Wachsende Pflanzen in fremden Böden: Wie werden zukünftige Missionen Astronauten ernähren

In drei Jahren wird die NASA zum ersten Mal seit der Apollo-Ära Astronauten zum Mond zurückschicken. Bekannt als Artemis III Diese Mission soll derzeit im Oktober 2024 starten, um die "erste Frau und den nächsten Mann" an die Mondoberfläche zu schicken.

Darüber hinaus NASAs Artemis-Programm fordert auch die Schaffung aller notwendigen Infrastrukturen, um ein "nachhaltiges Programm zur Monderkundung" zu verwirklichen. Dies wird aus dem Bau der Mondtor ein Lebensraum in der Umlaufbahn, der regelmäßige Fahrten zur und von der Oberfläche ermöglicht, und das Artemis Basecamp, das lange Aufenthalte an der Oberfläche ermöglicht.

Um diese Ziele zu erreichen, ist die NASA damit beschäftigt, alle Komponenten zu entwickeln und zu testen, die Astronauten zum ersten Mal seit einem halben Jahrhundert über den Low Earth Orbit LEO hinausführen werden - wie die Space Launch System SLS und die Orion Raumschiff .

Über die NASA hinaus haben Weltraumagenturen wie die Europäische Weltraumorganisation ESA, Roscosmos, die Chinesische Nationale Weltraumagentur CNSA und die India Space Research Organization ISRO Pläne, Astronauten zum Mond zu schicken. Einige planen sogar diesAufbau einer permanenten Mond-Siedlung in der südlichen Polarregion des Mondes wie die der ESA Internationales Monddorf .

Abgesehen davon erforschen die NASA und andere Weltraumagenturen intensiv, wie Menschen längere Zeit außerhalb der Welt leben und arbeiten können. Dies bedeutet, Entwürfe für Lebensräume zu entwickeln, die Astronauten eine atmungsaktive Atmosphäre, Wärme und Schutz bieten könnenvon den Umweltelementen.

Da Missionen zum Mond, zum Mars und darüber hinaus nicht auf regelmäßige Nachschubmissionen angewiesen sind, müssen diese Lebensräume auch so autark wie möglich sein. Dies bedeutet, dass Wasser und Luft recycelt werden müssen undlaufend gereinigt und dass einige Lebensmittel im eigenen Haus angebaut werden müssen.

Dies könnte problematisch sein, da der Weltraum eine sehr raue Umgebung für alle Lebewesen ist. Und über die üblichen Gefahren hinaus wissen wir nicht viel über die Lebensmittelproduktion im Weltraum. Aber mit einer neuen Ära der Erforschung des menschlichen Weltraumsam Horizont sind wir entschlossen, es herauszufinden!

Die Herausforderungen des Lebens außerhalb der Welt

Der Weltraum ist ein äußerst unwirtlicher Ort. Überall dahinter Erdumlaufbahn LEO, es gibt mehrere Gefahren, die die Erkundung unglaublich herausfordernd machen. Betrachten Sie den Mond und den Mars als Beispiele, die beide Ziele für zukünftige Erkundungsmissionen und sogar Siedlungen sind.

Der Mond ist der nächste himmlische Nachbar der Erde, was ihn zum einfachsten, schnellsten und billigsten zu erreichen macht. Der Mars gilt mittlerweile als der am zweithäufigsten bewohnbare Körper im Sonnensystem. Und dennoch lebt und arbeitet er an beidenfür längere Zeiträume ist ohne ernsthafte technologische Eingriffe nicht möglich!

Atmosphäre :
Zunächst einmal ist der Mond ein luftloser Körper. Während durch Ausgasung von der Oberfläche ein geringer Druck entsteht, ist er bis zum Vakuum vernachlässigbar. Der Mars hingegen hat eine Atmosphäre.aber keine, die das Leben erhalten könnte wie wir es kennen.

Für den Anfang beträgt der atmosphärische Druck auf der Marsoberfläche weniger als 1% dessen, was wir hier auf der Erde auf Meereshöhe erleben 0,655 gegenüber 10. 1,325 kPa.Diese extrem dünne Luft besteht ebenfalls überwiegend aus Kohlendioxid 96% mit 3% Stickstoff, 1,6% Argon und nur Spuren von Sauerstoff und Wasserdampf.Die Marsatmosphäre ist also nicht nur zu dünn zum Atmen, sie ist auch für Menschen und Tiere ein giftiger Rauch!

