Suchen

Forschung

Gewächshaus soll Astronauten im All mit frischem Gemüse versorgen

| Redakteur: Juliana Pfeiffer

67 kg Gurken, 117 kg Salat und 50 kg Tomaten klingt nach einer satten Ernte. Das Besondere daran: Das Gemüse ist im Antarktis-Gewächshaus Eden-ISS des DLR ohne Erde und unter künstlichem Licht gediehen.

Firmen zum Thema

Ein Weltraumgewächshaus ist für einen Start mit einer Falcon-9-Rakete konzipiert und entfaltbar, um mit ausreichend Raum auf Mond und Mars Nahrung für die Astronauten bereitzustellen.
Ein Weltraumgewächshaus ist für einen Start mit einer Falcon-9-Rakete konzipiert und entfaltbar, um mit ausreichend Raum auf Mond und Mars Nahrung für die Astronauten bereitzustellen.
( Bild: DLR )

Gärtner auf dem Mars – klingt nach Science-Fiction, könnte allerdings bald eine zusätzliche Aufgabenbeschreibung eines Astronauten werden. So fordert eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Für Wüsten und Gebiete mit tiefen Temperaturen wie auch bei Weltraummissionen zu Mond und Mars ermöglicht ein geschlossenes Gewächshaus von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide.

Im Projekt Eden-ISS hat der Wissenschaftler Paul Zabel vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) erfolgreich bewiesen, dass es möglich ist, Nahrungsmittel auch unter lebensfeindlichen Bedingungen zu produzieren. Ein Jahr verbrachte der DLR-Wissenschaftler im ewigen Eis mit der Gemüsezucht ohne Erde und unter künstlichem Licht. Dabei war er Teil der Überwinterungscrew der vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) betriebenen Antarktisstation Neumayer III. Die Crew erprobte den Anbau unter für Pflanzen und Menschen lebensfeindlichen Bedingungen. Über die Projektergebnissen waren selbst die Forscher erstaunt.

Bildergalerie

268 kg Nahrung in nur neuneinhalb Monaten

„In einem Jahr Antarktis mit unserem Gewächshaus haben wir sehr anschaulich gesehen, wie sich auf kleinstem Raum genug Nahrung generieren lässt, um die Verpflegung einer sechsköpfige Crew mit einem Drittel frisch angebauter Lebensmittel zu kombinieren“, sagt Eden-ISS-Projektleiter Dr. Daniel Schubert vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. Das ist eine sinnvolle Ergänzung der Grundnahrungsmittel, die von der Erde mitgebracht werden. DLR-Überwinterer Dr. Paul Zabel resümiert: „Insgesamt haben wir in neuneinhalb Monaten 268 kg Nahrung auf nur 12,5 m² produziert, dabei unter anderem 67 kg Gurken, 117 kg Salat und 50 kg Tomaten.“ Dabei habe der Geschmack des frischen Gemüses und dessen Geruch einen bleibenden Eindruck bei der Überwinterungscrew hinterlassen und sich sichtbar positiv auf die Stimmung im Team über die lange Zeit der Isolation ausgewirkt.

Die Leistungsaufnahme des Gewächshauses während der antarktischen Analogmission betrug im Durchschnitt 0,8 kW/m² Anbaufläche und war damit weniger als halb so groß wie bisher für Weltraumgewächshäuser mit 2,1 kW/m² angenommen. „Dies ist ein wichtiger Aspekt für einen späteren Weltraumbetrieb und lässt uns zuversichtlich in die Zukunft dieser Idee schauen“, sagt Projektleiter Schubert.

Drei bis vier Stunden benötigte Zabel durchschnittlich pro Tag für den Anbau der Pflanzen: „Etwa zwei Drittel der Zeit war ich mit Betrieb und Wartung der Gewächshaustechnik beschäftigt, ein weiteres Drittel benötigte ich für Aussaat, Ernte und Pflege. Für ein zukünftiges Weltraumgewächshaus muss der Aufwand wertvoller Astronautenzeit noch deutlich reduziert werden.“ Hinzu kam die für Experimente benötigte Zeit von ungefähr vier bis fünf Stunden pro Tag. Die Pflanzen wurden mit einer Nährlösung ohne Erde, dem so genannten aeroponische Anbausystem, versorgt und konnten somit gut gedeihen. Einige Pumpen bereiteten zwischenzeitlich Schwierigkeiten und die Biofilme in den Nährstofftanks waren unerwartet stark, was aber behoben werden konnte.

Gewächshaus auf Mond und Mars versorgt Astronauten mit Frischgemüse

Als Ergebnis haben die Wissenschaftler des Eden-ISS-Projekts nun ein neues Designkonzept für ein Weltraumgewächshaus entworfen. Dieses Gewächshaus ist für einen Start mit einer Falcon-9-Rakete konzipiert und entfaltbar, um mit ausreichend Raum auf Mond und Mars Nahrung für die Astronauten bereitzustellen. „Die Anbaufläche beträgt rund 30 m² und ist damit fast dreimal so groß wie im Antarktis-Gewächshauscontainer. Mit diesem System lassen sich rund 90 kg frische Nahrung pro Monat züchten, was bei einer Präsenz von sechs Astronauten einem halben Kilogramm Frischgemüse pro Tag und Astronaut entspricht“, erklärt Schubert.

Das Konzept kann darüber hinaus mit einem Biofilter-System (C.R.O.P.) verbunden werden. Dieses System ermöglicht es, aus Bioabfällen und Urin eine direkt zu verwendende Düngemittellösung zur Pflanzenzucht herzustellen. Damit wird das Gewächshauskonzept zu einem fast vollständigen bio-regenerativen Lebenserhaltungssystem für zukünftige Habitate. Das Konzept ist die Grundlage für weitere Forschungsarbeiten.

Gewächshaus ferngesteuert in Betrieb nehmen

Nach der Rückkehr Paul Zabels nach Deutschland lag das Antarktis-Gewächshaus zunächst im „Schlafmodus“. Anfang Mai weckten die Bremer Forscher dann das System ferngesteuert aus seinem Schlaf und ließen es hochfahren. Eine zuvor eingebrachte Aussaat begann zu gedeihen. „Dieser Schritt diente der Erprobung eines weiteren Raumfahrtszenarios. Denn ein potenzielles Gewächshaus wird voraussichtlich bereits vor den Astronauten eintreffen und idealerweise bereits ferngesteuert seinen Betrieb aufnehmen“, erläutert DLR-Forscher Schubert. „Der Probelauf war ein voller Erfolg. Nun betreibt die aktuelle AWI-Überwinterungscrew das Gewächshaus weiter, mit kräftiger Unterstützung aus dem Bremer Kontrollzentrum, von wo aus wir so viel wie möglich aus der Ferne überwachen. Für einen minimalen Aufwand der Crew mit möglichst einfachen Abläufen bewähren sich derzeit die im vergangenen Jahr entwickelten Prozeduren.“

Dieser Beitrag ist urheberrechtlich geschützt. Sie wollen ihn für Ihre Zwecke verwenden? Kontaktieren Sie uns über: support.vogel.de (ID: 46104606)