Auf dem Mars gibt es keine Lebensmittelgeschäfte und Nachschub von der Erde wird noch viele Monate dauern. So viel Nahrung künftige Astronauten auf dem Roten Planeten auch für die Reise mitnehmen werden, sie werden zwangsläufig in einer unwirtlichen Umgebung selbst etwas zu essen anschaffen müssen. Ob sie den fantasievollen Weg vom Bauernhof auf den Tisch mit Kartoffeln aus der Region gehen, wie es Matt Damons Figur im Film „Der Marsianer“ aus dem Jahr 2015 getan hat, bleibt abzuwarten. Aber sie könnten eine noch wissenschaftlich fortschrittlichere Option haben.
Protein aus der Luft erschaffen.
Das ist das Ziel einer Partnerschaft zwischen der Europäischen Weltraumorganisation und einem Unternehmen namens Solar Foods, das vor weniger als einem Jahrzehnt aus einem wissenschaftlichen Forschungsprogramm hervorgegangen ist. Solar Foods eröffnete 2024 seine erste große Produktionsanlage.
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Das Projekt, das in Anlehnung an die Star Wars-Filme HOBI-WAN (für „wasserstoffoxidierende Bakterien in Schwerelosigkeit als Nahrungsquelle“) genannt wird, ist eine Weltraumversion eines Prozesses, an dem Solar Foods bereits hier auf der Erde gearbeitet hat. Bei diesem Versuch werden Bakterien in einem Bottich mit Wasser, Luft und Nährstoffen gezüchtet, die Bakterien anschließend ausgetrocknet und in ein sogenanntes Proteinpulver umgewandelt Solein für den menschlichen Verzehr.
Ein wichtiger nächster Schritt wird sein Testen Sie die Solein-Produktion auf der Internationalen Raumstation.
„Die Bereitstellung einer nachhaltigen und nahrhaften Nahrungsversorgung, die den Energiebedarf der Besatzung deckt, ist eine der größten Herausforderungen bei der Erforschung bemannter Raumflüge jenseits der erdnahen Umlaufbahn“, sagte die ESA in einem Bericht Blogbeitrag. „In Fällen, in denen vorab eingerichtete Lebensmitteldepots oder kontinuierliche Nachschubmissionen von der Erde aus unpraktisch, ressourcenintensiv oder technisch nicht realisierbar sind, sind kostengünstige Alternativen erforderlich.“
Solein beginnt nass und wird durch einen Prozess getrocknet, der Zentrifugalkraft und Sprühtrocknung umfasst.
Von Bakterien zu Proteinen
Das zentrale Ziel des HOBI-WAN-Projekts besteht darin, herauszufinden, ob die Produktion des proteinreichen Pulvers unter Schwerelosigkeitsbedingungen erfolgen kann.
Der Prozess ist komplex, aber im Wesentlichen lässt er der Natur ihren Lauf.
„Solar Foods produziert Solein durch einen Prozess namens Gasfermentation“, erzählt mir Arttu Luukanen, Senior Vice President für Raumfahrt und Verteidigung des Unternehmens. Der Gasfermentationsprozess, sagt er, erzeuge einzellige Organismen, die sich von Wasserstoffgas ernähren und es zur „Sequestrierung“ von Kohlenstoff nutzen. Von dort aus werden die Bakterien mit „Mineralien des Lebens“ gefüttert, wobei Ammoniak als Stickstoff- und Wasserstoffquelle genutzt wird.
Alle Zutaten gelangen zusammen mit Wasser und Gasen in einen Bioreaktor, der „ein bisschen wie ein großer SodaStream“ hineingepumpt wird, sagt Luukanen. Dies bietet den Bakterien die richtige Umgebung zur Vermehrung, was ihnen sehr schnell gelingt. Sobald sich die Bakterien in ausreichender Menge vermehrt haben, werden sie geerntet. Ein Teil davon wird für die nächste Runde im Bioreaktor beiseite gelegt, während der Rest gründlich getrocknet und pasteurisiert wird.
Diese getrockneten und pasteurisierten Bakterien bilden das Solein-Produkt, das aus 78 % Protein, 6 % Fett (hauptsächlich ungesättigt), 10 % Ballaststoffen, 2 % Kohlenhydraten und 4 % Mineralstoffen besteht. Luukanen sagt, dass das Pulver auf viele verschiedene Arten aromatisiert werden kann und allein „einen sehr milden Umami-Geschmack“ verleiht.
Das HOBI-WAN-Projekt wird zur Internationalen Raumstation fliegen, um zu sehen, ob Solein im Weltraum hergestellt werden kann.
Wie man im Weltraum Protein herstellt
Die Solein-Produktion wird im Weltraum schwieriger zu bewerkstelligen sein. Die schwerelose Umgebung sowie die begrenzte Ladekapazität und der reduzierte Platz für den Bioreaktor stellen zusätzliche Herausforderungen dar, von denen ESA und Solar Foods glauben, dass sie sie lösen können.
„(Der) Hauptunterschied für das Experiment an Bord der ISS ist das Fehlen der Schwerkraft, was bedeutet, dass es keinen Auftrieb gibt, was das Verhalten von Flüssigkeiten und Gasen stark verändert“, sagt Luukanen. Die andere Herausforderung ist der begrenzte physische Platz. Solar Foods verwendet Bioreaktoren, die 20.000 Liter oder mehr fassen können, während der Bioreaktor auf dem Weg zur ISS deutlich kleiner sein wird – „einige Dutzend Liter“.