Temperaturen :
Auf der Erde sorgen unsere dichte Atmosphäre, die Dynamik, die sie antreibt auch bekannt als "Klima", und der Gehalt an Kohlendioxid und anderen Treibhausgasen dafür, dass die Temperaturen über die Zeit relativ stabil sind. Natürlich gibt es regionale und jährliche SchwankungenInsgesamt ist der Variationsgrad jedoch nicht extrem.

Basierend auf Daten von Weltorganisation für Meteorologie WMO, Durchschnittstemperaturen auf der Erde um 14 ° C 57 ° F. Sie gehen jedoch auch von einem Minimum von -128,6 ° F bis maximal 134 ° F -89,2 bis 56,7 ° C - entspricht einem Gesamtbereich von 146 ° C 262,6 ° F

Ein Mond Oberflächentemperaturen liegen im Durchschnitt bei -23,4 ° C und reichen von -280 ° F in der Nacht bis zu -173 ° C bis 117 ° C bei direkter Sonneneinstrahlungextrem kalt bis kochend heiß und ein Gesamtbereich von 290 ° C 523 ° F. Das ist intensiv!

Wieder einmal ist die Situation auf dem Mars etwas besser. Auf der Roter Planet , Durchschnitt der Temperaturen bei -63 ° C, von -226 ° F in der Nacht auf -143 bis 35 ° C am Mittag im Sommer. Von extrem kalt bis warm undmild gut, irgendwie und einem Gesamtbereich von 178 ° C 321 ° F.

Strahlung :
Auf der Erde sind Menschen, die in Industrienationen leben, ungefähr 620 Millirem 6,2 mSv Strahlung pro Jahr im Durchschnitt, was 1,7 Millirem 0,017 mSv pro Tag entspricht. Nach a aktuelle Studie ohne Atmosphäre oder Magnetfeld zum Schutz ist die andere Seite des Mondes freigelegt 200 bis 1000 mal so viel Strahlung!

Wieder einmal ist die Situation auf dem Mars besser, aber sicherlich nicht pfirsichfarben! 2008 NASA hat eine Studie durchgeführt das zeigte, wie Astronauten oder Kolonisten auf dem Mars durchschnittlich 2667 Millirem 26,67 mSv pro Jahr oder 0,073 mSv pro Tag ausgesetzt wären - das ist das 4,3-fache.

Low-G :
Während es bereits Strategien für alle oben genannten Herausforderungen gibt, bleibt das Problem der Schwerkraft bestehen. Laufende Forschungen an Bord der Internationalen Raumstation ISS haben gezeigt, dass eine langfristige Exposition gegenüber der Schwerelosigkeit sich nachteilig auf die Gesundheit der Astronauten auswirken kann- von Muskeln und Knochen bis hin zu Herzgesundheit und psychischen Störungen.

Was jedoch nicht gut verstanden wird, sind die langfristigen Auswirkungen der Mondgravitation und der Marsgravitation auf die Gesundheit des irdischen Lebens. Auf dem Mond und dem Mars beträgt die Gravitation etwa 16,6% 0,166. g und 38% 0,376 g von dem, was wir hier auf der Erde erleben.

Essen, herrliches Essen

Obwohl davon auszugehen ist, dass die Auswirkungen ähnlich sind, muss noch viel Forschung betrieben werden. Wir müssen lernen, wie und wann sie wirksam werden, wie lange sie dauern können, wie oder ob siekann umgekehrt werden, und was kann getan werden, um sie auf lange Sicht zu mildern.

Alle diese Gefahren stellen auch ein potenzielles Risiko für Pflanzen dar, auf die Astronauten angewiesen sind, um einen Großteil ihrer Ernährung zu liefern. Proteine ​​auf pflanzlicher Basis haben den Vorteil, dass sie viel nachhaltiger und weniger ressourcenintensiv und viel umweltfreundlicher sindGemüse enthält auch Mineralien und Nährstoffe, ohne die wir nicht leben können.

