Bei der NASA dreht sich alles darum, Herausforderungen zu lösen, und das Ziel einer längeren Präsenz im Weltraum oder einer Kolonie auf dem Mars oder einer anderen Welt ist voller Herausforderungen, einschließlich der Notwendigkeit, Nahrung anzubauen. Wissenschaftler von Kennedy Advanced Life Support Research arbeiten am Prototypen-Projekt Lunar/Mars Greenhouse Project, um diese Herausforderung zu meistern.
Die Prototyp Mond-/Mars-Gewächshausprojekt (PLMGP) dreht sich alles um den Anbau von Gemüse für Astronauten während längerer Aufenthalte auf dem Mond, auf dem Mars oder überall dort, wo sie nicht von der Erde nachgeliefert werden können. Über den Anbau von Nahrungsmitteln hinaus zielt das Projekt darauf ab, zu verstehen, wie Nahrungsmittelanbausysteme auch Teil der Lebenserhaltungssysteme sein können.
„Der Ansatz nutzt Pflanzen, um Kohlendioxid zu reinigen und gleichzeitig Nahrung und Sauerstoff bereitzustellen.“ – Dr. Ray Wheeler
„Wir arbeiten mit einem Team aus Wissenschaftlern, Ingenieuren und kleinen Unternehmen der University of Arizona an der Entwicklung eines geschlossenen Regelkreises. Der Ansatz verwendet Pflanzen, um Kohlendioxid zu reinigen und gleichzeitig Nahrung und Sauerstoff bereitzustellen“, sagte Dr. Ray Wheeler, leitender Wissenschaftler in Kennedy Advanced Life Support Research.
Der Prototyp selbst ist ein aufblasbares, ausfahrbares System, das Forscher als bioregeneratives Lebenserhaltungssystem bezeichnen. Wenn Pflanzen angebaut werden, recycelt das System Wasser, recycelt Abfall und belebt die Luft.
Das System ist Hydrokultur , es wird also kein Boden benötigt. Wasser, das entweder auf Missionen mitgebracht oder vor Ort gesammelt wird, beispielsweise auf dem Mond oder dem Mars, wird mit Nährsalzen angereichert und fließt kontinuierlich durch die Wurzelsysteme der Pflanzen. Die Luft im System wird ebenfalls recycelt. Astronauten atmen Kohlendioxid aus, das Pflanzen aufnehmen. Durch Photosynthese produzieren die Pflanzen Sauerstoff für die Astronauten.
Dieses 18 Fuß lange Rohr ist ein Prototyp eines bioregenerativen Lebenserhaltungssystems. Das System baut Getreide an, regeneriert aber auch Wasser und Luft. Es befindet sich im Controlled Environment Agriculture Center der University of Arizona. Bild: University of Arizona
„Wir ahmen nach, was die Pflanzen hätten, wenn sie auf der Erde wären, und nutzen diese Prozesse zur Lebenserhaltung“, sagte Dr. Gene Giacomelli, Direktor des Controlled Environment Agriculture Center an der University of Arizona. „Das gesamte System des Mond-Gewächshauses repräsentiert in gewisser Weise die biologischen Systeme, die es hier auf der Erde gibt.“
„Das gesamte System des Mond-Gewächshauses repräsentiert in gewisser Weise die biologischen Systeme, die es hier auf der Erde gibt.“ – Dr. Gene Giacomelli
Ein wichtiger Teil eines solchen Systems ist es zu wissen, was Astronauten mitbringen müssen und welche Ressourcen sie an ihrem Zielort finden können. Dazu gehört, welche Pflanzen und Samen benötigt werden und wie viel Wasser verfügbar sein könnte, wenn die Astronauten ihr Ziel erreichen. Auch Methoden zur Wassergewinnung auf dem Mars oder dem Mond werden erforscht und entwickelt.
Auch wenn das nötige Wasser in situ auf Mars und Mond zu finden ist, bedeutet das kaum, dass dies keine einfachen Orte sind, um Nahrung anzubauen. Astronauten müssen vor Strahlung geschützt werden, ebenso wie Pflanzen. Diese Gewächshauskammern müssten unterirdisch vergraben werden, was auch spezielle Beleuchtungssysteme erfordert.
„Wir haben erfolgreich elektrische LED-Beleuchtung (Light Emitting Diode) für den Pflanzenanbau eingesetzt“, sagte Dr. Wheeler. „Wir haben auch Hybride mit natürlichem und künstlichem Licht getestet.“ Solarlicht könnte mit Lichtkonzentratoren eingefangen werden, die der Sonne nachgeführt werden und das Licht dann über Glasfaserbündel in die Kammer leiten.
Diese Systeme sind nicht die ersten Erfahrungen der NASA mit dem Anbau von Pflanzen im Weltraum. Experimente an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) waren ein wichtiger Bestandteil der Erforschung der Pflanzenproduktion in nicht-terrestrischen Umgebungen. Die Wachstumssystem für vegetarische Pflanzen war der erste Versuch der NASA, und Astronauten haben erfolgreich Salat aus diesem System geerntet.
Der NASA-Astronaut Shane Kimbrough erntet Salat von 'VEGGIE' auf der Internationalen Raumstation. Bild: NASA
Die Erde verfügt über etablierte Systeme zur Erhaltung des Lebens, und bei diesem Projekt geht es darum, einen Teil davon zu weit entfernten Zielen im Weltraum zu bringen.
„Ich finde es interessant zu bedenken, dass wir unsere irdischen Gefährten mitnehmen“, sagte Wheeler. „Obwohl es Möglichkeiten gibt, es in Bezug auf Stauung und Nachschub zu umgehen, wäre es nicht so nachhaltig. Die Gewächshäuser bieten einen autonomeren Ansatz für die langfristige Erforschung des Mondes, des Mars und darüber hinaus.“