Für die Gassicherheit, Prozessüberwachung, Qualitätssicherung und Wartbarkeit sind zusätzliche Schritte erforderlich, da keine Bioverfahrenstechniker an Bord sind, die den Prozess betreuen. Das im Weltraum hergestellte Produkt wird auch nicht zu Pulver getrocknet, zumindest nicht auf der ISS. Im Falle eines Lecks wäre es nicht ideal, eine Pulverwolke in einer Schwerelosigkeitsumgebung herumschweben zu lassen.
Im Weltraum wird Solein also wahrscheinlich als Paste serviert.
Soleil in seiner Pulverform hier auf der Erde. Die Space-Version wird eher eine Paste sein.
Recycling im Weltraum
Der letzte große Faktor sind die Zutaten. Sie müssen geändert werden, um dem Mangel an verfügbaren Ressourcen bei einem langfristigen Raumflug Rechnung zu tragen. Recycling ist seit langem ein wichtiger Bestandteil des Lebens im Weltraum, und das gilt auch für die Solein-Produktion.
Das bedeutet, CO2 aus der Atmung der Besatzung zu nutzen und das Wasserstoffgas zu recyceln, das bei der Elektrolyse auf der ISS entsteht Wasser in Sauerstoff umwandeln für die Besatzung. Auf der Erde wird für die Herstellung von Solein viel Wasser benötigt.
Es wird auch Substitutionen geben, etwa die Verwendung von Harnstoff anstelle von Ammoniak, da Ammoniak bei einem Unfall gefährlich wäre. Aber das bedeutet nicht, dass Astronauten Urin verwenden werden, wie sie es für „recycelter Kaffee.“
„Auf der Erde verwenden wir Ammoniak, aber für das ESA-Projekt haben wir uns entschieden, stattdessen synthetischen Harnstoff zu verwenden, vor allem weil er nicht potenziell gefährlich ist wie Ammoniak, wenn es ausläuft“, sagt Luukanen. „Eine Rückgewinnung des Harnstoffs aus dem Urin ist grundsätzlich möglich, aber angesichts der geringen benötigten Menge an Harnstoff ist dies möglicherweise nicht sinnvoll, insbesondere wenn die Harnstoffgewinnung aus dem Urin mit aufwändigen und schweren Geräten verbunden ist.“
Sollte das HOBI-WAN-Projekt erfolgreich sein, wird es dazu beitragen, langfristige Weltraumforschung für Menschen zu ermöglichen, einschließlich einer möglichen Reise zum Mars.
Verpflegung von Astronauten auf Langzeitmissionen
Eine Reise zum Mars ist mit einem viel größeren Zeitaufwand verbunden als ein Ausflug zum Mond. Die NASA steht vor der Tür Artemis-II-Mission werden Astronauten zum ersten Mal seit fast einem halben Jahrhundert den Mond umkreisen, aber die Reise wird nur 10 Tage dauern. Was das Essen angeht, ist das keine so große Sache. Aber Mars – von Raumfahrtagenturen und Elon Musk gleichermaßen beäugt – ist viel, viel weiter entfernt und Reisezeiten wird sich über Monate und Monate erstrecken. Auf dem Weg zum Roten Planeten müssen Astronauten mehr als nur ein Picknick einpacken.
Sollte sich das Solein-Projekt als erfolgreich erweisen, könnte die Menge an Nahrungsmitteln, die es erzeugt, theoretisch ein Astronautenteam Hunderte von Tagen lang ernähren und dabei viel weniger Frachtraum verbrauchen Die heutigen Weltraummahlzeiten. Luukanen sagt, dass Astronauten bei der Konzeption des Projekts nur Mineralsalze mit sich führen müssten, und so viel würden sie nicht brauchen.
„Selbst bei einer fünfköpfigen Besatzung und einer 900-tägigen Mission zum Mars sprechen wir von (weniger als) 100 Kilogramm Mineralsalzen“, sagt er.
Andere Technologien könnten auch dazu beitragen, Stickstoff und Mineralien zu recyceln, was es Astronauten ermöglichen würde, diese Materialien vor Ort wiederzuverwenden und so die Nahrungsversorgung weiter zu verbessern.
Mit dem Proteinpulver könnten Astronauten mit den richtigen Zusatzzutaten alle möglichen Lebensmittel zubereiten. Laut Luukanen hat Solar Foods Rezepte entwickelt, die von Eis bis hin zu Frischkäse-Ravioli reichen. Einige von ihnen wurden während präsentiert Die Deep Space Food Challenge der NASAin dem Methoden für langfristige Lebensmittellösungen hervorgehoben wurden, darunter eine Methode zum Anbau von Lebensmitteln ohne Licht namens Nolux und ein geschlossenes Ökosystem, das autonom Lebensmittel anbauen und Insekten für die Ernährung eines Astronauten erhalten kann.
Es ist vielleicht nicht das, was Sie von einem mit einem Michelin-Stern ausgezeichneten Restaurant oder sogar Ihrem Feinkostladen in der Nachbarschaft erwarten würden, aber es ist wahrscheinlich besser als eine regelmäßige Diät mit auf dem Mars angebauten Ofenkartoffeln.
