Quelle: Leibniz Universität Hannover 8. Dezember 2023.

8. Dezember 2023 – Wie „Nahrung aus der Luft“ nicht nur auf der Erde, sondern auch im Weltall eine Zukunft haben könnte, zeigt das studentische Projekt „Glücksklee“ der Leibniz Universität Hannover (LUH) bei Herrenhausen Late. Der Vortrag am Mittwoch, dem 13. Dezember 2023, beginnt um 20.30 Uhr im Xplanatorium Herrenhausen, Alte Herrenhäuser Straße 5, 30419 Hannover. Die Veranstaltung ist öffentlich, der Eintritt ist frei, eine Anmeldung ist nicht erforderlich. Der Vortrag im Rahmen von Herrenhausen Late ist eine Kooperation der VolkswagenStiftung und der LUH (Referat für Kommunikation und Marketing).

Unter dem Titel „Erbsenzählen im Weltraum? Das Experiment Glücksklee“ geben zunächst Dr. Natalija Hohnjec und Prof. Dr. Helge Küster vom Institut für Pflanzengenetik der LUH eine Einführung in die Welt der Knöllchensymbiose. Anschließend stellen die Studierenden Justin Sondheim, Elsa Culemann und Dominik Woiwode aus dem Glücksklee-Team ihr Projekt vor.

Das Projekt „Glücksklee“
„Glücksklee“ ist ein interdisziplinäres Team aus zehn Studierenden. Außer der Pflanzenbiotechnologie sind auch die Bereiche Maschinenbau und Informatik zur technischen Umsetzung beteiligt. Ansässig ist das Glücksklee-Team am Institut für Pflanzengenetik, Abteilung Pflanzengenomforschung (Prof. Dr. Helge Küster) der LUH und wird betreut von Dr. Natalija Hohnjec (Laborleiterin der Abteilung Pflanzengenomforschung). Die technische Unterstützung bekommen sie vom Institut für Produktionsentwicklung und Gerätebau sowie vom Institut für Mikroelektronische Systeme der LUH.

Für ein optimales Wachstum benötigen Pflanzen gewöhnlich Wasser, Nährstoffe, Luft, Licht und Wärme. Von all dem bietet der Weltraum wenig. Hier braucht man für die experimentelle Anzucht eigene Wuchskammern mit einer mineralischen Stickstoffdüngung. Die Studierenden der LUH haben im Rahmen ihres Experiments untersucht, ob – wie auf der Erde – auch im Weltraum Pflanzenwachstum ohne den Einsatz von Stickstoffdünger möglich ist: Hülsenfrüchtler, wie Erbsen, sind nämlich in der Lage, durch eine Symbiose mit Bodenbakterien das Stickstoffgas der Luft zu nutzen, um zu wachsen. Mit viel Kreativität und Know-how kombinierten die Studierenden Biologie und Technik, um für Medicago truncatula, eine Verwandte der Erbse, eine kontrollierte Wuchskammer zu entwickeln, in der die Ausbildung der stickstofffixierenden Symbiose auf der Weltraumstation ISS unter Bedingungen der Mikrogravitation ab März 2023 vier Wochen lang getestet werden konnte. Wie ist die Idee für dieses Projekt entstanden? Wie konnte die stickstofffixierende Symbiose im Weltraum aufrechterhalten werden und was bedeutet das für eine Zukunft im All? Das verrät der Vortrag bei Herrenhausen Late.

Weitere Informationen zum Projekt „Glücksklee“: https://gluecksklee.space/media

Das Veranstaltungsformat Herrenhausen Late
Die Veranstaltungsreihe Herrenhausen Late wendet sich an ein jüngeres oder junggebliebenes Publikum und bietet in Lounge-Atmosphäre spannende Wissenschaft und außergewöhnliche Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Eine Platzreservierung für die Veranstaltung ist nicht möglich, Einlass ist ab 19.30 Uhr. Alle Veranstaltungen werden außerdem im Livestream übertragen.

