Quelle: Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung 20. September 2023.

20. September 2023 – Das Antarktis-Gewächshaus EDEN ISS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) ist zurück in Bremen nach fünf Jahren auf dem siebten Kontinent in Eis, Kälte und Polarnacht. Zahlreiche Aussaaten mit Ernten von insgesamt rund einer Tonne frischem Gemüse für die Forschung und die Versorgung der Überwinterungscrews der Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) hat das Gewächshaus geleistet. Mit der Rückkehr endet das Projekt EDEN ISS und hinterlässt einen umfangreichen Erfahrungsschatz zum effizienten ertragreichen Betrieb in Isolation. Nun beginnen am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme Instandsetzung, Ausbau und Erneuerung für einen zweiten großen Testlauf mit Blick auf die baldige Rückkehr der Menschheit zum Mond. Das bisher größte Testgewächshaus für den Gemüseanbau in der Raumfahrt soll zukünftig zum Training angehender Mondastronauten genutzt werden.

„Das Gewächshaus EDEN ISS hat über die vergangenen Jahre in der Antarktis demonstriert, wie der zukünftige Pflanzenanbau auf Mond und Mars ohne Erde unter künstlichem Licht aussehen und funktionieren kann. Aber auch für klimatisch anspruchsvolle Regionen unseres Planeten zeigte das Projekt, wie die Versorgung mit frischem Gemüse bei effizientem Ressourceneinsatz gelingt“, sagt Dr. Anke Pagels-Kerp, DLR-Bereichsvorständin Raumfahrt. „Diese wertvollen Erfahrungen wollen wir nun gezielt nutzen. Das Gewächshaus EDEN ISS wird sich in den kommenden Monaten im Zuge des geplanten Umbaus zu EDEN LUNA wandeln. Zukünftig werden dann direkt Astronautinnen und Astronauten den Anbau von Gemüse, Salaten und Kräutern sowie die dahinterstehende Technik und nötige Prozeduren trainieren, integriert in der von DLR und ESA gemeinsam geplanten Test- und Trainingseinrichtung LUNA in Köln.“

Seit Anfang 2018 stand das vom DLR betriebene Gewächshaus EDEN ISS in der Antarktis nur 400 Meter von der deutschen Antarktisstation Neumayer III entfernt. Es war die bisher umfangreichste Langzeiterprobung des bisher größten Testgewächshauses für die anvisierte Nahrungsmittelproduktion auf Mond und Mars. Ein Testgewächshaus das als geschlossenes System von Wetter, Sonne und Jahreszeiten unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide ermöglicht. Dabei konnten die Forschenden vielfältige Erfahrungen sammeln, insbesondere wie die hochintegrierten Anzuchtsysteme unter den extremen Bedingungen funktionieren, wie sich die menschlichen Arbeitsabläufe ideal und zeitsparend integrieren lassen, wie vorhandene Ressourcen ideal eingesetzt werden, wie sich die Mikrobiologie bei Anbau und Ernte gestaltet und wie sich Anbau und Speiseangebot von frischem Gemüse auf das Wohlbefinden der Isolierten Crew während der Überwinterung auswirken.

Abläufe optimiert, Arbeitszeit reduziert
„Mit der Gewächshauserprobung in der Antarktis haben wir eine deutliche Lernkurve verzeichnet. Zum Betriebsbeginn waren noch rund drei Stunden menschliche Unterstützung pro Tag für Wartung und Pflanzenpflege nötig. Über die Projektlaufzeit konnten wir verschieden Einsparpotentiale identifizieren, mit denen zukünftige Astronautinnen und Astronauten 40 Prozent weniger Zeit benötigen, um solch ein Gewächshaus im Betrieb zu halten. Wertvolle Zeit, die sie dann für andere Aktivitäten zur Verfügung haben “, erläutert Dr. Daniel Schubert vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Zudem zeigte sich auch der positive Effekt auf das Wohlbefinden durch die Arbeit mit Pflanzen in rauer Umgebung und Isolation. Wir arbeiten bereits an weiteren Ideen und Konzepten, wie wir die einzigartige Forschungsumgebung Antarktis mit den Erfahrungen aus EDEN ISS für die Raumfahrtforschung nutzen können“, so Schubert weiter.

Eine Tonne Gemüse, Salate und Kräuter
Insgesamt gab es bei EDEN ISS vier Anbaumissionen, wobei eine Saison dazu genutzt wurde, das Gewächshaus zunächst in eine Ruhephase zu versetzen, um es dann aus der Ferne zu starten und zu betreiben. Über den gesamten Zeitraum konnten mehr als eine Tonne (1014 kg) Gemüse, Salate und Kräuter frisch geerntet werden. Salate, Kräuter, Gurken und Tomaten wuchsen von der ersten Mission an erfolgreich im Gewächshaus ebenso Radieschen und Kohlrabi. Eine besondere Herausforderung stellte Paprika dar. Nach einigen Modifikationen und einer neuen Sortenwahl gelang in den letzten zwei Gewächshausjahren auch für diese jeweils eine zufriedenstellende Ernte.

