NASA – National Aeronautics and Space Administration

Im Gegensatz zu den Reisenden auf der Erde, die die Annehmlichkeiten von Imbissbuden und Fast-Food-Restaurants genießen können, sind die Verpflegungsmöglichkeiten für Raumfahrer begrenzt.
Während sich die Astronauten der NASA darauf vorbereiten, die Vision für die Erforschung des Weltraums mit immer längeren Missionen zu erfüllen, versuchen Wissenschaftler, einen Weg zu finden, wie sie ihre eigene Nahrung anbauen können.
Pflanzen bieten eine vielversprechende Lösung für die Versorgung von Astronauten, die Tausende von Meilen von der Erde entfernt sind. Sie könnten Pflanzen anbauen, die nicht nur eine gesunde Ernährung ergänzen, sondern auch giftiges Kohlendioxid aus der Luft in ihrem Raumschiff entfernen und lebenserhaltenden Sauerstoff erzeugen.
Bild links: Radieschen sind eine der Pflanzenarten, die Forscher für den möglichen Einsatz als Nahrungspflanze bei Langzeitmissionen untersuchen. Credit: NASA/KSC
Da das Space Shuttle und sogar die Expeditionen zur Internationalen Raumstation nur von relativ kurzer Dauer sind, kommen die Astronauten mit physikalischen und chemischen Formen der Lebenserhaltung gut zurecht. Für künftige Langzeitmissionen und Kolonien auf dem Mond oder dem Mars sehen Wissenschaftler jedoch mehrere Vorteile in einem Lebenserhaltungssystem mit einer biologischen Komponente (z. B. Pflanzen), das als „bioregeneratives Lebenserhaltungssystem“ bezeichnet wird.
„Wenn man sich ständig mit Lebensmitteln versorgen und diese liefern muss, wird das sehr viel kostspieliger als die Produktion eigener Lebensmittel“, sagt Ray Wheeler, Pflanzenphysiologe am Space Life Sciences Lab des Kennedy Space Center. „
Aber die Entwicklung eines solchen Systems ist nicht so einfach, wie ein paar Früchte, Gemüse und Weizen im Weltraum oder auf fernen Planeten zu pflanzen.
„Das ist keine Sache, mit der man schnell anfangen kann“, sagt Wheeler. „Man sagt nicht plötzlich: ‚Wir brauchen ein bioregeneratives System für den Mond, weil wir dort 12 Monate oder fünf Jahre bleiben wollen.‘ Es dauert lange, diese Systeme aufzubauen und zu bewerten“
Die Wissenschaftler untersuchen, wie sich unterschiedliche Mengen der drei Faktoren Licht, Temperatur und Kohlendioxid auf das Pflanzenwachstum auswirken. Ein vierter Faktor ist die Art und Sorte der Pflanzen.
In geschlossenen Pflanzenwachstumskammern am KSC wachsen Radieschen, Salat und grüne Zwiebeln „hydroponisch“ in einer mit Nährstoffen angereicherten Flüssigkeit. Licht, Temperatur und Kohlendioxidgehalt werden sorgfältig kontrolliert. Die Wissenschaftler vergleichen, wie Pflanzenarten zusammen in „Mischkulturen“ und einzeln in „Monokulturen“ wachsen.
Bild rechts: Der Pflanzenphysiologe Ray Wheeler prüft Zwiebeln, die in Hydrokultur angebaut werden. Die anderen Pflanzen sind Kopfsalat (links) und Radieschen (rechts). Credit: NASA/KSC
Warum ist das wichtig? Erstens geben einige Pflanzen chemische Verbindungen ab, die ihre Nachbarn vergiften können und so den Weg für die Ausbreitung der aggressiven Pflanze freimachen.
„Bei Nutzpflanzen ist das nicht üblich. Man sieht keine Probleme mit invasivem Salat, der überall wächst“, sagt Wheeler mit einem Lächeln. „Aber wir wollen es bestätigen.“
Außerdem können einige Pflanzen Nährstoffe aggressiver nutzen als andere. Einige Arten könnten zum Beispiel sehr viel Stickstoff verbrauchen, was für sich genommen in Ordnung wäre, aber anderen Arten den Nährstoff entziehen würde.
Ein weiteres Problem ist die Konkurrenz der Pflanzen um Licht, je nachdem, wie sie wachsen. Wenn eine Art höher wächst und sich weiter ausbreitet als die Art neben ihr, kann die größere Pflanze das Licht der kleineren Pflanzen blockieren.
Abgesehen von diesen Umweltvariablen untersuchen die Wissenschaftler die Auswirkungen verschiedener Beleuchtungsarten auf die Pflanzen, um festzustellen, welche Farbe ihr Wachstum am besten fördert. Ein weiterer Faktor ist der atmosphärische Druck.
Bild links: Arabidopsis-Pflanzen erscheinen unter rotem und grünem Licht, das von Leuchtdioden erzeugt wird, violett. Die Wissenschaftler untersuchen das Pflanzenwachstum unter verschiedenen Lichtbedingungen. Credit: NASA/KSC
„Wir wollen sehen, wie sich die Pflanzen verhalten, wenn wir den Druck in ihrer Umgebung verringern, so dass er eher dem der Oberfläche entspricht“, erklärt Wheeler. „Einige Vorteile eines niedrigeren Drucks wären ein größerer Spielraum bei der Wahl des Strukturmaterials, eine bessere Sichtbarkeit, weil man keine so dicke Abdeckung bräuchte, und weniger Lecks.“
In der Vision für die Weltraumforschung blickt die NASA bereits auf eine Zukunft auf dem Mond, dem Mars und darüber hinaus. Unter anderem dank der heutigen biowissenschaftlichen Forschung werden die Astronauten von morgen vielleicht ein effizienteres Lebenserhaltungssystem genießen können – und frisch angebaute Lebensmittel.