Livestream: https://www.volkswagenstiftung.de/de/veranstaltungen/erbsenzaehlen-im-weltraum-das-experiment-gluecksklee

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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.

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

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Quelle: Fraunhofer-Gesellschaft 25. Mai 2023.

25. Mai 2023 – Wasser wird zunehmend knapper. Eine neuartige Satellitentechnologie, die in Form eines Prototyps mit dem Namen »LisR« bereits auf der Internationalen Raumstation ISS erprobt wurde, ermöglicht es künftig, Pflanzen bedarfsgerecht zu bewässern und einen nachhaltigen Umgang mit der lebenswichtigen Ressource sicherzustellen. Für diese Entwicklung erhält ein Team aus Forschenden des Fraunhofer-Instituts für Kurzzeitdynamik, Ernst-Mach-Institut, EMI und des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Optik und Feinmechanik IOF sowie der beiden Spin-offs constellr GmbH und SPACEOPTIX GmbH den Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt«.

In Deutschland sind wir es gewohnt, ausreichend Wasser zur Verfügung zu haben. Künftig jedoch dürfte die lebenswichtige Ressource knapp werden – schließlich geht der Weltklimarat davon aus, dass infolge des Klimawandels die Intensität und Häufigkeit von Dürren weiter zunehmen. Darüber hinaus wächst die Weltbevölkerung immer weiter: Bis 2050 werden Schätzungen zufolge knapp zehn Milliarden Menschen auf der Erde leben – Menschen, die mit Nahrungsmitteln versorgt werden müssen. Eine Herausforderung, wenn man bedenkt, dass aktuell etwa 70 Prozent unseres Trinkwassers für Bewässerung genutzt werden. Besonders besorgniserregend: 60 Prozent davon werden durch übermäßige Bewässerung verschwendet.

Geleitet durch die Gründungsidee der constellr GmbH entwickelten die Forschenden des Fraunhofer EMI, des Fraunhofer IOF sowie der Unternehmen constellr und SPACEOPTIX – beides Ausgründungen dieser Institute – die Infrarotkamera LisR, kurz für »Longwave infrared sensing demonstratoR«. Nach erfolgreicher Demonstration auf der internationalen Raumstation ISS sollen die Erkenntnisse der LisR-Mission als Grundlage für eine Satelliten-Konstellation genutzt werden – eine Satelliten-Konstellation, mit der sich künftig aus dem Orbit die Landoberflächentemperatur messen und die Bewässerung auf den tatsächlichen Bedarf abstimmen lässt. Schon ab 2026 könnten sich auf diese Weise jährlich 180 Milliarden Tonnen Wasser und 94 Million Tonnen CO₂ einsparen lassen, während die globale Ernte durch eine gezieltere Versorgung der Pflanzen um bis zu vier Prozent steigen könnte. Dies entspräche zusätzlicher Nahrung für über 350 Millionen Menschen. Für ihre Entwicklung des Technologie-Demonstrators LisR werden Clemens Horch vom Fraunhofer EMI, Dr. Henrik von Lukowicz vom Fraunhofer IOF, Cassi Welling von der constellr GmbH und Dr. Matthias Beier von der SPACEOPTIX GmbH mit dem Fraunhofer-Preis »Technik für den Menschen und seine Umwelt« 2023 ausgezeichnet.