Zuletzt prägte die NASA-Gastwissenschaftlerin Jess Bunchek die Forschung im Gewächshaus EDEN ISS mit ihrer Überwinterungsmission von der sie im Frühjahr 2022 zurückkehrte. Bei ihrer Mission erreichte sie Rekorderträge für Tomaten (92 Kilogramm) und Gurken (76 Kilogramm). Paprika konnte sie immerhin 19 Kilogramm ernten. Ebenso wichtig waren die umfangreiche Daten über die Leistung und Widerstandsfähigkeit des Gewächshausystems, die Gesundheit und Produktion der Pflanzen, deren Umwelt und Mikrobiologie, zur Lebensmittelsicherheit, Ernährung und Psychologie der Besatzung sowie über die benötigten Ressourcen wie Strom und Wasser ebenso wie die benötigte Arbeitszeit. Eine der von ihr durchgeführten Studien befasste sich mit der psychologischen Wirkung von frischem Obst und Gemüse und der Möglichkeit, Pflanzen anschauen und anfassen zu können.

,,In meiner Zeit in der Antarktis hat sich vielfältig gezeigt, wie die Überwinterungscrew es genießt, im Grün der Pflanzen zu arbeiten und nach langen anstrengenden Tagen erfrischende Mahlzeiten aus dem Gewächshaus zu essen, die zudem gesund, sehr schmackhaft, und lebensmittelecht ohne Krankheitsrisiken sind. Das lässt sich auch direkt in der Raumfahrt bei Astronautencrews mit ähnlichen noch kleineren Experimenten beobachten,‘‘ erklärt Bunchek. ,,Für die Zukunft heißt das: Crews auf abgelegenen Missionen sollten die Möglichkeit haben, ihre eigenen Pflanzen anzubauen, um ihre psychische und körperliche Gesundheit zu stärken.“

Im Laufe ihrer Überwinterungsmission hatte Bunchek auch Erfolg beim Anbau verschiedener Pflanzen und Früchte, von denen einige auch schon auf der Internationalen Raumstation ISS gezüchtet wurden, darunter verschieden Senfsorten und Salate. Die „Española Improved“-Chili-Paprika sorgte im Rahmen von Buncheks Mission in der Antarktis für Würze und Vitamin C auf dem Speiseplan. Bunchek baute neben den besonders ertragreichen Tomaten und Gurken auch Bohnen, Erbsen, Blattgemüse, Brunnenkresse, Rucola, Brokkoli sowie Blumenkohl, Mangold, Spinat, Kohlrabi, Pak Choi und Radieschen an. Außerdem züchtete sie verschiedene Kräutersorten, darunter Minze, Basilikum, Petersilie, Schnittlauch, Rosmarin, Thymian und Oregano. Nach ihrer Zeit in der Antarktis widmete sie sich intensiv der Auswertung ihrer Experimente. Mittlerweile ist sie als Mitarbeiterin am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen tätig.

Überwinterungsteams schätzen die frische Versorgung
Vier Jahre lang lieferte das EDEN ISS Gewächshaus frisches Gemüse für die wechselnden Überwinterungscrews und Sommergäste der Neumayer-Station III. Mit einer kleinen Überwinterungsbesatzung und einer langen Isolationszeit ist Neumayer III ein großartiges Analog-Umfeld zum Weltraum für diese Art von Studien. Prof. Dr. Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) erläutert: „Die Antarktis ist der dunkelste, kälteste und windigste Kontinent unseres Planeten. Das ist besonders bei der Überwinterung eine große Herausforderung für die dort arbeitenden und lebenden Menschen. Das Gewächshaus hat neben den durch frisches Gemüse und Kräuter angereicherten Mahlzeiten auch Farbe in das Leben unserer Überwinterungsteams gebracht. Die Forschung daran zeigt: Pflanzliches Leben tut Menschen gut und Innovationen zum Gemüseanbau in extremen Lebensräumen sind zukunftsrelevant. Die Antarktis ist dafür ein ideales Testgebiet. Wir werden auch künftig mit dem DLR an Projekten forschen, die der Raumfahrt, Tiefsee- und der Polarforschung nutzen und damit der Gesellschaft.“

Umbau für das Mondtraining zukünftiger Astronauten
Für den Rücktransport aus der Antarktis war das EDEN ISS Gewächshaus zwischenzeitlich in seine zwei Teilcontainer und rund 1000 einzelne Bauteile des Gewächshauskreislaufs und der hydroponischen Pflanzenzucht zerlegt. Das Gewächshaus wird nun am DLR-Standort in Bremen generalüberholt, mit neuer Technik ausgestattet und so für das Training zukünftiger Mondastronauten vorbereitet. Mitte der 2020er Jahre soll das Gewächshaus am DLR-Standort Köln in die dann neu errichtete LUNA-Halle integriert werden. „Das Gewächshaus EDEN LUNA soll mit dem Umbau zukünftig noch digitaler, vernetzter und ressourcensparender werden, erklärt Schubert. „Zukünftig soll ein robotischer Arm im Gewächshaus die trainierenden Astronauten bei ihrer Arbeit unterstützen und entlasten. Zusätzliche Kameras und ein KI gesteuertes Gewächshausmanagement werden die Überwachung der Pflanzen und ihre Versorgung optimieren. Zudem wird die Aufbereitung von Urin als Nährstofflösung in den Gewächshauskreislauf integriert“, so Schubert weiter. Die Technologie zur Aufbereitung von Urin für den Pflanzenanbau wird dabei vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin bereitgestellt.

