Ankunft im ewigen Eis: EDEN-ISS-Gewächshaus erreicht die Antarktis
- DLR-Wissenschaftler bauen Gewächshaus in der Antarktis auf
- Pflanzenzucht ohne Erde, mit optimiertem Licht, CO2-Gehalt und geschlossenem Wasserkreislauf
- Bereicherung des Speiseplans der Überwinterungscrew auf der AWI-Antarktisstation Neumayer III
- Schwerpunkt(e): Raumfahrt, Biosysteme
"Jetzt mit der Entladung an der Schelfeiskante sind wir im Aufbau", sagt EDEN-ISS-Projektleiter Daniel Schubert. "Wir konnten es kaum erwarten, nachdem wir als vierköpfiges Aufbauteam bereits vor Weihnachten unsere Füße auf den antarktischen Kontinent gesetzt haben." In den nächsten Wochen errichtet das Team vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) das für extreme Umwelten konzipierte Gewächshaus nur 400 Meter von der deutschen Neumayer-Station III in der Antarktis. Diese wird durch das Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) betrieben, das zusammen mit dem DLR das EDEN-ISS-Projekt realisiert. Die Antarktis ist das ideale Testgelände für die Gemüsezucht ohne Erde mit künstlichem Licht in einem abgeschlossenen System, in dem sämtliches Wasser recycelt wird und keine Pestizide und Insektizide benötigt werden. Der Testlauf soll die Kultivierung von Nutzpflanzen in Wüsten sowie Gebieten mit tiefen Temperaturen auf der Erde wie auch für zukünftige bemannte Missionen zu Mond und Mars demonstrieren. Über den Hashtag #MadeInAntarctica kann die Mission auf Twitter, Facebook und Instagram verfolgt werden.
Weihnachten und Silvester im Licht der Mitternachtssonne
Da sich das Gewächshaus einige Tage auf dem Seeweg verspätete, erlebte das DLR-Team zunächst wie es sich anfühlt, weiße Weihnachten und die Silvesternacht im Licht der Mitternachtssonne zu erleben. "Weihnachten haben wir zusammen mit der AWI-Mannschaft in der Station verbracht.", sagt Schubert. "Es war ein besonderer Moment, nachts um eins auf dem Dach der Station zu stehen und die Aussicht zu genießen. Man muss um diese Uhrzeit immer noch Sonnencreme benutzen. So stark scheint die Sonne dann noch." Da für alle aktuell 50 Bewohner der Neumayer-Station III die Weltzeit gilt, begrüßten sie das neue Jahr eine Stunde später als in Deutschland. "Mit der Sonne über dem Horizont, mussten wir uns erst einmal klar machen, dass gerade ein neues und für uns unglaublich spannendes Jahr beginnt", beschreibt DLR-Forscher Paul Zabel seine Eindrücke. "Ein Feuerwerk gab es nicht, weil es schlicht in der Antarktis nicht erlaubt ist, aber wir haben alle gemeinsam auf 2018 und die bevorstehende gemeinsame Forschung angestoßen."
Ambitionierter Zeitplan
Viel Zeit bleibt den Forschern um Daniel Schubert vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme nun nicht, um das in Containern integrierte Gewächshaus funktionstüchtig zu machen. "Nachdem die zwei Containerteile von der Schelfeiskante zur Station geschleppt und auf dem vorinstallierten Gerüst zusammengesetzt sind, müssen wir schnell mit der Inneneinrichtung beginnen", erklärt Schubert. "Regale müssen eingerichtet, Pumpen für die Nährlösung installiert und Spezial-LEDs für die optimale Beleuchtung kalibriert werden. Dann soll bereits die Aussaat beginnen." Bereits Mitte Februar heißt es dann für Daniel Schubert sowie seine zwei Team-Kollegen Conrad Zeidler und Matthew Bamsey die Rückreise über Kapstadt nach Deutschland anzutreten, wenn eines der letzten Flugzeuge die Neumayer-Station III verlässt. Zurück bleibt Paul Zabel, der sich in den Monaten der Überwinterung um die Pflanzenzucht im polaren Winter kümmert. "Wenn wir pünktlich Anfang Februar aussähen, hoffe ich Ende März die ersten Salate und Radieschen ernten zu können", freut sich Zabel.
