18. Januar 2018
Sauerstoff und Nahrung für Astronauten

DLR un­ter­stützt bei bio­lo­gi­schem Welt­rau­m­ex­pe­ri­ment

Simulation der Ex­pe­ri­men­te am Bo­den
Bild 1/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

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.
Ex­pe­ri­ment in der "Glove­box"
Bild 2/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Experiment in der "Glovebox"

Das Ex­pe­ri­ment fin­det in ei­ner "Glove­box" statt, ei­ner Box, in der von au­ßen nur über Hand­schu­he ge­ar­bei­tet wer­den kann.
Team beim "Ex­pe­ri­ment Se­quence Test" im März 2017
Bild 3/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

Team beim "Experiment Sequence Test" im März 2017

Tests am Bo­den: Am Pro­jekt be­tei­ligt sind Mit­ar­bei­ter der ESA, von BIO­TE­SC (Bio­tech­no­lo­gy Space Sup­port Cen­ter) der Hoch­schu­le Lu­zern, des DLR-Nutzer­zen­trums für Welt­raum­experi­mente (MUSC), der bel­gi­schen Fir­ma Qi­ne­tiQ Space (die die Hard­ware ent­wi­ckelt hat) so­wie Mit­ar­bei­ter des For­scher­teams um Dr. Na­t­ha­lie Leys.
DLR-Nutzer­zen­trum für Welt­raum­experi­mente
Bild 4/4, Credit: DLR (CC-BY 3.0)

DLR-Nutzerzentrum für Weltraumexperimente

Über­prü­fung der Bio­lab-Pa­ra­me­ter im Nutzer­zen­trum für Welt­raum­experi­mente (MUSC) beim DLR.

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, Rhein­bach und Sankt Au­gus­tin
    Deut­sches Zen­trum für Luft- und Raum­fahrt (DLR)

    Po­li­tik­be­zie­hun­gen und Kom­mu­ni­ka­ti­on
    Telefon: +49 2203 601-2144
    Linder Höhe
    51147 Köln
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  • Dr. Sonja Brungs

    In­sti­tut für Luft- und Raum­fahrt­me­di­zin
    Telefon: +49 2203 601-3858
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