Astronautinnen und Astronauten, die zum Mond fliegen, sollen zukünftig in Köln in der Test- und Trainingseinrichtung LUNA auf dem Gelände des DLR in Köln ausgebildet werden. Bau und Inbetriebnahme sind bis zur Mitte des Jahrzehnts geplant. Das dann umgebaute Gewächshaus EDEN LUNA wird sich in diese Forschungseinrichtung einfügen. Die Test- und Trainingseinrichtung LUNA ist ein Gemeinschaftsprojekt des DLR und der Europäischen Weltraumorganisation ESA, die in Köln das Europäische Astronautenzentrum (EAC) betreibt. Am Gewächshausprojekt EDEN LUNA sind die DLR-Institute für Raumfahrtsysteme, für Datenwissenschaften, für Robotik und Mechatronik sowie für Luft- und Raumfahrtmedizin mit verschiedenen Beiträgen beteiligt.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Salat im Weltraum – Die Zukunft der Eigenversorgung in der Raumfahrt

Der Beitrag AWI: Von der Antarktis zum „Mond“ erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

7. Dezember 2021 – Jess Bunchek, NASA-Gastwissenschaftlerin im Gewächshaus EDEN ISS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nähert sich dem Ende ihrer Mission in der Antarktis. Bunchek hat fast ein Jahr lang als Mitglied der 41. Überwinterungsexpedition auf der deutschen Neumayer III-Station gelebt und gearbeitet, die vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) betrieben wird. Sie hat extreme Kälte und neun Wochen Polarnacht überstanden. Ohne Erde und mit künstlichem Licht züchtete sie in dieser Zeit zahlreiche Gemüse- und Kräutersorten. Das vollständig autarke Gewächshaus lieferte eine reichliche Ernte für die monatelang isolierte Überwinterungscrew, darunter Brokkoli, Blumenkohl und Kohlrabi. Der gemeinsame Testlauf von DLR und NASA zeigt eine Perspektive für frische Nahrung bei zukünftigen Missionen zu Mond und Mars sowie für klimatisch anspruchsvolle Regionen auf der Erde.

„Noch nie konnten wir mit EDEN ISS so viele verschiedene Gemüse- und Kräutersorten während einer Überwinterungsmission züchten“, sagt Dr. Daniel Schubert, Leiter des Projekts vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Jess Bunchek hat hier großes Geschick und großen Einsatz gezeigt, so dass wir viele neue Sorten ausprobieren konnten, darunter einige der NASA.“

Reichhaltige Ernte von Mangold bis Oregano
Im Laufe des Jahres hatte Bunchek Erfolg beim Anbau verschiedener Pflanzen und Früchte, von denen einige auch schon auf der Internationalen Raumstation ISS gezüchtet wurden, darunter verschieden Senfsorten und Salate. Die „Española Improved“-Chili-Paprika sorgte im Rahmen von Buncheks Mission in der Antarktis für Würze und Vitamin C auf dem Speiseplan, ebenso wie unter ganz anderen Bedingungen an Bord der Internationalen Raumstation ISS im Rahmen des NASA-Experiments Plant Habitat-04. Bunchek baute auch Tomaten, Gurken, Bohnen, Erbsen, Blattgemüse, Brunnenkresse, Rucola, Brokkoli sowie Blumenkohl, Mangold, Spinat, Kohlrabi, Pak Choi und Radieschen an. Außerdem züchtete sie verschiedene Kräutersorten, darunter Minze, Basilikum, Petersilie, Schnittlauch, Rosmarin, Thymian und Oregano.

„Ich bin erleichtert, wie gut die Pflanzen bisher gewachsen sind“, freut sich die Botanikerin. „EDEN ISS ist einzigartig und bahnbrechend. Wir sammeln eine große Menge an Daten über die Leistung und Widerstandsfähigkeit des Systems, die Gesundheit und Produktion der Pflanzen, deren Umwelt und Mikrobiologie, zur Lebensmittelsicherheit, Ernährung und Psychologie der Besatzung sowie über die benötigten Betriebsmittel wie Strom und Wasser ebenso wie die benötigte Arbeitszeit.“ Ray Wheeler, Senior-Wissenschaftler am Kennedy Space Center der NASA ergänzt: „Wir hoffen sehr, auf Jess‘ Erfahrungen mit EDEN ISS aufzubauen, um ein besseres Verständnis zu erlangen, was für den Anbau von frischen Lebensmitteln auf zukünftigen Missionen zum Mond und Mars erforderlich ist.“

Grünes Habitat trotz Eis, Dunkelheit und Stürmen
Während Buncheks Aufenthalt gab es einige starke Stürme, darunter einen, der die stärksten jemals in der Region gemessenen Winde aufwies. Bei starken Stürmen musste sie in der Station Neumayer III bleiben und konnte nicht nach draußen, um die 400 Meter zum Gewächshaus zu gehen. An solchen Tagen wurde das Gewächshaus EDEN ISS vollständig aus dem Kontrollzentrum am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen überwacht und gesteuert. „Ähnlich wie in der Landwirtschaft müssen wir akzeptieren, dass das Wetter und das Klima die bestimmenden Faktoren sind“, sagt Bunchek. „Das ist genau der Grund, warum ich hier bin, um zu lernen, wie wir Technologien einsetzen können, um unter extremen Bedingungen nahrhaftes Gemüse gedeihen zu lassen – sei es für eine Besatzung im Weltraum oder für Gemeinschaften, die mit dem Klimawandel zu kämpfen haben.“

