Bei der NASA geht es 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, Lebensmittel anzubauen. Wissenschaftler von Kennedy Advanced Life Support Research arbeiten am Prototype Lunar / Mars Greenhouse Project, um diese Herausforderung zu meistern.
Beim Prototype Lunar / Mars Greenhouse Project (PLMGP) geht es darum, Gemüse für Astronauten während längerer Aufenthalte auf dem Mond, auf dem Mars oder überall dort anzubauen, wo es nicht von der Erde aus wieder versorgt werden kann. Über den Anbau von Nahrungsmitteln hinaus soll das Projekt verstehen, wie Nahrungsmittelanbausysteme auch Teil lebenserhaltender Systeme sein können.
"Der Ansatz verwendet Pflanzen, um Kohlendioxid zu schrubben und gleichzeitig Nahrung und Sauerstoff bereitzustellen." - Dr. Ray Wheeler
„Wir arbeiten mit einem Team von Wissenschaftlern, Ingenieuren und kleinen Unternehmen an der Universität von Arizona zusammen, um ein System mit geschlossenem Regelkreis zu entwickeln. Bei diesem Ansatz werden Pflanzen verwendet, um Kohlendioxid zu schrubben und gleichzeitig Nahrung und Sauerstoff bereitzustellen “, sagte Dr. Ray Wheeler, leitender Wissenschaftler in der Kennedy Advanced Life Support Research.
Der Prototyp selbst ist ein aufblasbares, einsetzbares System, das Forscher als bioregeneratives Lebenserhaltungssystem bezeichnen. Während des Anbaus von Pflanzen recycelt das System Wasser, recycelt Abfall und revitalisiert die Luft.
Das System ist hydroponisch, daher wird kein Boden benötigt. Wasser, das entweder auf Missionen mitgebracht oder vor Ort gesammelt wird - beispielsweise auf dem Mond oder auf dem Mars -, ist mit Nährsalzen angereichert und fließt kontinuierlich durch Pflanzenwurzelsysteme. Die Luft im System wird ebenfalls recycelt. Astronauten atmen Kohlendioxid aus, das Pflanzen aufnehmen. Durch die Photosynthese produzieren die Pflanzen Sauerstoff für die Astronauten.
"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 Landwirtschaftszentrums für kontrollierte Umwelt an der Universität von Arizona. "Das gesamte System des Mondgewächshauses repräsentiert in geringem Maße die biologischen Systeme, die hier auf der Erde existieren."
"Das gesamte System des Mondgewächshauses repräsentiert in geringem Maße die biologischen Systeme, die hier auf der Erde existieren." - Dr. Gene Giacomelli
Ein wesentlicher Teil eines solchen Systems besteht darin, zu wissen, was Astronauten mitbringen müssen und welche Ressourcen sie an ihrem Ziel finden können. Dazu gehört, welche Art von Pflanzen und Samen benötigt wird und wie viel Wasser verfügbar sein könnte, sobald Astronauten ihr Ziel erreichen. Methoden zur Wassergewinnung auf dem Mars oder dem Mond werden ebenfalls erforscht und entwickelt.
Selbst wenn das notwendige Wasser vor Ort auf Mars und Mond gefunden werden kann, bedeutet dies kaum, dass dies einfache Orte sind, an denen Lebensmittel angebaut werden können. Astronauten müssen vor Strahlung geschützt werden, ebenso Pflanzen. Diese Gewächshauskammern müssten unterirdisch vergraben werden, so dass auch spezielle Beleuchtungssysteme erforderlich sind.
"Es ist uns gelungen, mit elektrischer LED-Beleuchtung (Light Emitting Diode) Pflanzen zu züchten", sagte Dr. Wheeler. "Wir haben auch Hybride mit natürlichem und künstlichem Licht getestet." Sonnenlicht könnte mit Lichtkonzentratoren eingefangen werden, die die Sonne verfolgen und das Licht dann mithilfe von Glasfaserbündeln in die Kammer leiten.
Diese Systeme sind nicht die erste Erfahrung der NASA beim Anbau von Pflanzen im Weltraum. Experimente an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) waren ein wichtiger Teil der Forschung zur Pflanzenproduktion in nicht-terrestrischen Umgebungen. Das Veggie Plant Growth System war der erste Versuch der NASA, und Astronauten ernteten erfolgreich Salat aus diesem System.
Die Erde verfügt über gut etablierte Systeme zur Erhaltung des Lebens, und bei diesem Projekt geht es darum, einen Teil davon an entfernte Ziele im Weltraum zu bringen.
"Ich finde es interessant zu bedenken, dass wir unsere irdischen Gefährten mitnehmen", sagte Wheeler. "Es gibt zwar Möglichkeiten, dies in Bezug auf Stauung und Nachschub zu umgehen, aber es wäre nicht so nachhaltig." Die Gewächshäuser bieten einen autonomeren Ansatz für die Langzeiterkundung auf dem Mond, dem Mars und darüber hinaus. “