Aber wenn zukünftige Generationen von Off-Worldern auch tierische Proteine ​​in ihrer Ernährung haben wollen, bedeutet dies Vieh, was bedeutet, dass auch ihre Gesundheit gesichert werden muss. Bevor wir herausfinden können, wie es geht, muss noch viel Forschung betrieben werdenZum Glück ist diese Forschung in vollem Gange!

Frühere Experimente

Biomasseproduktionssystem BPS :
Die BPS Das Subsystem Umweltkontrolle bietet eine wachsende Umgebung, in der die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Photosynthese und den Stoffwechsel von Weizen untersucht werden. In diesem Experiment, das von Dezember 2001 bis Juni 2002 durchgeführt wurde, soll untersucht werden, ob regenerative Lebenserhaltungssysteme in zukünftige Missionen integriert werden könnenzum Mond und Mars.

Das 73-tägige Experiment ergab insgesamt acht Ernten, und die Ergebnisse legen nahe, dass die Schwerelosigkeit keinen signifikanten Stressfaktor für das Pflanzenwachstum darstellt. Vergleiche zwischen unreifen Samen, die an Bord der ISS und am Boden gezüchtet wurden, zeigten jedoch, dass sie den Geschmack beeinflussen könntenund Nährwert der Pflanze.

CARA :
Die Charakterisierung der Wurzelattraktionen von Arabidopsis CARA -Experiment, das zwischen März 2014 und September 2014 durchgeführt wurde, untersuchte die Mechanismen auf molekularer und genetischer Ebene, die das Wachstum der Wurzeln einer Pflanze in der Schwerelosigkeit beeinflussen und wie sie sich aufgrund der Abwesenheit von Licht ändern können.

Das Experiment bestand darin, einen Satz von Sämlingen Licht auszusetzen, während ein anderer im Dunkeln gehalten wurde, und zu untersuchen, wie jede Umgebung die Muster des Wurzelwachstums beeinflusst. Die Ergebnisse zeigten, dass die Mikrogravitation einige Auswirkungen auf Pflanzenwachstumshormone sowie auf die Gene hat, dieregulieren die Größe und Form von Zellen, die das Wurzelwachstum beeinflussen.

Schwerkraftwahrnehmungssysteme :
Auf der Erde reagieren Pflanzen auf Licht und Schwerkraft, um die Ausrichtung ihrer Wurzeln zu steuern. GPS Das Experiment, das von September 2017 bis Oktober 2018 lief, untersuchte, wie Pflanzen Schwerkraft und Licht in einer Mikrogravitationsumgebung wahrnehmen würden.

Dies beinhaltete, dass normale und mutierte Forschungspflanzen Talkresse in die ISS gestellt wurden. Europäisches modulares Anbausystem enthält eine Zentrifuge zur Simulation der Schwerkraft. Dadurch konnten die Forscher die Pflanzen abwechselnd der Schwerelosigkeit und der simulierten Schwerkraft aussetzen 0,006. g bis 1 g im Dunkeln.

PESTO :
Die Photosyntheseexperiment und Systemtests und -betrieb PESTO, durchgeführt zwischen Dezember 2001 bis Juni 2002 in Verbindung mit dem BPS, untersucht die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf Zwergweizenpflanzen.

Im Vergleich zu auf der Erde gezüchteten Proben wuchsen Weizenpflanzen an Bord der ISS 10% größer und zeigten eine ähnliche Blattwachstumsrate. Das Experiment ergab auch, dass die Mikrogravitation die Blattentwicklung, Pflanzenzellen und Chloroplasten die Zellstrukturen, die die Photosynthese durchführen verändert, aber für die Pflanzen nicht schädlich ist.

PGBA :
Die Pflanzengenerisches Bioverarbeitungsgerät PGBA, das von Juni 2002 bis Dezember 2002 lief, untersuchte die Auswirkungen der Mikrogravitation auf einen wichtigen Teil der Pflanzenzellwände Lignin. Es bestand aus einer in sich geschlossenen Pflanzenwachstumskammer, die Temperatur, Feuchtigkeit und Nährstoffzufuhr bereitstellteund Lichtsteuerung.

Das Experiment ergab, dass sich das Pflanzenmaterial nicht normal entwickelte, und identifizierte die Notwendigkeit einer stärkeren Regulierung der Luftqualität in der Pflanzenwachstumskammer. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse führten zu verbesserten Raumkammer-Pflanzenkammerdesigns für alle zukünftigen Pflanzenwachstumsexperimente.