Eine der von ihr durchgeführten Studien befasst sich mit der psychologischen Wirkung von frischem Obst und Gemüse und der Möglichkeit, Pflanzen anschauen und anfassen zu können. Die NASA-Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS haben bereits ähnliche Umfragen unter der Besatzung durchgeführt und mehrere Studien zum Anbau von Pflanzen in der Veggie-Einheit für Gemüsezucht absolviert. „Wir werden nun in der Lage sein, die Eindrücke der Astronauten auf der Raumstation, die mit Veggie und dem Advanced Plant Habitat arbeiten, mit den Eindrücken der überwinternden Besatzungsmitglieder der Neumayer Station III zu vergleichen, die mit dem EDEN-Gewächshaus interagieren“, so Bunchek. „Mit einer kleinen Überwinterungsbesatzung und einer langen Isolationszeit ist Neumayer III ein großartiges Analog-Umfeld zum Weltraum für diese Art von Studien.“

Überwinterer begeistert von frischem Gemüse
Dr. Tim Heitland, ehemaliger Neumayer-Überwinterer sowie Stationsleiter und heute medizinischer Koordinator am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) ergänzt: „Extreme Kälte, wütende Stürme und die Polarnacht: Die Antarktis ist einer der faszinierendsten Lebensräume auf unserem Planeten. Gleichzeitig ist sie das ideale Testgebiet für den Gemüseanbau unter weltraumähnlichen Bedingungen. Wie viele andere wissenschaftliche Projekte profitiert EDEN ISS von den Ressourcen der Station, und auf der anderen Seite sind die Überwinterungsteams nach wie vor begeistert von der regelmäßigen Versorgung mit frischem Gemüse.“

Bei der Zusammenarbeit mit den Forscherinnen und Forschern aus Deutschland hat Bunchek festgestellt, dass die Unterschiede zwischen den Generationen größer sind als zwischen den Herkunftsländern. „Ich habe viel von meinen Kameraden gelernt, und ich hoffe, dass sie eine wichtige Lebensweisheit von mir gelernt haben: die unendlichen Essenskombinationen mit Erdnussbutter.“ Anfang 2022 wird Jess Bunchek die Antarktis verlassen und nach rund 14 Monaten in die Zivilisation zurückkehren. Als sie nach der Polarnacht zum ersten Mal die Sonne sah, war sie sprachlos. „Es wird verrückt sein, selbst die grundlegendsten Bedingungen wie Regen, Gewitter, Felsen, Erde – und die Nacht – neu zu erfahren und zu erleben, denn mittlerweile befinden wir uns hier in der Antarktis im nicht endenden ‚Polartag‘.“

EDEN ISS: Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel erfordert neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Ein geschlossenes Gewächshaus ist ein vielversprechendes Konzept für zukünftige Missionen zu Mond und Mars. Auf der Erde ermöglicht es von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide. Mit dem Projekt EDEN ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Salat im Weltraum – Die Zukunft der Eigenversorgung in der Raumfahrt

Der Beitrag EDEN ISS: Vielfältige Ernte in Dunkelheit und ewigem Eis erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Neun Wochen Dunkelheit und Kälte bis minus 50 Grad Celsius. Unter den harschen Bedingungen der Antarktis beginnt eine gemeinsame Versuchsreihe der NASA und des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) zur Gemüsezucht auf Mond und Mars. NASA-Gastwissenschaftlerin Jess Bunchek erforscht bis Anfang 2022, wie Astronautinnen und Astronauten zukünftig mit möglichst wenig Zeit- und Energieeinsatz viel Salat, Gurken, Tomaten, Paprika und Kräuter züchten können. Dafür arbeitet sie im DLR-Antarktisgewächshaus EDEN ISS. Sie stellt Gewächshaustechnik und Pflanzensorten auf die Probe. Zudem erfasst sie, wie das grüne Habitat und seine Früchte auf die isolierte Überwinterungscrew im ewigen Eis wirken. Jess Bunchek ist Teil des zehnköpfigen Überwinterungsteams auf der vom Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) betriebenen Neumayer Station III.

Erste Ernte: Salat, Radieschen und Kräuter
„Hier auf dem antarktischen Ekström-Schelfeis beginnt bald die Polarnacht. Allein mit den neun weiteren Mitgliedern der Überwinterungscrew fühlt es sich fast so an, als würden wir auf einem anderen Planeten ganz auf uns allein gestellt sein“, sagt Bunchek. „Es ist faszinierend in dieser lebensfeindlichen Welt das Grün ohne Erde unter künstlichem Licht gedeihen zu sehen.“ Bunchek ist Botanikerin am Kennedy Space Center der NASA, wo sie zuvor vor allem das VEGGIE-Projekt auf der Internationalen Raumstation (ISS) unterstützt hat. Nach einer technischen Überholung der Forschungsplattform EDEN ISS durch das DLR-Team konnte sie in den vergangenen Wochen die ersten Samen einsäen. Vor einigen Tagen folgte die erste Ernte von Salat, Radieschen und verschiedenen Kräutern.

NASA-Samen und neues Nähstoff-Versorgungs-System
In der Antarktis kommen besonders robuste Sorten zum Einsatz, die vom EDEN-ISS-Projektteam sowie bei Experimenten im Kennedy Space Center und im Rahmen des VEGGIE-Projekts auf der ISS ausgewählt wurden. So ist es auch Ziel der DLR/NASA-Mission, das Wachstum und den Ertrag der Sorten unter den Bedingungen des Antarktisgewächshauses zu erfassen und zu vergleichen. Zudem rückt in den Fokus, welche Mikroben mit der Pflanzenzucht im Gewächshaus gedeihen. Die NASA wird im EDEN-ISS-Modul auch ein Konzept zur Pflanzenbewässerung testen, das unter Schwerelosigkeit wie auf der Internationalen Raumstation funktionieren kann. Das System hält und transportiert das Wasser durch eine passive Methode zu den Pflanzen. „Dies ermöglicht einen direkten Vergleich mit den bisher bei EDEN ISS aktiv aeroponisch befeuchteten Pflanzen“, sagt Dr. Ray Wheeler, Pflanzenphysiologe am Kennedy Space Center. Bei der aeroponischen Bewässerung, werden die Wurzeln der Pflanzen ohne Erde regelmäßig mit einer Nährstofflösung besprüht.