Messung der realen Landtemperatur
Doch wie ermöglicht es die Technologie, solche großen Mengen an Wasser und CO₂ einzusparen? »Von einem Satelliten aus behält die Technologie die Erdoberfläche im Blick und detektiert die von dort ausgesandte Infrarotstrahlung – also die Wärmestrahlung«, erläutert Welling. »Während andere Lösungen lediglich die Landoberflächentemperatur modellieren, messen wir die Temperatur des Blätterdachs oder der Landoberfläche der Vegetation direkt. Auf diese Weise können wir eine genaue Bewertung von Wasserverfügbarkeit gegenüber Wasserbedarf vornehmen und Stress früher als je zuvor erkennen.« Über die Bewertung lässt sich damit auch auf den Bewässerungszustand der Pflanzen schließen: Sind die Pflanzen nicht ausreichend mit Wasser versorgt, verdunstet weniger Wasser über ihre Blätter – die Temperatur steigt. Die Wärme an bestimmten Stellen des Ackers kann Landwirtinnen und Landwirten daher einen direkten Anhaltspunkt geben, wo Bewässerung nötig ist und wo nicht.

Elementar für die Entwicklung des Technologie-Demonstrators war das Zusammenspiel der verschiedenen Partner mit ihren sich ergänzenden Expertisen. Während das Fraunhofer IOF die kompakte und leicht zu integrierende Optik für das Kameramodul entwickelte, fertigte SPACEOPTIX die dafür nötige Freiform-Spiegeloptik in Nanometer-Präzision. Die Forschenden des Fraunhofer EMI wiederum steuerten ein patentiertes Messverfahren bei, mit dem sich aus den Kameraaufnahmen die präzise Oberflächentemperatur bestimmen lässt. Die Missionsplanung sowie die Auswertung der Daten übernahm die constellr GmbH.

Test auf der Internationalen Raumstation ISS
Um die neue Technologie unter Realbedingungen zu testen, entwickelten die Forschenden den Demonstrator. Im Frühjahr und Sommer 2022 wurde dieser auf der Internationalen Raumstation ISS erprobt – eine große Ehre. »Von der ISS aus konnten wir etwa zehn Millionen Bilder aufnehmen, mit einer Auflösung von rund 80 Metern«, freut sich Horch. Aufbauend auf diesem Erfolg plant constellr, bis zum Jahr 2028 mit 16 Kleinsatelliten alle 24 Stunden die Temperatur der Landoberfläche überall auf der Erde mit täglicher Frequenz und einer Auflösung von mehr als 50 Metern präzise zu messen. So kann vom Weltraum aus die optimale Bewässerung von Agrarflächen unterstützt werden.

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• Planet Erde

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Quelle: Leibniz Universität Hannover (LUH) 28. Februar 2023.

28. Februar 2023 – Ein Team aus zehn Studierenden der Leibniz Universität Hannover (LUH) und des Leibniz Instituts für Astrophysik in Potsdam (AIP) hat das Experiment „Glücksklee“ entwickelt und damit den mit 20.000 Euro dotierten „Überflieger 2“-Wettbewerb gewonnen. Für zukünftige Langzeitmissionen im Weltraum wird es notwendig sein, dass die astronautischen Crews in den Raumfahrzeugen Pflanzen als Nahrungsquelle anbauen können. Allerdings hat die veränderte Schwerkraft während der Missionen eine Auswirkung auf das Pflanzenwachstum. Dieses Phänomen möchte das Team „Glücksklee“ von der LUH untersuchen und konnte damit im Jahr 2021 die Jury des Wettbewerbs des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Luxembourg Space Agency (LSA) überzeugen. Außer der Gruppe der LUH wurden noch drei weitere Gewinner-Teams von Universitäten in München, Stuttgart und Luxemburg ausgewählt, die zu anderen Schwerpunkten auf der ISS forschen.

Nach eineinhalb Jahren intensiver Vorbereitung ist es nun soweit: Die Gruppe der LUH kann ihr Experiment am 14. März 2023 um 1:00 Uhr (CET) mit der SpaceX CRS-27 vom Kennedy Space Center in Florida auf die Internationale Raumstation (ISS) schicken. Ein Teil des Projektteams wird beim Raketenstart dabei sein.

