Vielfältige Ernte in Dunkelheit und ewigem Eis
© Jess Bunchek, DLR/NASA/AWI
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- Die NASA-Gastwissenschaftlerin Jess Bunchek arbeitet erfolgreich im DLR-Antarktisgewächshaus EDEN ISS.
- Reichhaltige Ernte zahlreicher Gemüsesorten und Kräuter.
- Bunchek sammelte umfangreiche Daten über die Leistung und Widerstandsfähigkeit des Systems, die Gesundheit und Produktion der Pflanzen, deren Umwelt und Mikrobiologie, zur Lebensmittelsicherheit, Ernährung und Psychologie der Besatzung sowie über die benötigten Betriebsmittel wie Strom und Wasser ebenso wie die benötigte Arbeitszeit.
- Die Daten werden nun ausgewertet wobei auch ein Vergleich mit NASA-Experimenten zur Pflanzenzucht auf der Internationalen Raumstation ISS möglich wird.
- Schwerpunkte: Raumfahrt, Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Jess Bunchek, NASA-Gastwissenschaftlerin im Gewächshaus EDEN ISS des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) nähert sich dem Ende ihrer Mission in der Antarktis. Bunchek hat fast ein Jahr lang als Mitglied der 41. Überwinterungsexpedition auf der deutschen Neumayer III-Station gelebt und gearbeitet, die vom Alfred-Wegener-Institut (AWI) betrieben wird. Sie hat extreme Kälte und neun Wochen Polarnacht überstanden. Ohne Erde und mit künstlichem Licht züchtete sie in dieser Zeit zahlreiche Gemüse- und Kräutersorten. Das vollständig autarke Gewächshaus lieferte eine reichliche Ernte für die monatelang isolierte Überwinterungscrew, darunter Brokkoli, Blumenkohl und Kohlrabi. Der gemeinsame Testlauf von DLR und NASA zeigt eine Perspektive für frische Nahrung bei zukünftigen Missionen zu Mond und Mars sowie für klimatisch anspruchsvolle Regionen auf der Erde.
„Noch nie konnten wir mit EDEN ISS so viele verschiedene Gemüse- und Kräutersorten während einer Überwinterungsmission züchten“, sagt Dr. Daniel Schubert, Leiter des Projekts vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Jess Bunchek hat hier großes Geschick und großen Einsatz gezeigt, so dass wir viele neue Sorten ausprobieren konnten, darunter einige der NASA.“
© Markus Baden, DLR/NASA/AWI
Reichhaltige Ernte von Mangold bis Oregano
Im Laufe des Jahres hatte Bunchek 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, ebenso wie unter ganz anderen Bedingungen an Bord der Internationalen Raumstation ISS im Rahmen des NASA-Experiments Plant Habitat-04. Bunchek baute auch Tomaten, Gurken, 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.
"Ich bin erleichtert, wie gut die Pflanzen bisher gewachsen sind", freut sich die Botanikerin. „EDEN ISS ist einzigartig und bahnbrechend. Wir sammeln eine große Menge an Daten über die Leistung und Widerstandsfähigkeit des Systems, die Gesundheit und Produktion der Pflanzen, deren Umwelt und Mikrobiologie, zur Lebensmittelsicherheit, Ernährung und Psychologie der Besatzung sowie über die benötigten Betriebsmittel wie Strom und Wasser ebenso wie die benötigte Arbeitszeit.“ Ray Wheeler, Senior-Wissenschaftler am Kennedy Space Center der NASA ergänzt: "Wir hoffen sehr, auf Jess' Erfahrungen mit EDEN ISS aufzubauen, um ein besseres Verständnis zu erlangen, was für den Anbau von frischen Lebensmitteln auf zukünftigen Missionen zum Mond und Mars erforderlich ist."