Crew-Zeit, ein kostbares Gut
Säen, ernten, pflegen, putzen, warten, kalibrieren, reparieren und wissenschaftliche Tätigkeiten. Mit einem achtseitigen Spezialwürfel zur Zeiterfassung registriert Bunchek jede Sekunde ihrer Tätigkeiten im Antarktisgewächshaus. Denn Crew-Zeit wird bei späteren Missionen zu Mond und Mars ein kostbares Gut sein. „In einem ersten Testlauf des Gewächshauses während der Mission 2018 hatten wir festgestellt, dass der Betrieb noch zu viel Zeit in Anspruch nimmt“, erklärt EDEN-ISS-Projektleiter Dr. Daniel Schubert vom Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Nun arbeiten wir daran Abläufe und Prozeduren zu optimieren. Wir haben viel über die Handhabung eines Gewächshauses unter Extrembedingungen gelernt. Das setzen wir mit der jetzigen gemeinsamen DLR/NASA-Mission voll um.“ Neben der Zeit der Crew steht deren Wohlbefinden im Fokus. Regelmäßig beantworten die Überwinterer Fragen zu ihren Essgewohnheiten oder wie die Pflanzen auf die Stimmung wirken. Wir hoffen, unser Verständnis für die Versorgung mit Pflanzen und frischer Nahrung für Besatzungen in abgelegenen, isolierten Umgebungen wie Neumayer III und letztendlich für den Weltraum zu verbessern“, sagt Wheeler.

Acht Monate in Isolation
Am 19. Januar erreichte Jess Bunchek mit dem Forschungsschiff Polarstern den antarktischen Kontinent. Seit dem 19. März ist die zehnköpfige Überwinterungscrew auf der vom Alfred-Wegener-Institut betriebenen Neumayer Station III auf sich allein gestellt. „EDEN ISS ist in vielerlei Hinsicht eine Bereicherung für die Crew. Ich weiß aus meiner eigenen Überwinterungserfahrung, wie sehr einem frische Lebensmittel fehlen können. Dabei geht es nicht nur um den Geschmack. Hinzu kommen die Gerüche, die Farben und die faszinierende Tatsache, dass in unwirtlicher Umgebung etwas wächst“, sagt Dr. Tim Heitland, Medizinischer Koordinator und Operations Manager beim AWI. „Deshalb gibt es in den Überwinterungsteams auch immer wieder Freiwillige, die bei der Aufzucht und Ernte der Pflanzen helfen“. Am 21. Mai beginnt dieses Jahr die Polarnacht an der Neumayer Station III. Erst ab dem 23. Juli werden wieder erste Sonnenstrahlen auf die Station scheinen. Forschende der Sommersaison und neue Versorgungsgüter werden gegen Anfang November die Isolation der diesjährigen Überwinterungscrew beenden.

In den sozialen Medien lassen sich die Aktivitäten im Antarktisgewächshaus EDEN ISS über den Hashtag #MadeInAntarctica verfolgen. Das Antarktisgewächshaus ist mit Kanälen auf Facebook und Instagram vertreten sowie mit einer Bildgalerie auf Flickr. Im Blog schreibt Jess Bunchek über ihre persönlichen Eindrücke zur Antarktismission. Mit einem neuen Tool können die Pflanzen des EDEN-ISS-Gewächshauses in der Antarktis beobachtet werden. Jeden Tag ermöglichen die Bilder von 34 Kameras zu verfolgen, wie die Pflanzen wachsen.

EDEN ISS: Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel erfordern neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Ein geschlossenes Gewächshaus ist ein vielversprechendes Konzept für zukünftige Missionen zu Mond und Mars. Auf der Erde ermöglicht es von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide. Mit dem Projekt EDEN ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung. In der ersten umfangreichen Überwinterungsforschungskampagne 2018 hatte das Gewächshaus in neuneinhalb Monaten insgesamt 268 Kilogramm Nahrung auf nur 12,5 Quadratmetern produziert. Darunter waren unter anderem 67 Kilogramm Gurken, 117 Kilogramm Salat und 50 Kilogramm Tomaten. Als Ergebnis der Forschungsarbeiten entstand ein neues Gewächshaus-Konzept für die zukünftige Raumfahrtmissionen.

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• Gemüsezucht in der Antarktis für Mond und Mars (23. August 2019)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Salat im Weltraum – Die Zukunft der Eigenversorgung in der Raumfahrt

Der Beitrag NASA-Samen keimen in DLR-Gewächshaus EDEN ISS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Seit 2018 steht das Gewächshaus EDEN ISS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) in der Antarktis, um für die Nahrungsmittelproduktion der Zukunft in Wüsten und kalten Regionen zu forschen sowie die Möglichkeiten frischer Ernährung unter den lebensfeindlichen Bedingungen auf Mond oder Mars. Für die Überwinterung 2021 wird nun die Pflanzenwissenschaftlerin Jess Bunchek vom Kennedy Space Center der NASA als Gastforscherin des DLR ein Jahr im ewigen Eis mit der Gemüsezucht ohne Erde und unter künstlichem Licht verbringen. Dabei ist sie Teil der Überwinterungscrew der vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) betriebenen Antarktisstation Neumayer III.