Mit der Trägerrakete wird die Klee-Modellpflanze (Medicago truncatula), mit einem Bakterium (Sinorhizobium meliloti) infiziert, auf die ISS geschickt. Eigentlich brauchen Pflanzen neben Licht, Luft und Wasser auch Dünger, um gut gedeihen zu können. Die Studierenden erforschen eine Methode der „Selbstdüngung“ durch die Symbiose mit dem Bakterium, so dass die Pflanzen ganz ohne Dünger auskommen könnten. Das funktioniert so: Am Boden nisten sich die Bakterien in den Wurzeln des Klees ein und erhalten Nährstoffe von der Pflanze. Im Gegenzug liefern sie der Pflanze Stickstoff, den diese zum Wachstum braucht. Dank der stickstofffixierenden Bakterien in den Wurzelknöllchen ist es der Pflanze möglich, ohne mineralische Stickstoffdüngung auszukommen. „Das Projekt ,Glücksklee‘ untersucht, ob diese Symbiose unter den veränderten Bedingungen der Schwerelosigkeit gestört ist oder aber trotzdem funktioniert“, erläutert Nils Wörz aus dem Projektteam. Denn besonders Pflanzen, die ohne Düngung auskommen – perspektivisch etwa nährstoffreiche Hülsenfrüchte wie Linsen oder Erbsen – können eine wertvolle Nahrungsquelle im All sein, wenn sie in der Schwerelosigkeit angebaut werden können.

Das ganze Experiment ist in einem 10 mal 10 mal 20 Zentimeter großen Kasten untergebracht und bleibt vier Wochen auf der ISS. Das Wachstum wird dabei mit einer Kamera dokumentiert. Nach der Rückkehr zur Erde werden die Studierenden das Experiment umfassend über RNA-Sequenzierung und mit weiteren Methoden auswerten, um herauszufinden, ob die Produktion „selbstdüngender“ Pflanzen unter Bedingungen der Mikrogravitation möglich ist. „Das wäre besonders für zukünftige Langzeitmissionen von Bedeutung“, sagt Wörz.

„Glücksklee“ ist ein interdisziplinäres Team aus zehn Studierenden. Außer der Pflanzenbiotechnologie sind auch die Bereiche Maschinenbau und Informatik zur technischen Umsetzung beteiligt. Ansässig ist das Team am Institut für Pflanzengenetik an der LUH, AG Küster, betreut von Natalija Hohnjec. Die technische Unterstützung bekommen sie vom Institut für Produktionsentwicklung und Gerätebau sowie vom Institut für Mikroelektronische Systeme der LUH.

Weitere Informationen zum Projekt „Glücksklee“ unter https://gluecksklee.space/media.

Der Start der SpaceX-Rakete zur Mission CRS-27 am 14. März um 1:00 (CET) kann live auf der Website der NASA unter https://www.nasa.gov/nasalive verfolgt werden.

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• **ISS** Forschung & Forschungseinrichtungen

Der Beitrag Studentisches Projekt „Glücksklee“ erforscht Pflanzen als Nahrungsquelle auf der ISS erschien zuerst auf Raumfahrer.net.

Ein Beitrag von Ralf Möllenbeck. Quelle: ESA, Raumfahrer.net, DLR. Vertont von Peter Rittinger.

Der Entstehung des Missionsnamens ging im Juni 2010 ein europaweiter Wettbewerb mit mehr als 500 Vorschlägen zur Namensgebung voraus. Die Entscheidung fiel letztendlich auf den Vorschlag der Italienerin Antonella Pezzani aus Cremona, einer Stadt im nördlichen Italien und ganz in der Nähe der Stadt Mailand liegend, wo Paolo Nespoli aufwuchs. Der Name MagISStra bildet sich aus dem lateinischen Wort ‚magistra‘ für Lehrerin und der Abkürzung der italienischen Bezeichnung für die Internationale Raumstation.

