DLR - Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt

Vier Jugendliche aus Leipzig beschäftigen sich zurzeit im Rahmen des Programms „MINToring – Studierende begleiten Schülerinnen und Schüler“ mit einem ehrgeizigen Forschungsprojekt. Es geht dabei um Algen, um Astronauten und einen langen Flug ins All. Ihr fragt euch, wie das alles zusammenhängt und was dahintersteckt? Dann lest euch diesen kleinen Forschungskrimi mal durch …

Der Mars – aufgenommen von der unbemannten Sonde Rosetta. Vielleicht landen dort in ferner Zukunft ja auch Astronauten. Doch woher beziehen sie auf solch langen Flügen durchs All die Atemluft? Bild: ESA, MPS

04. Mai 2011 – Ob Menschen den Weltraum auf langen Reisen mit Raumschiffen erkunden oder sogar eines Tages auf fernen Himmelskörpern landen wollen: In jedem Fall brauchen wir bei solchen Projekten Sauerstoff. Die Luft zum Atmen wird man dabei aber kaum in Tanks mitführen – das wäre schon aus Platz- und Gewichtsgründen schwierig. Die technisch-chemische Aufbereitung der Luft ist zudem sehr energieaufwändig. Da liegt es nahe, die Kraft der Photosynthese zu nutzen – jenes Verfahren, mit dem die Natur seit Jahrmillionen Sauerstoff aus Wasser gewinnt.

Keine Kartoffeln an Bord

Also lautet die Frage, welche Pflanzen man am besten zur Sauerstoff-Produktion mit auf die lange Reise durchs All nimmt. Dafür höhere Pflanzen wie Kartoffeln und Tomaten an Bord von Raumschiffen zu nutzen – das würde sich zwar auf den ersten Blick anbieten, weil man sie außerdem auch noch essen kann. Doch gemessen an ihrer Sauerstoff-Produktion benötigen diese Pflanzen viel zu viel Platz. Es gibt aber einzellige Pflanzen, sogenannte Mikroalgen, die sich innerhalb weniger Stunden teilen. Durch ihr schnelles Wachstum bauen sie in kurzer Zeit eine riesige Biomasse auf, die wiederum große Mengen Sauerstoff freisetzen kann. Der Nachteil: Diese Mikroalgen sind empfindlich gegenüber der im Weltraum herrschenden Strahlung und würden deshalb in kürzester Zeit absterben.

Clevere Idee

Diese Alge hört auf den schönen Namen Haematococcus pluvialis CCCryo 096-99. Sie ist eine der von den Schülern untersuchten Algen und wurde von der Culture Collection of Cryophilic Algae des Fraunhofer Instituts aus Potsdam zur Verfügung gestellt. Bei der australischen Alge wird eine hohe Toleranz gegenüber Strahlungs-Stress vermutet. Bild: Lucas Braune

Unseren Nachwuchsforschern kam da aber eine clevere Idee: Schließlich herrscht auch auf der Erde in einigen Regionen eine recht starke Sonneneinstrahlung – und zwar in Hochgebirgen, Wüsten und in der Antarktis. Auch dort gibt es spezialisierte Algenarten, welche von Natur aus besser mit dem „Strahlen-Stress“ klar kommen müssten. Um herauszufinden ob eine dieser Algenarten als Sauerstoff-Lieferant für zukünftige Raumfahrt-Missionen geeignet ist, experimentieren Julia, Valeria, Ulrike und Lucas am Institut für Pflanzenphysiologie in Halle in der Arbeitsgruppe von Prof. Johanningmeier. Die große Herausforderung besteht dabei darin, hier auf der Erde den Stress zu simulieren, dem die Algen in ähnlicher Form später im Weltraum ausgesetzt wären. Am Ende der Versuche wollen die vier Jugendlichen aus den verschieden Algenarten einen Kandidaten auswählen, der dann sogar im Rahmen eines größeren Forschungsprojektes auf der Internationalen Raumstation ISS auf seine Weltraum-Tauglichkeit untersucht werden soll. Darüber hinaus planen die Schüler sich mit ihrem Projekt bei „Jugend forscht“ zu bewerben.

Um die Experimente so interessant und effizient wie möglich zu gestalten, setzen die vier jungen „Algenforscher“ die Projektarbeit in Kooperation mit dem Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR) um. Das Vorhaben findet im Rahmen des Programms „MINToring – Studierende begleiten Schülerinnen und Schüler“ statt, einer gemeinsamen Initiative der Stiftung der Deutschen Wirtschaft e. V. und des Bundesministeriums für Bildung und Forschung, das Jugendlichen eine praxisnahe Studien- und Berufsorientierung im MINT-Bereich (Mathematik, Informatik, Naturwissenschaften, Technik) bietet. Am Standort Dresden/Leipzig unterstützt die Heinz Nixdorf Stiftung das Programm.