Aktuelle Experimente

Aufgrund der Nähe zur Erde, ihrer fortschrittlichen Einrichtungen und ihrer Mikrogravitationsumgebung kann die Internationale Raumstation ISS mehrere Experimente durchführen. Zusätzlich zur Untersuchung der Auswirkungen der Raumfahrt auf den Menschen werden mehrere Pflanzenexperimente durchgeführtPlatz auch. Dazu gehören :

Fortgeschrittener Pflanzenlebensraum :
Die APA das im April 2017 an Bord der ISS seinen Betrieb aufnahm und bis September 2021 andauern wird, ist ein vollautomatisches System mit geschlossenem Regelkreis für die Durchführung von Pflanzenbiowissenschaftsforschung. Das System wurde von der NASA entwickelt und Orbital Technologies Corporation ORBITECH und verwaltet vom Kennedy Space Center KSC der NASA.

Das System verwendet eine Reihe von LED-Leuchten und eine umweltgesteuerte Wachstumskammer mit über 180 Sensoren. Dadurch kann die APA Pflanzen unter optimalen Lichtbedingungen züchten und gleichzeitig Echtzeitinformationen Temperatur, Sauerstoffgehalt, Kohlendioxidgehalt undWassergehalt von Pflanzen und Boden zurück an das Team des KSC.

Aleph Zero :
2019 das in Israel ansässige Unternehmen Aleph Farms in Zusammenarbeit mit der russischen Firma 3D-Bioprinting-Lösungen hat das erste Fleisch im Weltraum angebaut.Mit einem Verfahren zum Bioprinting von Fleisch direkt aus Rinderzellen Kuhzellen produzierte das Unternehmen eine kleine Menge Rindfleisch an Bord der ISS.

Um auf diesem Erfolg aufzubauen, kündigte das Unternehmen ein neues Programm an. Ende Oktober 2020 um Fleisch im Weltraum im industriellen Maßstab anzubauen. Das Programm ist Aleph Zero, für das das Unternehmen eine Sicherung anstrebt strategische Partnerschaften mit Technologieunternehmen und Raumfahrtagenturen.

Biolab :
Die Biologisches Versuchslabor Biolab -Experiment, das im Rahmen der ESA an die ISS geliefert wurde Columbus-Modul Untersuchung der Rolle "Schwerelosigkeit spielt auf allen Ebenen eines Organismus, von den Auswirkungen auf eine einzelne Zelle bis hin zu einem komplexen Organismus einschließlich des Menschen".

Biolab hat mit einem Inkubator, der mit Zentrifugen ausgestattet ist, um unterschiedliche Schwerkraftniveaus zu simulieren, die Auswirkungen der Mikrogravitation auf kleine Pflanzen, Wirbellose, Mikroorganismen, tierische Zellen und Gewebekulturen seit dem Start von Columbus im Jahr 2008 untersucht.

Bodengesundheit im Weltraum :
Auch bekannt als Bestimmung der Gravitationseffekte auf die Bodenstabilität in der Landwirtschaft mit kontrollierter Umwelt Bodengesundheit im Weltraum Experiment untersucht einen anderen oft übersehenen Aspekt des Pflanzenanbaus und der Gesundheit - die Aggregation von Boden und Nährstoffen.

Das Experiment basiert auf wissenschaftlichen Untersuchungen von Morgan Eisen und Dr. Johannes Lehmann von der Hochschule für Landwirtschaft und Biowissenschaften an der Cornell University und Dr. Matthias Rillig von Freie Universität Berlin .

Sponsoring wurde von der bereitgestellt Norfolk Institute , Rhodium Scientific, LLC , NASA, Zentrum zur Förderung der Wissenschaft im Weltraum mit Mitteln von Deep Space Ecology LLC Rhodium Scientific, bio365 und die Zwillenberg-Tietz-Stiftung .

Es besteht aus den drei Arten von Bodenproben faserig, organisch reich und schlick- / tonreich, die in zwölf 4-ml-Fläschchen verteilt sind. Diese Proben wurden von der Cornell University bereitgestellt schlamm- / tonreiche Probe, bio365 BIOALL , die faserige Probe und der Berliner Boden des Rillig Lab sandreiche, organische Probe.

