EDEN ISS - frische Nahrung für Astronauten und Astronautinnen

Logo EDEN ISS

Logo EDEN ISS. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Im Weltall gibt es keine Gemüsebeete oder Getreidefelder und auch keine Supermärkte. Astronauten und Astronautinnen müssen daher alle Nahrung von der Erde mitnehmen oder Nachschub mittels unbemannter Frachtschiffe erhalten. Da frische Nahrung viel Platz benötigt und verderblich ist, leben die Crewmitglieder bisher meist von Astronautennahrung. Frisches Obst und Gemüse stehen an Bord der Internationalen Raumstation ISS nach wie vor nur sehr selten zur Verfügung. Noch schwieriger wird die Versorgungslage, wenn eine Crew nicht – wie im Falle der ISS – ständig um die Erde kreist, sondern zum Beispiel zum Mars aufbricht, wie dies für die nächsten Jahrzehnte geplant ist. Je weiter sich Weltraum-Missionen von der Erde entfernen, desto komplizierter wird es, die Raumfahrer/innen mit Nahrung zu versorgen. Die Astronauten/innen müssten die gesamte Menge an Nahrung, die sie benötigen, mitnehmen.

Dabei gilt es zu bedenken: Eine Mission zum Mars zum Beispiel dauert hin und zurück weit über ein Jahr. Doch so viel Nahrungsmittel im „Gepäck“ – das wäre zu schwer und würde auch zu viel Platz einnehmen. Um also eine Mission zum Mars oder anderen Himmelskörpern durchführen zu können, muss die Crew in der Lage sein, sich selbst mit Nahrung zu versorgen.

Hier kommen die Pflanzen ins Spiel: Sie stellen unsere wichtigste Nahrungsgrundlage dar und produzieren darüber hinaus Sauerstoff, den wir zum Atmen brauchen. Der Anbau von Pflanzen an Bord eines Raumschiffs oder nach der Landung in speziellen Gewächshäusern kann daher das Problem der Nahrungs- und Sauerstoffversorgung auf langen Flügen durchs All lösen – und er sorgt für Abwechslung auf dem Speiseplan.

 

Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Inspektion einer optimierten Nährstofflösung für die im EDEN-Labor kultivierten Pflanzenarten. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).


Doch der Weltraum bietet keineswegs lebensfreundliche Bedingungen. Es herrschen Schwerelosigkeit und extreme Temperaturen, kein Magnetfeld und keine Atmosphäre schützen vor der gefährlichen Strahlung. Es gibt natürlich auch keine Luft: Denn im All herrscht ein Vakuum. Daher können Pflanzen nur in geschützten Räumen – auf Raumstationen, in Satelliten oder Raumschiffen – überleben. Das Züchten von außerirdischen Pflanzen wird zurzeit auf der ISS erforscht. Erste Tests mit Salat und anderen Pflanzen sind erfolgreich verlaufen – doch bis zur „Serienproduktion“, die eine Crew mit der ausreichenden Menge an frischer Nahrung versorgen könnte, ist es noch ein weiter Weg.


Im Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in Bremen wird im Projekt EDEN an all den Fragen, die sich um Pflanzenwachstum im Weltall und auf anderen Himmelskörpern drehen, geforscht. Im Projekt EDEN ISS zum Beispiel wird seit 2015 ein abgeschlossener Container entwickelt, in dem Pflanzen unter kontrollierten Bedingungen und - ganz ohne Erde – in hydroponischen Systemen wachsen.

Der erste Einsatzort dieses Containers wird die Antarktis sein. Die Technologien werden in der hochisolierten, vom Alfred-Wegener-Institut in der Antarktis betriebenen Neumayer-Station III getestet. Dafür wird der Container Ende 2017 mit dem Forschungseisbrecher Polarstern in die Nähe der Neumayer-Station III in der Antarktis gebracht, wo sie installiert und ca. ein Jahr lang von dem Wissenschaftler und DLR-Mitarbeiter Paul Zabel betrieben werden wird. Er soll dort die Crew über mehrere Monate mit frischem Gemüse, Obst und Kräutern versorgen und somit zur physischen aber auch psychischen Gesundheit der Wissenschafter/innen beitragen.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Der EDEN-ISS Container wird für 1 Jahr auf der Neumayer-Station III in der Antarktis stehen und die Crew mit frischem Obst und Gemüse versorgen. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