Während seiner sechsmonatigen Mission soll Paolo Nespoli mehr als 30 Experimente auf der ISS durchführen, hauptsächlich im europäischen Columbus-Modul. Dabei geht es nicht nur um europäische Forschung, auch für die USA, Japan und Kanada sind Experimente geplant. Einen Teil seiner Forschungszeit werden die beiden Bildungsprogramme für Schüler „Mission X: Trainieren wie ein Astronaut“ und „Treibhäuser im All“ einnehmen. Zudem ist geplant, dass eine neuartige 3D-Kamera zum Einsatz kommen soll, welche uns einen spektakulären Einblick in die Station gewähren wird. Diese ERB 2 genannte Kamera nutzt hochauflösende Optik und moderne Elektronik, um eine sehr verbesserte 3D-Videowirkung zu ermöglichen und die Station kartografisch darzustellen.

Bei „Mission X: Trainieren wie ein Astronaut“ geht es darum, Kindern und Schülern die Themen Gesundheit, Wohlergehen und Ernährung näher zu bringen. Initiiert durch die ESA und mehrere nationale Raumfahrtbehörden sollen Kinder aus neun Ländern ab Januar 2011 mehrere Wochen lang gesunde und aktive Lebensweisen erlernen. Gruppen von Schülern (8-12 Jahre alt) werden Grundsätze vom gesunden Essen studieren, wissenschaftliches Denken und Zusammenarbeit üben. Dazu sollen sie an Schulungen mit praktischer Ausbildung teilnehmen, um Kraft, Ausdauer, Koordination, Gleichgewicht und Raumbewusstsein zu trainieren. Bei all diesen Aktivitäten konkurrieren sie um Punkte mit anderen Gruppen und sollen sich von den Perspektiven der Raumfahrt leiten lassen. Der italienische Raumfahrer wird das Projekt während seiner Mission beobachten und begleiten.

Die Forschungsreihe „Treibhäuser im All“ hat zum Ziel, in naher Zukunft Lebensmittel und Sauerstoff auf Langzeitmissionen selbst zu erzeugen. Wissenschaftler beschäftigen sich schon seit geraumer Zeit mit Experimenten zum Pflanzenwachstum in der Schwerelosigkeit. Sowohl russische aber auch amerikanische Forschungsreihen werden zur Zeit in den Laboratorien der ISS durchgeführt. Das nun geplante Pflanzenwachstums-Experiment der ESA soll dazu weitere Erkenntnisse bringen, hat aber eine Besonderheit. Es wird neben dem Versuchsaufbau im All auch Boden-Experimente geben, von Schülergruppen durchgeführt. Dafür werden zur Zeit interessierte Schulklassen aus den Mitgliedsländern der ESA gesucht, welche sich an dem spannenden Weltraumprojekt beteiligen möchten.

Der Beginn der gemeinsamen Forschung ist für den Februar 2011 geplant. Im Rahmen des ESA-Bildungsprogramms wird eine spezielle Webseite eingerichtet, auf der die Schüler die ISS-Experimente verfolgen und mit ihren eigenen Ergebnissen vergleichen können. Aber auch untereinander sollen sie über ein Schüler-Netzwerk den Austausch pflegen. Die Verbindung mit der ISS und den Schülergruppen soll bei einem Live-Event an vier verschiedenen Standorten in Europa gestartet werden, in dem Europäischen Astronautenzentrum in Köln (Deutschland), das ESRIN in Frascati (Italien), die Cité de l’Espace in Toulouse (Frankreich) und das Wissenschafts- und Technologie-Museum in Lissabon (Portugal).

Zu diesem Event wird Paolo Nespoli zugeschaltet sein und sein Experiment mit dem Gießen der ersten Samen beginnen. Insgesamt soll er mehrere Pflanzensamen, wie Kopfsalat oder die wissenschaftlich interessante Ackerschmalwand (Arabidopsis thaliana) auch als Schotenkresse oder Gänserauke bezeichnet, zum Austreiben bringen. Die Schülergruppen werden gleichzeitig mit ihrer Aufzucht beginnen, ihnen werden dafür mehrere Minigewächshäuser und Samen zur Verfügung gestellt. Über zehn Wochen hinweg sollen die Prozesse auf der Station mit denen auf der Erde verglichen und bewertet werden. Durch die MagISStra-Webseite werden fortlaufend Bilder und Filme über die verschiedenen Wachstumszyklen der Pflanzen durch die Besatzung der ISS zur Verfügung gestellt.