Grünes Habitat trotz Eis, Dunkelheit und Stürmen
Während Buncheks Aufenthalt gab es einige starke Stürme, darunter einen, der die stärksten jemals in der Region gemessenen Winde aufwies. Bei starken Stürmen musste sie in der Station Neumayer III bleiben und konnte nicht nach draußen, um die 400 Meter zum Gewächshaus zu gehen. An solchen Tagen wurde das Gewächshaus EDEN ISS vollständig aus dem Kontrollzentrum am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen überwacht und gesteuert. "Ähnlich wie in der Landwirtschaft müssen wir akzeptieren, dass das Wetter und das Klima die bestimmenden Faktoren sind", sagt Bunchek. "Das ist genau der Grund, warum ich hier bin, um zu lernen, wie wir Technologien einsetzen können, um unter extremen Bedingungen nahrhaftes Gemüse gedeihen zu lassen - sei es für eine Besatzung im Weltraum oder für Gemeinschaften, die mit dem Klimawandel zu kämpfen haben."
Eine der von ihr durchgeführten Studien befasst sich mit der psychologischen Wirkung von frischem Obst und Gemüse und der Möglichkeit, Pflanzen anschauen und anfassen zu können. Die NASA-Astronauten auf der Internationalen Raumstation ISS haben bereits ähnliche Umfragen unter der Besatzung durchgeführt und mehrere Studien zum Anbau von Pflanzen in der Veggie-Einheit für Gemüsezucht absolviert. "Wir werden nun in der Lage sein, die Eindrücke der Astronauten auf der Raumstation, die mit Veggie und dem Advanced Plant Habitat arbeiten, mit den Eindrücken der überwinternden Besatzungsmitglieder der Neumayer Station III zu vergleichen, die mit dem EDEN-Gewächshaus interagieren“, so Bunchek. "Mit einer kleinen Überwinterungsbesatzung und einer langen Isolationszeit ist Neumayer III ein großartiges Analog-Umfeld zum Weltraum für diese Art von Studien."
Überwinterer begeistert von frischem Gemüse
Dr. Tim Heitland, ehemaliger Neumayer-Überwinterer sowie Stationsleiter und heute medizinischer Koordinator am Alfred-Wegener-Institut, Helmholtz-Zentrum für Polar- und Meeresforschung (AWI) ergänzt: "Extreme Kälte, wütende Stürme und die Polarnacht: Die Antarktis ist einer der faszinierendsten Lebensräume auf unserem Planeten. Gleichzeitig ist sie das ideale Testgebiet für den Gemüseanbau unter weltraumähnlichen Bedingungen. Wie viele andere wissenschaftliche Projekte profitiert EDEN ISS von den Ressourcen der Station, und auf der anderen Seite sind die Überwinterungsteams nach wie vor begeistert von der regelmäßigen Versorgung mit frischem Gemüse."
Bei der Zusammenarbeit mit den Forscherinnen und Forschern aus Deutschland hat Bunchek festgestellt, dass die Unterschiede zwischen den Generationen größer sind als zwischen den Herkunftsländern. "Ich habe viel von meinen Kameraden gelernt, und ich hoffe, dass sie eine wichtige Lebensweisheit von mir gelernt haben: die unendlichen Essenskombinationen mit Erdnussbutter." Anfang 2022 wird Jess Bunchek die Antarktis verlassen und nach rund 14 Monaten in die Zivilisation zurückkehren. Als sie nach der Polarnacht zum ersten Mal die Sonne sah, war sie sprachlos. "Es wird verrückt sein, selbst die grundlegendsten Bedingungen wie Regen, Gewitter, Felsen, Erde – und die Nacht – neu zu erfahren und zu erleben, denn mittlerweile befinden wir uns hier in der Antarktis im nicht endenden 'Polartag'.“
EDEN ISS: Nahrungsmittelversorgung der Zukunft
Die weltweite Nahrungsmittelproduktion ist eine der zentralen gesellschaftlichen Herausforderungen im 21. Jahrhundert. Eine steigende Weltbevölkerung bei gleichzeitigen Umwälzungen durch den Klimawandel erfordert neue Wege, um Nutzpflanzen auch in klimatisch ungünstigen Regionen kultivieren zu können. Ein geschlossenes Gewächshaus ist ein vielversprechendes Konzept für zukünftige Missionen zu Mond und Mars. Auf der Erde ermöglicht es von Wetter, Sonne und Jahreszeit unabhängige Ernten sowie weniger Wasserverbrauch und den Verzicht auf Pestizide und Insektizide. Mit dem Projekt EDEN ISS ist solch ein Modell-Gewächshaus der Zukunft unter antarktischen Extrembedingungen in der Langzeiterprobung.