Die Mission Eu:CROPIS

Der Satellit Eu:CROPIS
Der Satellit Eu:CROPIS
Bild 1/1, Quelle: DLR (CC-BY 3.0)

Der Satellit Eu:CROPIS

Im Inneren des Eu:CROPIS-Satelliten befinden sich zwei biologische Lebenserhaltungssysteme mit Gewächshäusern, Biofilter (C.R.O.P.®), Zwergtomatensamen, Grünalgen (Euglena gracilis) und synthetischem Urin. Im Fokus der DLR-Mission Eu:CROPIS stehen Tests der Langzeitstabilität eines biologischen Lebenserhaltungssystems für Missionen zum Mond oder Mars.

Astronauten müssen im All mit Atemluft, Wasser und Nahrung versorgt werden. Um diese lebensnotwendigen Ressourcen zu recyceln und damit auch für einen Langzeiteinsatz über mehrere Jahre verfügbar zu machen, werden geschlossene Lebenserhaltungssysteme gebraucht. Im Fokus der DLR-Mission Eu:CROPIS stehen Tests der Langzeitstabilität eines biologischen Lebenserhaltungssystems für Missionen zum Mond oder Mars.

Der Missionsname Eu:CROPIS steht für "Euglena and Combined Regenerative Organic-Food Production in Space”. Die Mission soll zeigen, dass Urin auch unter Mond- und Mars-Schwerkraftbedingungen in Nährstoffe für Pflanzen umgewandelt werden kann. Eu:CROPIS ist daher ein notwendiger Baustein für die Durchführung zukünftiger Langzeitmissionen beziehungsweise die Errichtung von Habitaten auf Mond oder Mars, denn das biologische Lebenserhaltungssystem ermöglicht das Recycling von Abfällen und die Versorgung mit Nahrung. Frisches Gemüse, das im Weltraum auf umgewandelten biologischen Abfallprodukten gedeiht, wäre auch eine Errungenschaft für das Leben auf der Erde. Wenn Urin oder Gülle in wertvolle Nährstoffe und Frischwasser in einem geschlossenen Lebenserhaltungssystem recycelt werden könnten, würde dies die Bedingungen in Ballungsgebieten und die Nahrungsversorgung in extremen, trinkwasserarmen Lebensräumen oder Katastrophengebieten erheblich verbessern. Zudem würden durch Gülle oder Urin überdüngte Böden und das Grundwasser entlastet.

Ein geschlossenes Lebenserhaltungssystem im All

Im Inneren des Satelliten Eu:CROPIS befinden sich zwei biologische Lebenserhaltungssysteme mit Gewächshäusern, Biofilter (C.R.O.P.®), Zwergtomatensamen, Grünalgen (Euglena gracilis) und synthetischem Urin. Der Biofilter besteht aus einer 400 Milliliter großen Kammer, gefüllt mit Lavasteinen. Auf und in den porösen Steinen sind Bakterien angesiedelt, die den darüber rieselnden Urin im Wasserkreislauf in Nitrat umwandeln. Bevor aber aus Urin Nitrat entsteht, zerfällt der im Urin enthaltene Harnstoff zu Ammoniak - dieser ist für Pflanzen giftig. Die Bakterien im Biofilter bauen den Ammoniak nur langsam ab. Damit die Tomatenpflanzen zwischenzeitlich keinen Schaden nehmen, unterstützt Euglena die Bakterien beim Abbau des Ammoniaks. Denn die einzellige Alge kann Ammoniak verstoffwechseln. Über eine Membran mit dem C.R.O.P.®-System verbunden, sollen die Algen das System entgiften, wenn die Zugabe des künstlichen Urins zu Beginn für einen möglichen, hohen Anteil an Ammoniak sorgt. Gleichzeitig produziert Euglena Sauerstoff, der wiederum von den Organismen im Biofilter benötigt wird.

Der durch den Rieselfilter in Nitrat umgewandelte Harnstoff dient als Nährlösung für die Tomatenpflanzen. Somit fungieren die Pflanzen auch als Bio-Sensoren. Sie zeigen eine erfolgreiche Umwandlung des Urins in eine Düngemittellösung an. Das alles wird von Kameras aufgezeichnet und die Daten werden an das DLR-Kontrollzentrum in Oberpfaffenhofen (GSOC) sowie das MUSC (DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente) in Köln geschickt, wobei das GSOC den Satelliten und die Nutzlast steuert und das MUSC die Gewächshaus-Daten erhält. LED-Licht sorgt per Zeitschaltuhr für einen geregelten Tag-Nacht-Rhythmus, der Drucktank für einen atmosphärischen Druck von einem Bar - das entspricht dem Luftdruck auf der Erde.

Experimente in zwei Phasen

Während der Mission rotiert der Satellit um seine Längsachse. So entsteht, je nach Umdrehungszahl, eine entsprechende Gravitation. Im ersten Teil der Experimentphase werden etwa 23 Wochen lang Gravitationsbedingungen wie auf dem Mond geschaffen. In dieser Phase wird das erste Gewächshaus in Betrieb genommen. In der zweiten Phase wird Marsschwerkraft erzeugt. Dabei finden die Experimente im zweiten Lebenserhaltungssystem statt. Nach 62 Wochen ist die Mission abgeschlossen. Der Satellit verbleibt noch etwa 18 Jahre im Weltraum, bis er dann beim Wiedereintritt in die Erd-Atmosphäre verglüht.

Der DLR-Kompaktsatelliten CompSat

Eu:CROPIS ist die erste Mission des DLR-Kompaktsatelliten CompSat, dem weitere folgen werden. Das DLR entwickelt damit neue Satellitentechnologien und stellt die Machbarkeit von effektiven und günstigen Satelliten unter Beweis. Ziel von CompSat ist es, Standardkomponenten zu verwenden, um den Satelliten von der Konfiguration her flexibel an die jeweilige Nutzlast für weitere Missionen anpassen zu können. Das DLR baut damit auch eine entsprechende Beratungskompetenz für zukünftige Forschungsplattformen auf.

Gebaut wurden der Satellit und der Satellitenbus federführend am DLR-Institut für Raumfahrtsysteme in Bremen. Das DLR-Institut für Faserverbundleichtbau und Adaptronik in Braunschweig entwickelte die Rahmenstruktur und steuerte den Drucktank bei. Der Satellit Eu:CROPIS ist 230 Kilogramm schwer, 1,10 Meter hoch und hat einen Durchmesser von einem Meter. Die Energieversorgung läuft über vier Solarpaneele von jeweils einem Quadratmeter.

Der Start erfolgte am 3. Dezember 2018 mit einer Falcon 9 von SpaceX von der kalifornischen Vandenberg Air Force Base.

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