Frischgemüse für den Mars

Das Gewächshaus EDEN-ISS zu Beginn der Polarnacht. (c) DLR

Das Projekt „Menschen auf dem Mars“ wird von einigen Nationen zurzeit forciert. Viele kleine Schritte sind dazu notwendig, unter anderem das Problem der Frischnahrung, wenn Menschen Jahre von der Erde getrennt leben.

Forschungen dazu gab es schon etliche, die bekannteste ist wohl Biosphere 2 aus den 90er Jahren in Arizona. Biosphäre 2 sollte die Lebensfähigkeit geschlossener Ökosysteme zur Unterstützung und Erhaltung des menschlichen Lebens im Weltraum demonstrieren. Das Experiment gelang nicht so wie vorhergesehen, aber man lernte. Etwa, dass große Bäume Wind brauchen, um zu überleben.

Rote Kartoffeln namens Norland wurden in der Biomasse-Produktionskammer im Hangar L in Cape Canaveral in Florida während einer Forschungsstudie 1992 angebaut. Fotokredit: NASA

Die NASA untersuchte in verschiedenen Studien über die Jahre, welche Pflanzen unter den Extrembedingungen auf dem Mars oder anderen Planeten – Kälte, Sandstürme, die das Sonnenlicht blockieren, unreines Wasser, hohe UV Strahlung – vorzüglich gedeihen.

Zurzeit finden die amerikanischen Untersuchungen im Exploration Research and Technology Programs Directorate in Texas, im Kennedy Space Center, statt.

Das Veggie-Pflanzenwachstumssystem, das sich heute auf der Raumstation ISS befindet, verwendet blaue und rote LED-Lichter, um Sonnenlicht zu simulieren. Die Idee stammt von der Universität von Wisconsin aus den achtziger Jahren und ist von der NASA patentiert.

Gemüse aus der Antarktis

Aber zurück nach diesseits des Ozeans. Auch hier wird kräftig geforscht. Das DLR nützt die harschen Bedingungen der Antarktis, um das Marsgewächshaus zu simulieren. Reiche Ernte gibt es dort zurzeit im Gewächshaus EDEN-ISS: Frische Tomaten und Gurken aus der Polarnacht.

Mehr spannende Details im folgenden vom DLR

Seit knapp sechs Monaten steht das Gewächshaus EDEN-ISS in der Antarktis, seit vier Monaten betreut Paul Zabel vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das Gewächshaus allein. Nun hat es den vollen Betrieb erreicht. Zabel erntet dabei pro Woche im Schnitt 740 Gramm Tomaten, 1,8 Kilogramm Gurken und 400 Gramm Kohlrabi. Dazu verschiedene Kräuter, Salate und Radieschen. Die extremen Bedingungen in der Polarnacht bis minus 45 Grad Celsius fordern die Technik und liefern wertvolle Erkenntnisse für die zukünftige Pflanzenzucht auf Mond- und Mars sowie für die zukünftige Nahrungsmittelproduktion in klimatisch anspruchsvollen Regionen der Erde. Das frische Gemüse bereichert den Speiseplan der zehn Überwinterer auf der vom Alfred Wegener Institut betriebenen Neumayer-Station III und war auch ein Highlight zum Mittwinterfest.

Paul Zabel erntet im Schnitt 749 Gramm Tomaten pro Woche in der Antarktis. (c) DLR

„Die Arbeit im und am Gewächshaus ist sehr intensiv“, sagt Paul Zabel. „Etwa die Hälfte meiner Zeit bin ich mit der Aussaat, Pflanzenpflege und der Ernte beschäftigt, die andere Hälfte der Zeit kümmere ich mich um die technischen Systeme des Gewächshauses sowie um die Ausführung der rund 40 Experimente und Validierungsprozeduren. Eine besondere Herausforderung für die Forscher ist immer wieder das Wetter berichtet EDEN-ISS Projektleiter Dr. Daniel Schubert. „Mitte Juni hatten wir einen tagelangen Sturm. In dieser Zeit mussten wir drei Tage lang das Gewächshaus aus Bremen steuern und überwachen“.

