Vandenberg Air Force Base – Nach anfänglichen Verzögerungen wurde ein orbitales Gewächshaus des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) am Montag von der Vandenberg Air Force Base in den USA an Bord einer Rakete des privaten Raumfahrtunternehmens SpaceX in den Weltraum geschossen.

Nach dem Start der Falcon 9-Trägerrakete konnte der DLR-Satellit erfolgreich in einer Umlaufbahn in 600 Kilometern Höhe ausgesetzt werden. Ein erster Funkkontakt des etwa kühlschrankgroßen Satelliten zum Deutschen Raumfahrtkontrollzentrum (GSOC) in Oberpfaffenhofen erfolgte etwa eine Stunde und 15 Minuten nach dem Start.

Zwei Weltraumgewächshäuser

An Bord des Satelliten befinden sich zwei biologische Lebenserhaltungssysteme mit Gewächshäusern, Biofilter, Zwergtomatensamen, einzelligen Algen und synthetischer Urin. Die Samen sollen im Weltall keimen, durch die erfolgreiche Umwandlung des Urins in eine Düngemittellösung werden die Tomaten wiederum wachsen. Die Mission soll zeigen, wie biologische Lebenserhaltungssysteme als Nahrungsversorgung auf Langzeitmissionen eingesetzt werden können.

Der etwa ein Kubikmeter große und 230 Kilogramm schwere Eu:CROPIS-Satellit mit der biologischen Payload wurde vom DLR und der Friedrich-Alexander Universität Nürnberg-Erlangen entwickelt und gebaut. Das Projekt soll zeigen, wie im Rahmen künftiger Langzeitmissionen geschlossene biologische Lebenserhaltungssysteme fern von der Erde funktionieren und Nahrungsmittel produzierten kann.

Urin als praktikabler Dünger

Unter anderem soll mit dieser Mission gezeigt werden, dass Urin auch unter Mond- und Mars-Schwerkraftbedingungen in Nährstoffe umgewandelt werden kann. Im Inneren des Satelliten befinden sich zwei Gewächshäuser in jeweils geschlossenen Lebenserhaltungssystemen. Kern dieser Systeme sind ein Biofilter und Grünalgen (Euglena gracilis). Der Biofilter besteht aus einer 400 Milliliter großen Kammer, gefüllt mit Lavasteinen. Auf und in den porösen Steinen sind Bakterien angesiedelt, die den darüber rieselnden Urin im Wasserkreislauf in Nitrat umwandeln.

Die so gewonnene Nährstofflösung dient zur Aufzucht der Tomaten. "Diese sind sozusagen der Indikator, dass unser Experiment im All erfolgreich verläuft", beschreibt Jens Hauslage vom DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin in Köln.. Eine weitere wichtige Rolle übernehmen die einzelligen Augentierchen Euglena gracilis oder auch Grünalgen genannt, die in zirka 500 Milliliter "grüner Lösung" mit ins All fliegen. Zum einen können sie Sauerstoff produzieren. Eine Eigenschaft, die vor allem am Anfang des Experiments, wenn die Tomaten erst keimen und noch keinen Sauerstoff über die Photosynthese produzieren, zum Tragen kommt.

Mikroorganismen entgiften das System

Zum anderen können die Augentierchen das System entgiften und vor zu hohen Ammoniakkonzentrationen schützen, die auftreten können, wenn der Biofilter nicht richtig funktioniert. "Wir nutzen die Eigenschaften von Organismengemeinschaften, um Abfälle in Stoffe auf rein biologische Weise umzuwandeln, die wir für das Wachstum von Nutzpflanzen, in diesem Fall Tomaten, brauchen. Damit schaffen wir wichtige Voraussetzungen für die Versorgung von Astronauten auf zukünftigen Langzeitmissionen", erläutert Hauslage.

Die Vorgänge in den Gewächshäusern werden von Kameras aufgezeichnet und an das GSOC sowie das MUSC (Nutzerzentrum für Weltraumexperimente) übertragen. LED-Licht sorgt für einen Tag-Nacht-Rhythmus, ein Drucktank für einen atmosphärischen Druck von einem Bar, was dem Luftdruck auf der Erde entspricht. Mit an Bord des Eu:CROPIS-Satelliten sind auch die beiden Strahlungsmessgeräte RAMIS (Radiation Measurement in Space) des Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin. Sie messen während der Mission im Inneren sowie an der Außenseite die Strahlungsbelastung.

Skalierbare Computer im Test

Zudem schickt das DLR den am Institut für Raumfahrtsystem entwickelten Bordcomputer SCORE (Scalable On-Board Computing Experiment) mit und testet das Prinzip des skalierbaren Boardrechners COBC (Compact On-Board Computer) erstmals im All. Der Rechner wird die von den Bord-Kameras aufgenommenen Bilder verarbeiten. Die Nasa steuert außerdem mit Power Cell ein Experiment zur Produktion von nützlichen biologischen Stoffen im Weltall durch Bakterien bei.

Der Satellit rotiert während der Mission um seine Längsachse. So entsteht – je nach Umdrehungszahl – eine entsprechende Gravitation. Im ersten Teil der Experimentphase werden mit 20 Umdrehungen pro Minuten zirka 23 Wochen lang Gravitationsbedingungen wie auf dem Mond geschaffen (0,16-fache Erdgravitation). In dieser Phase wird das erste Gewächshaus in Betrieb genommen. In der zweiten Wissenschaftsphase dreht sich der Satellit mit 32 Umdrehungen pro Minute, wodurch Marsschwerkraft erzeugt wird (0,38-fache Erdgravitation). Dabei finden die Experimente im zweiten Lebenserhaltungssystem statt. (red, 4.12.2018)