Nach monatelangem Training wird die Crew am 20. Dezember 2020 an Bord des AWI-Forschungsschiffs Polarstern von Bremerhaven aus in See stechen, um nach einer rund einmonatigen Non-Stop-Reise über den Atlantik Ende Januar die Antarktis zu erreichen. Zuvor befindet sich die Crew in Quarantäne, um COVID-19-Erkrankungen an Bord auszuschließen.

„EDEN ISS ist ein einzigartiges Projekt. Es gibt weltweit nur wenige andere Einrichtungen wie diese“, sagt NASA-Wissenschaftlerin Jess Bunchek, die derzeit für das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme tätig ist. „Noch einzigartiger ist es aufgrund des extremen Klimas und des Überwinterungsaspekts. Diese Zusammenarbeit zwischen DLR und NASA soll dazu beitragen, den Entwurf eines zukünftigen Mond- oder Marsgewächshauses und die Anforderungen an die Unterstützung der Astronautenbesatzung mitzugestalten.“

Umfangreiche Vorbereitung
Am Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme lernte sie die nötigen Grundlagen, um das Antarktisgewächshaus in der Polarnacht nur digital verbunden mit dem Kontrollzentrum im Institut betreiben zu können. Dort werden Systemdaten sowie das Pflanzenwachstum digital überwacht und es ist zudem möglich etwa bei antarktischen Stürmen übergangsweise das Gewächshaus für wenige Tage ganz aus der Ferne zu betreiben. „Mit Jess Bunchek und der damit verbundenen Kooperation mit der NASA haben wir nun die einzigartige Chance die Forschung im EDEN ISS Gewächshaus weiterzuführen und auf ein neues Level zu bringen. Das anspruchsvolle Forschungsprogramm ist ein wichtiger Meilenstein für die zukünftige Errichtung eines Gewächshausmoduls innerhalb einer internationalen Mondstation und für die Perspektive bemannter Marsmissionen“, sagt EDEN ISS-Projektleiter Dr. Daniel Schubert. Im Rahmen der Zusammenarbeit werden in der Antarktis einige Salate und Gemüsesorten gezüchtet, die die NASA bereits auf der Internationalen Raumstation ISS auf ihre Weltraumtauglichkeit getestet hat.

Dazu bereitete sich Jess Bunchek umfangreich mit der neuen zehnköpfigen Überwinterungscrew auf die extremen Verhältnisse in der Antarktis vor, wobei sie unter anderem einen Gletscherkurs in den Alpen und einen Brandschutzkurs absolvierte. „Die Vorbereitung ist alles“, unterstreicht Bunchek. „Ich denke, was an der Station Neumayer III so interessant ist, ist unsere Vorbereitungszeit. Sie ist lang im Vergleich zu anderen Stationen, zum Teil deshalb, weil das AWI sicherstellen will, dass das Überwinterungsteam die richtige Zusammensetzung hat. Aber auch, weil wir den ganzen Winter über isoliert sein werden, müssen wir auf jede Situation vorbereitet sein.“

Corona-bedingt per Schiff auf den Südkontinent
Die Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts wird dieses Jahr ausschließlich auf dem Seeweg versorgt. Das Forschungsschiff Polarstern bringt – wie üblich – Material und Treibstoff in die Antarktis. Corona-bedingt reisen aber diese Saison auch alle Menschen, die an der Station arbeiten, per Schiff auf den Südkontinent. Um den 20. Januar 2021 herum ist der Anlauf der Polarstern in der Atkabucht geplant. Dann können die mitfahrenden 25 Menschen an der Neumayer-Station ihre Arbeit aufnehmen: AWI-Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen warten die Observatorien für Luftchemie, Geophysik und Meteorologie und tauschen sich mit den alten und den neuen Überwinterungsteams über die Langzeitmessungen aus. Technikerinnen und Techniker kümmern sich darum, dass die Station als Infrastruktur funktionstüchtig bleibt.

EDEN ISS: Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel erfordern neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Für Wüsten und Gebiete mit tiefen Temperaturen wie auch bei Weltraummissionen zu Mond und Mars ermöglicht ein geschlossenes Gewächshaus von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide.

Mit dem Projekt EDEN-ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung. In der ersten umfangreichen Überwinterungsforschungskampagne hatte das Gewächshaus in neuneinhalb Monaten insgesamt 268 Kilogramm Nahrung auf nur 12,5 Quadratmetern produziert, unter anderem 67 Kilogramm Gurken, 117 Kilogramm Salat und 50 Kilogramm Tomaten. Als Ergebnis der Forschungsarbeiten entstand ein erstes neues Gewächshaus-Konzept für die zukünftige Raumfahrtmissionen.

Für weitere Informationen lesen Sie das vollständige Interview mit Jess Bunchek, in dem sie über ihre Heimat USA, ihre Vorbereitungen in Deutschland während der Corona-Pandemie, die Weihnachtsfeiertage auf See und das kommende Abenteuer auf dem eisigsten Kontinent der Welt spricht: Interview: Antarktisreise zur Erprobung von Gewächshaustechnologien

Verwandte Meldung bei Raumfahrer.net:

• Gemüsezucht in der Antarktis für Mond und Mars (23. August 2019)

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Salat im Weltraum – Die Zukunft der Eigenversorgung in der Raumfahrt

Der Beitrag Gastwissenschaftlerin im DLR-Gewächshaus EDEN ISS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Quelle: DLR.