Sicherlich sind die gewonnenen Erkenntnisse bei beiden Schülerprojekten das Hauptziel dieser Bildungskampagne der ESA. Ein zweites wichtiges Ziel ist es, neue Formen der Schularbeit über Grenzen hinweg und über den Klassenraum hinaus durchzuführen. Weiter soll bei jungen Menschen Interesse an naturwissenschaftliche Fächern und weiterführend an Studiengängen in den sogenannten MINT-Fächern (MINT=Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften und Technik) geweckt werden, ein wichtiger Schritt zur Gewinnung von Nachwuchs.
Verwandte Webseiten:

• ESA-Seite zur Mission MagISStra

Raumcon:

• ISS – Forschung & Forschungseinrichtungen

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Autor: Daniel Schiller / 01. März 2008, Quelle: ESA

WAICO steht für „Waving and Coiling of Arabidopsis Roots at Different g-levels“, zu Deutsch „Wellen und Aufrollen von Arabidopsiswurzeln (Schaumkresse) in unterschiedlichen Gravitationsniveaus“ und untersucht das Wachstumsverhalten der Wurzeln von zwei unterschiedlichen Kressesamen, einer natürlichen und einer genmanipulierten Sorte. Die Samen werden im Biolab in Columbus für 10 bis 15 Tage Beschleunigungen zwischen null und einem g ausgesetzt, während Licht, Temperatur und Feuchtigkeit genau gesteuert werden. Tägliche Videoaufnahmen zeichnen das Wachstum auf und werden am Boden in Echtzeit bereit gestellt. Am Ende des Experiments werden die Pflanzen in ihrem aktuellen Zustand durch eine Chemikalie fixiert, um später auf der Erde im Detail analysiert werden zu können. Schon mit der nächsten Space Shuttle-Mission STS-123 sollen sie wieder zur Erde zurück gebracht werden. Das Experiment wird von der Leibniz-Universität Hannover geleitet.

Die Analyse des Wachstumsverhaltens der Wurzeln unter verschiedenen Beschleunigungen soll zum besseren Verständnis der Bedeutung und Wirkung der Erdbeschleunigung auf das Wachstum führen und könnte Auswirkungen auf landwirtschaftliche Techniken haben. Gleichzeitig ergeben Wachstumsexperimente im Erdorbit auch neue Erkenntnisse über den langfristigen Pflanzenanbau im All für langjährige Forschungsreisen zu anderen Planeten.

Biolab ist eine Forschungseinrichtung in Columbus für biologische Experimente mit Mikroorganismen, Zellen, Gewebekulturen und kleinen Pflanzen. Die Einflüsse von Schwerelosigkeit und Weltraumumgebung auf einzelne Zellen und ganze Organismen können untersucht werden. Neue Experimente sollen sowohl mit den Logistikflügen des Space Shuttles als auch mit den Flügen von ATV und Progress zugeführt werden. Die Experimente bestehen immer aus drei Proben, zwei im Orbit und einer am Boden. Im Orbit wird eine Probe konstant in Schwerelosigkeit gehalten, während die zweite als Flugreferenz dient und in einer Zentrifuge Beschleunigungen zwischen null und einem g ausgesetzt wird. Die dritte Probe dient als Bodenreferenz unter normalen Erdbedingungen. Forscher auf der Erde können die Experimente im Biolab per Fernsteuerung beeinflussen.

Der Beitrag ISS – Forschung in Columbus beginnt erschien zuerst auf Raumfahrer.net.