Diese sind in zwei Sechsergruppen unterteilt, die als "frei schwebende" und "Bewegungseinschränkung" bezeichnet werden. Zuletzt werden diese beiden Sechsergruppen in zwei Dreiergruppen unterteilt und mit 60% und 30% Wasser verabreichtihre jeweiligen Haltekapazitäten.

Ziel dieses Experiments ist es, die Auswirkungen der Schwerelosigkeit auf das Wachstum und die Aktivität von Pilzen und Bakterien zu identifizieren. Dies ist wichtig, wenn Menschen jemals Nahrung über die Erde hinaus anbauen möchten. Morgan Irons, a Boden- und Pflanzenwissenschaften Doktorand an der Cornell University, dem Erfinder des Experiments, erklärt :

"Mikroorganismen in einer lebenden Bodenrhizosphäre tragen zur Bildung von Bodenaggregaten bei, einer wichtigen Bodenstruktur, die die biogeochemischen Reaktionen unterstützt, die landwirtschaftliche Pflanzen benötigen, um Nährstoffe für das Wachstum zu gewinnen. Die Ergebnisse von Bodenanalysen des Bodengesundheitsexperiments nach dem Flug werden unsere Ergebnisse verbessernWissen darüber, wie die Raumfahrt die mikrobielle Aktivität des Bodens und die bioregenerative Kapazität weltraumgestützter landwirtschaftlicher Systeme beeinflusst. Dieses Wissen wird es uns ermöglichen, die Effizienz und Produktion von Nahrungspflanzen zu verbessern, die in landwirtschaftlichen Systemen mit kontrollierter Umgebung auf kurz- und langfristigen Weltraummissionen angebaut werden. "

Veggie-Serie :
Die Gemüseproduktionssystem auch bekannt als Veggie ist seit März 2013 an Bord der ISS tätig und unterstützt eine Reihe von Experimenten, mit denen untersucht werden soll, wie Pflanzen die Schwerkraft wahrnehmen und darauf reagieren. Darüber hinaus wird ein Teil der Pflanzen in der Regel von der Besatzung geerntet und verzehrtwährend der Rest zur weiteren Analyse auf die Erde zurückgebracht wird.

Von allen Pflanzenexperimenten an Bord der ISS ist das Wachstumsvolumen von Veggie eines der größten, wodurch größere Pflanzen gezüchtet werden können, die aufgrund von Größenbeschränkungen zuvor nicht gezüchtet werden konnten. Die einstellbare LED-Lichtbank ermöglicht auch andere Experimente, bei denen eine temporäre Lichtquelle vorhanden istist nötig.

Bisher wurden an Bord der ISS vier große Experimente Ernten durchgeführt Veggie-01 bis Veggie-04. Im Februar 2018 wurde Veggie um die Veggie Passive Orbital Nutrient Delivery System PONDS, ein System zur effizienten Wasser- und Nährstoffversorgung in einer Schwerelosigkeitsumgebung.

Die PONDS-Einheiten sind so konzipiert, dass sie die Auswirkungen der Mikrogravitation auf die Wasserverteilung abschwächen, den Sauerstoffaustausch erhöhen und ausreichend Raum für das Wachstum der Wurzelzone bieten. Dies ermöglicht den Anbau von mehr Pflanzen, einschließlich größeres Blattgemüse, Obstkulturen und neue Arten von Salat- und Mizuna-Grüns.

Andere Experimente

Nicht alle Experimente zur Herstellung von Lebensmitteln im Weltraum werden an Bord der ISS durchgeführt. Einige davon werden hier auf der Erde oder an noch exotischeren Orten wie dem Mond! Durchgeführt.

Chang'e-4 :
Im Januar 2019 in China Chang'e-4 Mission war der erste Roboter-Mondforscher, der auf der anderen Seite des Mondes landete. Zusätzlich zu einer Reihe wissenschaftlicher Instrumente trug das Lander-Element auch das Lunar Micro Ecosystem - das von 28 chinesischen Universitäten gemeinsam entworfen wurde.