Die Nahrungsmittelproduktion der Zukunft in Wüsten und kalten Regionen sowie unter den lebensfeindlichen Bedingungen zukünftiger Raumfahrtmissionen zum Mond oder Mars ist Forschungsantrieb für das vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) geleitete Antarktis-Gewächshaus-Projekt EDEN-ISS. Ein Jahr verbrachte DLR-Wissenschaftler Paul Zabel im ewigen Eis mit der Gemüsezucht ohne Erde und unter künstlichem Licht. Dabei war er Teil der Überwinterungscrew der vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) betriebenen Antarktisstation Neumayer III. Die Crew erprobte den Anbau unter für Pflanzen und Menschen lebensfeindlichen Bedingungen. Am 23. August 2019 hat das EDEN-ISS-Team nun die Ergebnisse des Projekts präsentiert. Die Forscher waren erstaunt, dass sie mit deutlich weniger Energie auskamen und eine so umfangreiche Ernte einfuhren, die zudem sichtbar das Wohlbefinden und die Stimmung des Überwinterungsteams stärkte. Der Arbeitsaufwand für Betreuung und Wartung müssen aber noch deutlich gesenkt werden, um zukünftig wertvolle Astronautenzeit zu sparen. Der Betrieb des Antarktisgewächshauses geht derzeit weiter und ist offen für Forschungsgruppen weltweit. Aus den Ergebnissen und Erfahrungen des EDEN-ISS-Projekts ist ein neues Gewächshauskonzept für Mond und Mars entstanden: Entfaltbar und kompakt für den Start mit einer Falcon-9-Rakete.

„Für zukünftige astronautische Langzeitmissionen müssen Nahrungsmittel vor Ort angebaut werden. EDEN-ISS hat die Machbarkeit eines Weltraumgewächshauses in der Antarktis bewiesen und damit gezeigt, dass diese Technik auch für die Nahrungsmittelproduktion auf Mond und Mars eingesetzt werden kann“, sagt Prof. Hansjörg Dittus, DLR-Vorstand für Raumfahrtforschung und -technologie. „Das jetzt vorgestellte Konzept für ein Weltraumgewächshaus ist eine wertvolle Grundlage, auf der wir weitere Forschungsarbeit aufbauen wollen.“

Genug Nahrung für sechsköpfige Crew
„In einem Jahr Antarktis mit unserem Gewächshaus haben wir sehr anschaulich gesehen, wie sich auf kleinstem Raum genug Nahrung generieren lässt, um die Verpflegung einer sechsköpfige Crew mit einem Drittel frisch angebauter Lebensmittel zu kombinieren“, sagt EDEN-ISS-Projektleiter Dr. Daniel Schubert vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. Das ist eine sinnvolle Ergänzung der Grundnahrungsmittel, die von der Erde mitgebracht werden. „Insgesamt haben wir in neuneinhalb Monaten 268 Kilogramm Nahrung auf nur 12,5 Quadratmetern produziert, dabei unter anderem 67 Kilogramm Gurken, 117 Kilogramm Salat und 50 Kilogramm Tomaten“, resümiert DLR-Überwinterer Dr. Paul Zabel. „Der Geschmack des frischen Gemüses und dessen Geruch haben einen bleibenden Eindruck bei der Überwinterungscrew hinterlassen und sich sichtbar positiv auf die Stimmung im Team über die lange Zeit der Isolation ausgewirkt“. Ein Zusammenhang, der auch psychologisch erforscht wird.

Der gefrorene Kontinent Antarktis zählt zu den spannendsten Forschungsregionen der Welt. „Wir gewinnen dort vor allem Daten über die globalen Klimaänderungen und die antarktische Lebensvielfalt. Das Gewächshaus ist jedoch ein hervorragendes Beispiel dafür, wie wir an der Neumayer-Station III auch an weiteren wichtigen Fragen der Zukunft forschen können. Wir haben schließlich vieles mit der Raumfahrt gemeinsam, wenn wir in für Menschen lebensfeindliche Regionen gelangen, um neue Erkenntnisse zu gewinnen. Gleichzeitig hat die dauerhafte Versorgung mit frischem Obst und Gemüse auch in diesem Jahr wieder einen sehr positiven Nebeneffekt für unsere Überwinterungscrew“, sagt Prof. Antje Boetius, Direktorin des Alfred-Wegener-Instituts, die sich bei einem Aufenthalt an der Station selbst vom Geschmack eines saftigen Riesenradieschens aus dem Gewächshaus überzeugen konnte. Der Anbau von Gemüse sei deshalb grundsätzlich auch interessant für zukünftige Missionen des Forschungseisbrechers Polarstern.

Die Leistungsaufnahme des Gewächshauses während der antarktischen Analogmission betrug im Durchschnitt 0,8 Kilowatt pro Quadratmeter Anbaufläche und war damit weniger als halb so groß wie bisher für Weltraumgewächshäuser mit 2,1 Kilowatt pro Quadratmeter angenommen. „Dies ist ein wichtiger Aspekt für einen späteren Weltraumbetrieb und lässt uns zuversichtlich in die Zukunft dieser Idee schauen“, so Projektleiter Schubert.