Vom 21. Mai bis zum 22. Juli schafft es die Sonne in der Gegend der Neumayer- Station III, die bei rund 70 Grad südlicher Breite liegt, nicht mehr über den Horizont und die Temperaturen können bis unter minus 40 Grad Celsius fallen. "Es wird sicher eine Bereicherung des Speiseplans, wenn Paul unsere Vorratskost mit frischem Gemüse direkt aus dem Gewächshaus ergänzt", sagt Bernhard Gropp vom AWI, der ab Februar 2018 die Stationsleitung für die kommende Überwinterungssaison übernimmt. Während der Überwinterung 2018 wird ein 10-köpfiges Team, bestehend aus Wissenschaftlern und Wissenschaftlerinnen, Ingenieuren, einer Köchin und eines Arztes auf der Neumayer-Station III leben.
"Wir sind interessiert, ob sich ein positiver psychologischer Effekt mit der frischen Kost erzielen lässt", so Gropp. In der Sommersaison von November bis Februar erfolgt in drei bis vierwöchigen Abständen eine Versorgung mit frischem Obst, Gemüse und Salat aus Südafrika auf dem Luftweg. Die letzte Frischproviantlieferung gelangt Ende Februar zur Station. Danach gab es bisher bis zum kommenden November keinen frischen Salat, frische Tomaten und Gurken. Der Betrieb des EDEN-ISS-Gewächshauses in der Antarktis ist zunächst bis Dezember 2018 geplant.
Von Bremen über Kapstadt in die Antarktis
Nach dem Probebetrieb am Bremer DLR-Institut für Raumfahrtsysteme hatte der Spezial-Gewächshauscontainer am 8. Oktober 2017 auf einem Frachtschiff den Hamburger Hafen in Richtung Kapstadt verlassen. Dort wurde er Mitte November auf ein südafrikanisches Forschungsschiff verladen, das am 3. Januar 2018 das antarktische Ekström-Schelfeis erreichte. "Von der Schelfeiskante schleppten wir das Container-Gewächshaus noch einmal rund 20 Kilometer mit Pistenbullys zur Neumayer- Station III", berichtet Daniel Schubert. Er und seine EDEN-ISS-Teamkollegen erreichten bereits am 18.12. von Kapstadt aus zunächst die russische Station Novo, von der aus sie mit einem Flugzeug des AWI am 21.12. zur deutschen Neumayer-Station III gelangten.
Made in Antarctica: Pflanzenzucht ohne Erde mit künstlichem Licht
Aeroponik ist das Zauberwort für die nun bald beginnende Gärtnerei unter antarktischen Bedingungen. Bei dieser Technik werden Pflanzen ohne Erde steril kultiviert und deren Wurzeln computergesteuert mit einem Wasser-Nährstoffgemisch besprüht sowie die Blätter mit Spezial-LEDs optimal beleuchtet. "Die Luft im Gewächshaus passen wir ebenfalls den Bedürfnissen der Pflanzen bestmöglich an. So wird der CO2-Gehalt gesteigert und wir reinigen mit speziellen Filtern die Luft von Pilzspuren und Keimen bis hin zur Luftsterilisation mittels UV-Strahlung, womit eine rein biologische Züchtung ohne Insektizide und Pestizide möglich ist", erklärt Projektleiter Schubert. " Wie auf einer Raumstation hat das Gewächshaus einen vollständig geschlossenen Luftkreislauf, inklusive einer Schleuse, durch die Paul Zabel Tag für Tag das Gewächshaus betreten wird. Der geschlossene Kreislauf ermöglicht zudem, sämtliches Wasser, das die Pflanzen an die Luft abgeben, wieder aufzufangen und ihnen erneut zuzuführen.
Internationale Zusammenarbeit bei EDEN-ISS
Das Projekt 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) (Niederlande), Airbus Defense and Space (Deutschland), LIQUIFER Systems Group (Österreich), National Research Council (Italien), University of Guelph (Kanada) (Kanada), Enginsoft (Italien), Thales Alenia Space Italia (Italien), AeroCosmo (Italien) (Italien), Heliospectra (Schweden), Limerick Institute of Technology (Irland) (Irland), Telespazio (Italien) (Italien) sowie die University of Florida (USA) (USA). Finanziert wird das Projekt aus Mitteln des Europäischen Forschungsrahmenprogramms Horizon 2020 unter der Projektnummer 636501.