Stuttgart. Algen könnten in der Zukunft der Raumfahrt eine große Rolle spielen. Sie haben das Potential Atemluft herstellen und für Nahrung zu sorgen. Im kommenden Jahr wird dies auf der ISS mit Experimenten getestet.
Von Dirk Meyer
In der vergangenen Woche übergab das Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart zwei Photobioreaktor-Kammern zur Kultivierung von Mikroalgen. Wie die Uni Stuttgart weiter bekannt gibt, sind diese Kammern das Kernstück eines Weltraumexperiments für die Internationale Raumstation ISS. Die in dem Demonstrationsexperiment zu erprobende Technik könnte bei zukünftigen bemannten Langzeitmissionen die Versorgung der Astronauten mit Atemluft und Nahrung sicherstellen.
Langzeitmissionen zum Mars oder beim Aufbau einer Station auf der Mondoberfläche erfordern Technologien zur Versorgung der Menschen mit Sauerstoff und Nahrung, aber auch zur Wiederaufbereitung von Kohlendioxid.
Dabei stehen die Minimierung des Nachschubbedarfs und eine Steigerung der Effizienz im Mittelpunkt.
Das Institut für Raumfahrtsysteme (IRS) der Universität Stuttgart forscht an solchen Lebenserhaltungssystemen für die bemannte Raumfahrt und legt dabei seit 2010 den Fokus auf biotechnologische Systeme, mit deren Hilfe man Sauerstoff aus Kohlendioxid zurückgewinnen und gleichzeitig essbare Biomasse produzieren kann.
Für die Raumfahrtanwendung besonders geeignet ist die Mikroalgenspezies Chlorella vulgaris, da sie schnell wächst und wenig Platz und Wasser braucht. Die kugelförmige Mikroalge ist reich an Proteinen und könnte bis zu 30 Prozent des täglichen Nahrungsbedarfs der Astronauten decken.
Seit 2015 arbeitet das IRS gemeinsam mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt und der Firma Airbus Defence and Space an einem Weltraumexperiment für die Internationale Raumstation ISS, das 2018 erstmalig die Funktionalität eines sogenannten hybriden Lebenserhaltungssystems, ein Zusammenschluss von biotechnologischen mit den bisher gebräuchlichen physikalisch-chemischen Komponenten, nachweisen soll. Dabei soll Chlorella vulgaris in einem weltraumtauglichen Photobioreaktorsystem unter realen Weltraumbedingungen kultiviert werden.
Damit die Mikroalgen im All einmal optimal wachsen können, betreibt das IRS in seinen Labors ein Ingenieurmodell, das dem realen Photobioreaktorsystem für den Weltraum sehr ähnlich ist. In diesem Aufbau ist es den Forschern schon mehrfach gelungen, Chlorella vulgaris kontinuierlich über ein halbes Jahr hinweg zu kultivieren – so wie es 2018 auf der ISS geplant ist.
Nicht nur die Ingenieurmodelle des Experiments stehen in den Labors der Stuttgarter Universität, die Stuttgarter Wissenschaftler sind auch für sämtliche Entwicklungstests an diesen Ingenieursmodellen verantwortlich.
Zudem liefern sie mit den zwei Photobioreaktorkammern, in denen die Mikroalgen kultiviert werden, die wesentlichen Komponenten für ein Flugmodell, das von Industriepartnern gebaut wird. Auch der Bau eins speziellen Geräts zur Ernte und zur Nährstoffversorgung der Mikroalgen durch den Astronauten, das sogenannte „Liquid Exchange Device“ sowie die Entwicklung und Vorbereitung der Mikroalgen-Startkulturen und Nährmedien-Fütterungseinheiten liegen in der Verantwortung der Stuttgarter Wissenschaftler.