Drei bis vier Stunden benötigte Zabel durchschnittlich pro Tag für den Anbau der Pflanzen: „Etwa zwei Drittel der Zeit war ich mit Betrieb und Wartung der Gewächshaustechnik beschäftigt, ein weiteres Drittel benötigte ich für Aussaat, Ernte und Pflege. Für ein zukünftiges Weltraumgewächshaus muss der Aufwand wertvoller Astronautenzeit noch deutlich reduziert werden.“ Hinzu kam die für Experimente benötigte Zeit von ungefähr vier bis fünf Stunden pro Tag. Das aeroponische Anbausystem, sprich mit Nährlösung ohne Erde, ließ die Pflanzen gut gedeihen. Einige Pumpen bereiteten zwischenzeitlich Schwierigkeiten und die Biofilme in den Nährstofftanks waren unerwartet stark, was aber behoben werden konnte.

Neues Gewächshauskonzept für Mond und Mars
Als Ergebnis haben die Wissenschaftler des EDEN-ISS-Projekts nun ein neues Designkonzept für ein Weltraumgewächshaus entworfen. Dieses Gewächshaus ist für einen Start mit einer Falcon 9-Rakete konzipiert und entfaltbar, um mit ausreichend Raum auf Mond und Mars Nahrung für die Astronauten bereitzustellen. „Die Anbaufläche beträgt rund 30 Quadratmeter und ist damit fast dreimal so groß wie im Antarktis-Gewächshauscontainer. Mit diesem System lassen sich rund 90 Kilogramm frische Nahrung pro Monat züchten, was bei einer Präsenz von sechs Astronauten einem halben Kilogramm Frischgemüse pro Tag und Astronaut entspricht“, erklärt Schubert.

Das Konzept kann darüber hinaus mit einem Biofilter‐System (C.R.O.P.) verbunden werden. Sein Zweck ist es, aus Bioabfällen und Urin eine direkt zu verwendende Düngemittellösung zur Pflanzenzucht herzustellen. Damit wird das Gewächshauskonzept zu einem fast vollständigen bio-regenerativen Lebenserhaltungssystem für zukünftige Habitate. Das Konzept ist die Grundlage für weitere Forschungsarbeiten.

Ferngesteuert aus dem Schlaf geweckt
Nach der Rückkehr Paul Zabels nach Deutschland, lag das Antarktis-Gewächshaus zunächst im „Schlafmodus“, nachdem das DLR-Team vor Ort alle Systeme im Januar 2019 gewartet hatte und der Container komplett überholt wurde. Anfang Mai weckten die Bremer Forscher dann das System ferngesteuert aus seinem Schlaf und ließen es hochfahren. Eine zuvor eingebrachte Aussaat begann zu gedeihen. „Dieser Schritt diente der Erprobung eines weiteren Raumfahrtszenarios. Denn ein potenzielles Gewächshaus wird voraussichtlich bereits vor den Astronauten eintreffen und idealerweise bereits ferngesteuert seinen Betrieb aufnehmen“, erläutert DLR-Forscher Schubert. „Der Probelauf war ein voller Erfolg. Nun betreibt die aktuelle AWI-Überwinterungscrew das Gewächshaus weiter, mit kräftiger Unterstützung aus dem Bremer Kontrollzentrum, von wo aus wir so viel wie möglich aus der Ferne überwachen. Für einen minimalen Aufwand der Crew mit möglichst einfachen Abläufen bewähren sich derzeit die im vergangenen Jahr entwickelten Prozeduren.“

NASA schickt Salatsamen
Mittlerweile steht das EDEN-ISS-Gewächshaus auch anderen Forschungsgruppen weltweit offen, die in der Antarktis Pflanzenzucht-Experimente durchführen möchten. „Als einer der ersten neuen Kooperationspartner hat bereits die amerikanische Weltraumagentur NASA original NASA-Salatsamen geschickt, wie sie auch auf der Internationalen Raumstation ISS kultiviert werden und nun bei uns in der Antarktis gedeihen“, ergänzt Schubert.

EDEN-ISS: Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel fordern neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Für Wüsten und Gebiete mit tiefen Temperaturen wie auch bei Weltraummissionen zu Mond und Mars ermöglicht ein geschlossenes Gewächshaus von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide. Mit dem Projekt EDEN-ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung.

EDEN-ISS wird in Zusammenarbeit mit dem Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) im Rahmen einer Überwinterungsmission auf der deutschen Neumayer-Station III in der Antarktis realisiert. Damit das Gewächshaus in der Antarktis funktioniert, arbeiten unter der Leitung des DLR zahlreiche weitere internationale Partner in einem Forschungskonsortium zusammen: Wageningen University and Research (Niederlande), Airbus Defense and Space (Deutschland), LIQUIFER Systems Group (Österreich), National Research Council (Italien), University of Guelph (Kanada), Enginsoft (Italien), Thales Alenia Space Italia (Italien), AeroCosmo (Italien), Heliospectra (Schweden), Limerick Institute of Technology (Irland), Telespazio (Italien) sowie die University of Florida (USA). Finanziert wird das Projekt aus Mitteln des Europäischen Forschungsrahmenprogramms Horizon 2020 unter der Projektnummer 636501.

Diskutieren Sie mit im Raumcon-Forum:

• Salat im Weltraum – Die Zukunft der Eigenversorgung in der Raumfahrt

Der Beitrag Gemüsezucht in der Antarktis für Mond und Mars erschien zuerst auf Raumfahrer.net.