melts together with the water steam partial pressure the alkaline hydroxide partial pressure increases with a factor of three in comparison to an air-fuel firing system. This leads to an aggressive action on the refractory lining in the crown and superstructure. After extensive thermodynamic calculations and laboratory tests a pure spinel refractory material (MgO ∙ AI2O3) was developed for the application in the crown and superstructure of oxy-fuel fired glass melting furnaces. The chemical and physical properties as well as the results of corrosion tests under oxy-fuel conditions of this direct-bonded fused spinel material will be discussed. Because of the high corrosion resistance to alkaline attack and the excellent behaviour of the creeping under load even at a temperature of 1650 °C, this spinel material can be proposed for the successful application as crown and superstructure refractory for oxy-fuel fired glass melting furnaces

Space vs. Chemical Domains: Virtual and Real Simulation to Increase Safety in Extreme Contexts

AbstractEach year, millions of people are injured in the work place. Preventing injuries and thus protecting the health of people working in extremely dangerous contexts is of paramount importance. Outer Space is the environment that presents the most life-threatening challenges for human life: Radiation, absence of pressure and oxygen, difference of gravity, confinement are some of the conditions that strongly affect safety. Knowing how these elements affect humans and how to deal with them is very important for the success of Space missions as well as for facing other extreme challenges on Earth. For these reasons, the simulation of Space missions can be used to learn how to increase safety and improve user-system interaction in other extreme contexts such as chemical industry on Earth. Applying a cross-comparison between human factors and safety procedures in those contexts, this paper aims to realize possible safety procedures implementations in all life-threatening and extreme contexts such as disasters. The case studies presented are: real simulation of a Space mission, a virtual simulation of a Mars mission, simulation of an accident scenario in a chemical plant. With these case studies we aim to improve safety in the relevant domains by analyzing the results and implementing mutually the findings. A new methodology of knowledge transfer among different cases of extreme and life-threatening environments aimed at obtaining an innovative solution is likely to emerge from this paper