DLR unterstützt bei biologischem Weltraumexperiment
18. Januar 2018 | Sauerstoff und Nahrung für Astronauten
DLR unterstützt bei biologischem Weltraumexperiment
Simulation der Experimente am Boden
DLR-Mitarbeiter Joachim Strenge simuliert die Experimente, die Astronauten später auf der ISS durchführen, im Biolab des DLR-Instituts für Raumfahrtmedizin.
Auf der Internationalen Raumstation ISS wird aktuell das Wachstum von Bakterien untersucht, die in der Lage sind, Sauerstoff und essbare Biomasse zu produzieren. Entwickelt wurde das Experiment von Mikrobiologen des belgischen Studiencentrums für Kernenergie (SCK-CEN) in Zusammenarbeit mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR).
Die Versorgung von Astronauten mit frischen Lebensmitteln und Sauerstoff ist eine der wichtigsten Herausforderungen für bemannte Langzeitmissionen wie beispielsweise der Reise zum Planeten Mars. Alles was unter den Bedingungen der Schwerelosigkeit produziert werden kann, spart Platz, Gewicht und trägt auch zur Sicherheit von Weltraummissionen bei.
Eine Arbeitsgruppe um die belgische Biologin Dr. Natalie Leys sieht in dem Bakterium Arthrospira einen vielversprechenden Kandidaten für den Einsatz im Weltall. Bei dem Experiment Arthrospira handelt es sich um ein mit Algen verwandtes Cyanobakterium, welches Sauerstoff und Biomasse produzieren kann. Das macht diese Bakterien interessant für Lebenserhaltungssysteme, da sie CO2 und Nitrat zu Sauerstoff und großen Mengen Biomasse umwandeln können. Durch ihren hohen Gehalt an essentiellen Aminosäuren sind Cyanobakterien der Gattung Spirulina schon als Nahrungsergänzungsmittel auf der Erde bekannt.
Langer Weg ins All
Bevor Arthrospira auf dem Speiseplan der Astronauten steht, müssen jedoch umfangreiche Testreihen durchlaufen werden. Ein vorläufiger Höhepunkt sind dabei die Experimente im Biolab der ISS, die im Auftrag der ESA auf der Raumstation durchgeführt werden. Experimentaufbau und -ablauf wurden gemeinsam mit der Abteilung Gravitationsbiologie des DLR-Instituts für Luft- und Raumfahrtmedizin am Biolab-Ingenieursmodell entwickelt. Die Durchführung der Experimente auf der Raumstation liegt beim DLR-Raumfahrtnutzerzentrum in Köln.
"Bereits im März 2017 haben wir das Experiment für die Durchführung auf der Raumstation vorbereitet. Dabei wurde die Cyanobakterien analog zur Mission im Biolab-Ingenieursmodell in unserem Labor kultiviert. So ließen sich Hardware, Crew-Prozeduren und Messung verschiedener Parameter überprüfen." sagt Dr. Sonja Brungs, die das Projekt auf Seiten des DLR betreut.
Experimentablauf
Die Bakterien wurden in speziell vorbereiteten Behältern am 15. Dezember 2017 mit SpaceX-13 zur Internationalen Raumstation gebracht und dort von den Astronauten in das Biolab-Forschungslabor eingebaut. Durch Zugabe eines Nährmediums, Licht sowie einer Temperatur von 33 Grad Celsius wurde das Wachstum der Bakterien eingeleitet. Über einen Zeitraum von sieben Tagen wurden verschiedene Parameter gemessen. Am Ende der Inkubationszeit werden Bakterien für spätere Analysen auf der Erde "geerntet", chemisch fixiert und eingefroren. Ein kleiner Teil der Probe wird mit frischem Nährmedium versehen und dient somit als "Startkultur" für eine weitere siebentägige Inkubation. Erste Telemetriedaten zeigen, dass es den Cyanobakterien im All gut geht: sie sind photosynthetisch aktiv und produzieren Sauerstoff. Insgesamt wird das Experiment viermal wiederholt und die fixierten Proben sowie eine lebende Probe kehren mit einer Dragon Kapsel des US-amerikanischen Unternehmens SpaceX zur Erde zurück. Das Team um Dr. Nathalie Leys wird dann das Wachstum und die Produktion von Sauerstoff und Biomasse im heimischen Labor untersuchen, um der geeigneten Rezeptur von Arthrospira-Cyanobakterien für zukünftige Lebenserhaltungssysteme für Astronauten ein Stück näher zu kommen.
Kontakt
Michel Winand
Kommunikation Köln, Bonn, Jülich, Aachen, Rheinbach und Sankt Augustin