Es bestand aus einem versiegelten Modul von 3 kg, das Kartoffeln, Tomaten usw. enthielt. Arabidopsis thaliana Samen und Seidenraupeneier. Ziel war es zu testen, ob Pflanzen und Insekten in einer Schwerelosigkeitsumgebung zusammenwachsen können. Ein 15. Januar 2019 Es wurde berichtet, dass Baumwollsamen-, Raps- und Kartoffelsamen gekeimt waren, die die ersten Pflanzen waren, die auf dem Mond sprossen.

Neun Tage später wurde das Experiment abgebrochen, als ein plötzlicher Temperaturabfall verursacht durch die Mondnacht und ein Versagen, die Biosphäre warm zu halten, zum Absterben der Sprossen führten. Trotzdem war das Experiment das erste seiner Art und lieferte wertvolle Daten.

EuCROPIS :
Im Dezember 2018 wurde die Deutsches Luft- und Raumfahrtzentrum DLR startete die Produktion von Euglena und kombinierter regenerativer Bio-Lebensmittel im Weltraum EuCROPIS Satellit in erdnahe Umlaufbahn.Diese Mission testete das Pflanzenwachstum in simulierter Schwerkraft unter Verwendung von menschlichem Abfall als Nährstoffquelle.

Der Satellit, der sich drehen sollte, um die Schwerkraft zu simulieren, enthielt zwei Gewächshäuser, die für den Anbau von Tomaten ausgerüstet waren. Zwei Experimente wurden von EuCROPIS durchgeführt, bei denen die Schwerkraft des Mondes und des Mars 16,6% und 38% der Erdgravitation simuliert und die Auswirkungen auf die Pflanze untersucht wurdenWachstum untersucht.

Mondgewächshaus :
In Auftrag gegeben im Jahr 2009, die LGH ist eine hydroponische Pflanzenwachstumskammer und ein Technologie-Demonstrator. Die LGH ist ein Beispiel für a Bioregeneratives Lebenserhaltungssystem BLSS, die ein geschlossenes, nachhaltiges Lebenserhaltungssystem für das Leben und Arbeiten außerhalb der Erde bieten sollen.

Zusätzlich zur kontinuierlichen Versorgung der Astronauten mit Nahrungsmitteln bietet es der Besatzung auch Luftrevitalisierung, Wasserrecycling und Abfallrecycling. Die LGH wurde von Forschern der entworfen und gebaut. Landwirtschaftszentrum für kontrollierte Umwelt der Universität von Arizona UA-CEAC - mit Unterstützung von Goddard Earth Sciences der NASA GES.

Zukünftige Experimente

Derzeit befinden sich mehrere Experimente im Entwicklungsprozess oder diese sind abgeschlossen und warten darauf, an die ISS gesendet zu werden. Es gibt auch Anreizwettbewerbe, um zusätzliche Experimente, Ideen und Strategien anzuregen.

BIOWYSE :
Die Integrierte Biokontaminationskontrolle von Nasssystemen für die Weltraumforschung , entwickelt von der Zentrum für interdisziplinäre Weltraumforschung CIRiS in Norwegen wird verschiedene Methoden untersuchen, um eine nachhaltige und erneuerbare Trinkwasserversorgung für Astronauten sicherzustellen.

Dieses integrierte System dient zur Speicherung von Süßwasser, zur Überwachung auf Anzeichen von Kontamination und zur Dekontamination mit UV-Licht anstelle von Chemikalien. Es kann auch den Grad der bakteriellen Kontamination in verschiedenen feuchten Bereichen innerhalb einer Raumstation überwachenoder Raumschiff.

Dies ist seit ungefähr notwendig 80% des Wassers An Bord der ISS kommt Wasserdampf aus der Luft sowie recyceltes Duschwasser und Urin. Zukünftige Lebensräume, die für das Leben in LEO oder außerhalb der Welt bestimmt sind, müssen ebenfalls Wasser in einem geschlossenen Kreislauf zum Trinken und Bewässern ernten.

Derzeit ist die ISS auf Chemikalien angewiesen, um recyceltes Wasser zu reinigen. Dies ist jedoch auf lange Sicht wahrscheinlich nicht nachhaltig. Ein System, das Kontaminationen in Wasserdampf in der Luft und auf feuchten Oberflächen erkennen kann, ist auch ein guter Vorteil für die Gesundheit der Besatzung undSicherheit.