 

Die Erkenntnisse aus der Raumfahrtforschung können aber auch auf die Nahrungsmittelproduktion auf der Erde übertragen werden und uns von großem Nutzen sein. Angesichts einer immer weiter wachsenden Weltbevölkerung und einer damit einhergehenden gesteigerten Nachfrage nach Lebensmitteln muss die Nahrungsmittelproduktion in Zukunft nachhaltiger geschehen. Hier kommen geschlossene Kreisläufe – wie sie bei EDEN ISS genutzt werden – ins Spiel: Zum einen können durch sie Ressourcen gespart und pflanzliche Nahrung effizienter produziert werden, zum anderen erlauben sie den Anbau von Pflanzen unter weniger geeigneten Wachstumsbedingungen wie in Wüstenregionen oder Großstädten.

 

 Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Wissenschaftler innerhalb des EDEN-Labors bei der Salaternte. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

 

Außerdem ist auf Raumstationen nicht viel Platz. Es muss daher eine möglichst platzsparende Anbaumethode verwendet werden, welche schon heute nützlich für den Pflanzenanbau in Metropolregionen auf der Erde nützlich sein kann: Beim sogenannten vertical farming sollen Pflanzen in mehrstöckigen Gebäuden auf verschiedenen Ebenen übereinander angebaut werden. Derzeit gibt es in verschiedenen Staaten Planungen des vertikalen Pflanzenanbaus. Diese vertikalen Farmen könnten auf dem Mars, dem Mond, in engen Raumstationen, dem ewigen Eis oder Wüstengebieten stehen, aber auch in dicht bevölkerten Städten. Bis zum Jahr 2050 wird die Erde von drei Milliarden Menschen mehr bevölkert werden als derzeit, von denen voraussichtlich etwa 80% in Städten leben werden. Um diese zu ernähren, würde eine zusätzliche landwirtschaftliche Fläche der Größe Brasiliens benötigt werden. Vertical farming wäre eine Möglichkeit, die landwirtschaftliche Fläche zu verringern, indem nicht in die Breite sondern in die Höhe gearbeitet wird.


Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

In dem Container werden die Pflanzen unter künstlichen Bedingungen angebaut. Sie wachsen in hydroponischen Systemen und unter rot-blauem Licht. Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Doch das vertical farming bietet noch weitere Vorteile gegenüber dem herkömmlichen Pflanzenanbau. Durch den Anbau der Pflanzen in einem geschlossenen Gebäude besteht für die Ernte keinerlei Gefahr durch zufällige Umweltkatastrophen wie Stürme oder Unwetter, sodass eine verhältnismäßig größere Ernte gewonnen werden kann. Auch der Befall von Schädlingen kann dadurch nahezu verhindert werden. Zudem kann durch den Anbau unter streng kontrollierten Bedingungen (d.h. Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Lichtverhältnisse werden maschinell eingestellt) mehrmals im Jahr geerntet werden. Es liegen keine saisonalen Beschränkungen der Lebensmittel mehr vor. Für die Verbraucher bedeutet das, immer frische Lebensmittel aus der Region zur Verfügung zu haben, die ohne große Transportwege (welche im Übrigen umweltschädlichen CO2-Ausstoß mit sich bringen) auskommen.

Quelle: DLR (CC-BY 3.0.)

Paul Zabel, Mitarbeiter des DLR und der EDEN-Arbeitsgruppe, wird die Pflanzen in der Antarktis betreuen und die neue Technologie erforschen Quelle: DLR (CC-BY 3.0).

Trotzdem haben die vertikalen Farmen einen großen Nachteil, und zwar den Energieverbrauch. Bis diese neuen Technologien also auf allen Ebenen ressourcenschonend und nachhaltig sind, bedarf es noch weiterer Forschung. Hier kann die Raumfahrt mit dem EDEN-ISS Projekt einen großen Beitrag leisen.

Weiterführende Informationen finden Sie hier.