Am Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme ist das Kontrollzentrum des Antarktisgewächshauses eingerichtet. Von dort aus können die Forscher per Videokonferenz mit Zabel im Gewächshaus sprechen und bekommen die Bilder und technischen Daten aller Pflanzenpopulationen im Gewächshaus übermittelt, darunter die bisherige Ausbeute des wegweisenden Versorgungsexperiments. Auf einer Anbaufläche von insgesamt etwa 13 Quadratmetern sind mittlerweile 35 Kilogramm Gurken, 39 Kilogramm Salat, 17 Kilogramm Tomaten, sieben Kilogramm Kohlrabi und vier Kilogramm Radieschen gewachsen und abgeerntet. „Besonders gut gedeihen Gurken“, erklärt Projektleiter Dr. Daniel Schubert. „Paprika und besonders die Erdbeeren sind anspruchsvoller in der Pflege.“

Autark unter Extrembedingungen

Das EDEN-ISS Gewächshaus zeichnet sich im Unterschied zu bisherigen Pflanzenzucht-Experimenten in der Antarktis durch einen geschlossenen Kreislauf aus, in dem analog zu einer späteren Nutzung in der Raumfahrt oder in Wüsten auf der Erde alles Wasser, das nicht in den Früchten und Pflanzen steckt, wiederverwendet wird. Zudem analysieren die Forscher die Produktion von Sauerstoff durch die Pflanzen, die unter optimiertem künstlichen LED-Licht und mit Nährmittellösung besprüht (Aeroponik) ohne Erde und Sonnenlicht gedeihen. Einzige externe Unterstützung ist die Stromversorgung, die über die Neumayer-Station III bereitgestellt wird.

Auch der Härtetest der Gewächshaustechnik im antarktischen Winter ist wesentlicher Bestandteil des Gemüsezuchtexperiments. In den vergangenen Wochen hatte Paul Zabel etwa den Ausfall eines Regelungsventils im Kühlsystem, den Ausfall einer LED Lampe oder Unstimmigkeiten im komplexen Steuerungssystem zu meistern. „Oft musste ich nachts oder am Wochenende reagieren, was die Behebung teilweise erheblich erschwert hat. Immerhin steht das Gewächshaus 400 Meter entfernt von der Neumeyer Station III“, erklärt er und sieht dabei die Anstrengungen als Dienst für die Wissenschaft: „Ein zukünftiges Gewächshaus auf einem anderen Planeten soll auch durchgehend in Betrieb sein. Daher sind die technischen Ausfälle und deren Reparatur wertvolle wissenschaftliche Erkenntnisse für uns.“

Polarnacht, Halbzeit und Mittwinterfest

Bei all den Anstrengungen war es eine willkommene Abwechslung, dass die Überwinterungscrew auf der Station das Mittwinterfest feierte. „Die Wintersonnenwende, auch Mittwinter genannt, war ein ganz besonderer Tag für mich in der Antarktis“, sagt Zabel. „Dieser Tag markiert den Mittelpunkt der Polarnacht und auch die Halbzeit meines Aufenthalts in der Antarktis“. Und Stationsleiter Bernhard Gropp berichtet: „An der Neumayer-Station haben wir Mittwinter mit einem gemeinsamen Festmahl gefeiert. Aber nicht nur dort, sondern auch im Alltag sind frisches Gemüse, Salat und Kräuter aus dem Gewächshaus eine echte Bereicherung, die wir nicht mehr missen möchten. Deshalb helfen auch alle Crewmitglieder gerne mit. Unsere Stationsköchin und Zabel stimmen sich zudem eng zur optimalen Zubereitung des erntefrischen Gemüses ab.“

In der Polarnacht kommt die Sonne nicht über den Horizont und es ist für die Forscher der Neumayer-Station III gegen 12 Uhr mittags nur ein heller Schein am Horizont zu sehen. Nach der Wintersonnenwende dauert diese Mittagsdämmerung von Tag zu Tag länger, bis Ende Juli die Sonne wieder über den Horizont steigt. Für die Forscher ist die wochenlang andauernde Dunkelheit der Polarnacht eine große Herausforderung.

Ein Gedanke zu “Frischgemüse für den Mars

  1. Tobias 25. Juli 2018 / 16:32

    Sehr Interessanter Beitrag. Ich habe auch schon von dem Experiment gehört, es scheint ja recht erfolgreich zu verlaufen. Mal sehen was die Zukunft noch so bringt.

Die Kommentarfunktion ist geschlossen.