EDEN ISS :
Im Mai 2015 eine experimentelle Gewächshausanlage wurde in der Antarktis gegründet um eine neue Methode für den Anbau von Pflanzen im Weltraum zu testen. Der Name lautet EDEN ISS ein multinationales Projekt, das 2015 von gestartet wurde 15 Unternehmen und Forschungsinstitute einschließlich des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt und finanziert von der Europäischen Union Horizont 2020 Forschungs- und Innovationsprogramm.

Dieses System kombiniert fortschrittliche Nährstoffversorgung, leistungsstarke LED-Beleuchtung, Bio-Detektion und Dekontamination, um eine Vielzahl von Pflanzen auf engstem Raum zu züchten. Zusätzlich zur Validierung dieses Systemtyps für den Betrieb an Bord der ISS, EDEN ISSwar auch für Anwendungen hier auf der Erde vorgesehen, sofern frische Produkte für überwinternde Besatzungen in der Neumayer Station III in der Antarktis.

OBAM :
Im Februar 2020 wurde die Polytechnische Universität Tomsk und ihre Partner in Zentralrussland kündigte die Erstellung eines Prototyps an für ein Orbitalgewächshaus - bekannt als das Orbital Biological Automatic Module . Mit diesem Gerät können Pflanzen mit minimaler menschlicher Aufsicht im Weltraum gezüchtet und kultiviert werden.

Das OBAM kombiniert intelligente Beleuchtung für beschleunigtes Pflanzenwachstum mit spezialisierter Hydrokultur, automatisierter Bewässerung und Roboterernte. Indisziplinäre Forscher arbeiten auch an einer vergrößerten Version des Prototyps für die ISS, die eine zylindrische Form haben und eine Anbaufläche enthalten wird30 m² groß.

ZEITRAUM :
Abkürzung für Technologie und Innovation für die Entwicklung modularer Geräte in SCalable Advanced Life Unterstützungssysteme für Weltraumerkundungen, dieses dreijährige Programm wird auch von einem Konsortium entwickelt von acht Forschungsinstituten aus sechs europäischen Ländern mit Mitteln der EU Horizont 2020 Programm.

Diese Technologie wird ebenfalls von Forschern von CIRiS entwickelt und dient zum Recycling von Wasser und Nährstoffen für den Anbau von Pflanzen. Wie ihre Vorgänger stützt sie sich auf eine sich drehende Zentrifuge, um die Schwerkraft von Mond und Mars zu simulieren und deren Auswirkungen zu messendie Fähigkeit von Pflanzen, Nährstoffe und Wasser aufzunehmen.

Deep Space Food Challeng e

Die NASA hat eine lange Tradition in der Ausrichtung von Incentive-Wettbewerben, deren Ziel es ist, Lösungen für besondere Herausforderungen zu finden. Angesichts der hohen Priorität, die Lebensmittelproduktionssysteme in den kommenden Jahren haben werden, hat die NASA in Zusammenarbeit mit der Methusalah-Stiftung und die Canadian Space Agency CSA haben sich zusammengeschlossen, um die Deep Space Food Challenge .

als Teil der NASA Centennial Challenge-Programm , t Der Wettbewerb vergibt Geldpreise für die Entwicklung von Technologien oder Systemen für die Lebensmittelproduktion für Langzeitmissionen. Die Gewinner sind diejenigen, die sichere, nahrhafte und appetitliche Lebensmittel liefern können, die nur minimale Ressourcen erfordern und nur minimalen Abfall produzieren.

Der Wettbewerb wurde im Januar 2021 angekündigt und bleibt offen für Bewerbungen bis 30. Juli 2021. NASA wird vergeben ein Preisgeld von bis zu 500.000 US-Dollar für den Gewinn von Vorschlägen amerikanischer Staatsbürger für Phase 1 des Wettbewerbs.

Die kanadische Weltraumbehörde wird a Parallelwettbewerb für teilnehmende kanadische Teams und die Vergabe von Auszeichnungen aus eigener Preisgeldbörse. Teams aus anderen Ländern können ebenfalls teilnehmen und erhalten internationale Anerkennung für ihre Vorschläge, können jedoch keine Geldpreise gewinnen.

Abhängig von den vorgestellten Technologien könnte eine mögliche zweite Phase mit einer Küchendemonstration folgen. Grace Douglas, eine führende Wissenschaftlerin für fortschrittliche Lebensmitteltechnologie am Johnson Space Center der NASA. erklärte die Ziele des Wettbewerbs also :

"Wir müssen Lebensmittel bereitstellen, die den Kalorien- und Ernährungsbedürfnissen unserer Astronauten entsprechen, aber wir möchten noch einen Schritt weiter gehen. Die Vielfalt, Akzeptanz und der Nährstoffgehalt des Lebensmittelsystems können über die bloße Erhaltung des Menschen hinausgehenKörper zur Förderung der psychischen und physiologischen Gesundheit. "

Nach Raum lösen, Nach Erde lösen

Diese Forschung fördert nicht nur innovative Ideen für den Anbau von Nahrungsmitteln im Weltraum und auf anderen Himmelskörpern, sondern zielt auch darauf ab, nachhaltigere Ernährungspraktiken für den Einsatz hier zu Hause zu schaffen. In naher Zukunft wird die Weltbevölkerung voraussichtlich mehr als 10 Milliarden Menschen betragenwird mit zunehmender Dürre, extremem Wetter, Überschwemmungen an der Küste und im Landesinneren sowie Umweltzerstörung zusammenfallen.

Kurz gesagt, unsere Bevölkerung wird anschwellen, während genau die Systeme, auf die wir uns für unser Überleben und unseren Lebensunterhalt verlassen, in Gefahr sind. Um dieser Herausforderung direkt zu begegnen, müssen die Menschen Wege finden, um mehr Menschen auf eine Art und Weise zu ernährendas ist nachhaltig und erhöht nicht unsere Auswirkungen auf die natürliche Umwelt.

Als Morgan Irons, der auch Mitbegründer und Chief Science Officer bei DSE und Research Fellow bei der National Science Foundation NSF, die Carl Sagan Institut und das Norfolk Institute, zusammengefasst :

"Die Bodengesundheit ist untrennbar mit der Gesundheit der Landwirtschaft verbunden und für die Herstellung nahrhafter Lebensmittel, die die Umwelt und die menschliche Gesundheit auf der Erde und im Weltraum fördern, von entscheidender Bedeutung. Ob wir uns auf dem Mond, dem Mars oder einem anderen Planetenkörper befinden, der lokale Boden oder Regolith ist dieseine wertvolle In-situ-Ressource, die verarbeitet und verwendet werden könnte, um widerstandsfähige und anpassungsfähige Lebensräume für das Leben in extremen Umgebungen zu entwickeln, wie z. B. quasi geschlossene agroökologische Systeme. "

Um eine "multiplanetare Spezies" zu werden wie Elon Musk sagt, muss man nicht nur lernen, auf anderen Planeten zu leben. Es bedeutet auch, bessere und nachhaltigere Wege zu finden, um hier auf der Erde bis in die unbestimmte Zukunft zu lebenVielleicht wagen wir uns eines Tages heraus und schlagen anderswo im Kosmos Wurzeln. Die Erde wird immer die Wiege des Lebens sein, wie wir es kennen.

Wenn der Weltraum uns etwas gelehrt hat, ist es, wie selten und kostbar Planeten wie die Erde sind und wie wir es nicht für selbstverständlich halten sollten. Es hat uns auch gelehrt, dass der einzige Weg, den Weltraum jemals zu kolonisieren, darin besteht, unseren Planeten zu verstehenUmwelt und schätzen es für das lebensspendende, lebenserhaltende System, das es ist.

Weiterführende Literatur :

• Habitat Marte
• Die Mars-Gesellschaft
• Deep Space Ecology
• Mars / Grüner Mond wachsen lassen
• NASA - Pflanzen im Weltraum anbauen
• NASA - Experimente: Veggie Pond
• NASA - Deep Space Food Challenge
• NASA - Experimente: Pflanzenlebensraum
• NASA - Experimente: Wahrnehmung der Pflanzengravitation
• NASA - Experimente: Gemüseproduktionssystem
• NASA - Houston Wir haben einen Podcast, Ep. 172: Pflanzen im Weltraum.
• Polytechnische Universität Tomsk - Orbital Biological Automatic Module
• Universität von Hawaii - Hawai'i Space Exploration Analog and Simulation Hi-SEAS