Bei mir daheim herrscht derzeit der zweifelhafte Charme eines Feldlazaretts. Unser Kleiner hat die Grippewelle letzte Woche in unsere Familie schwappen lassen. Mich hat es am Sonntag niedergeworfen, inzwischen bin ich wieder halbwegs fit. Wie immer in den Selbstmitleidsphasen meiner eigenen Fieberhöhenflüge, in denen das Schlucken weh tut und das Luftholen brennt, kommt mir der Gedanke, wie wenig man das im gesunden Zustand wertschätzt: Ohne Schmerzen einfach ein- und auszuatmen. Tragisch, aber menschlich: Man nimmt für gegeben und selbstverständlich hin, was schnell auch einmal anders sein kann ...
Die Photobioreaktor-Anlage
Das Lebenserhaltungssystem besteht aus drei getrennten Reaktoren, in denen sich Mikroalgen und eine Nährflüssigkeit befinden. Mit Hilfe von Licht erstellen die Algen durch Photosynthese den Sauerstoff, der bei astronautischen Missionen für die Atemluft benötigt wird. Die Algen können außerdem als proteinhaltige Nahrung dienen.
Meine Fieberbetrachtungen leiten sehr schön zu dem Experiment über, das wir gerade im Raumfahrthabitat FLEXhab des LUNA Mondzentrums – einer Art Wohn- und Arbeitsquartier für Astronautinnen und Astronauten – in Köln betreiben. Die „Luft zum Atmen“ ist bei uns auf der Erde etwas ganz Selbstverständliches, sie ist einfach da und in hoher Qualität verfügbar. Wir müssen uns darüber keine Gedanken machen, einfach nur ein- und ausatmen.
Im Weltraum ist das anders. Wollen wir Menschen ins All schicken, so müssen wir die Atemluft, die es auf der Erde einfach so „für umme“ gibt, durch komplizierte Technik zur Verfügung stellen und erhalten. Das System, das diese Funktion in einem Raumschiff erfüllt, nennen wir Environmental Control and Life Support System (ECLSS).
Justieren der Sensoren
An der Anlage befinden sich Sensoren, die den Kohlendioxidgehalt sowie den pH-Wert und die Temperatur der Flüssigkeit messen.
Eine der vielen Aufgaben dieses Lebenserhaltungssystems ist es, der Atemluft Sauerstoff hinzuzufügen und Kohlendioxid daraus zu entfernen. Hierfür gibt es verschiedene Methoden. Besonders interessant sind dabei die Techniken, die einen geschlossenen Kreislauf bilden und möglichst ohne zusätzliche Ressourcen auskommen. Denn für einen längeren Aufenthalt auf dem Mond wäre es ungünstig, wenn man kontinuierlich etwas von der Erde nachliefern müsste. Bei Reisen zum Mars wäre es sogar unmöglich.
Die TU München (TUM) hat hierfür ein Photobioreaktorsystem entwickelt. Es nutzt Mikroalgen, die Photosynthese betreiben und so das von Menschen ausgeatmete Kohlendioxid wieder in wertvollen Sauerstoff umwandeln. Wir müssen den Algen tatsächlich nur etwas Licht spendieren, und schon arbeiten sie für uns! In der Theorie jedenfalls.
Mikroalgen „arbeiten für uns“, haben aber auch hohe Ansprüche
In der Praxis gibt es jede Menge technischer Fragen und Hürden. Daher hat die TUM den Bioreaktor im FLEXhab installiert und wird diesen dort ein paar Wochen lang ferngesteuert laufen lassen. Das Habitat ist als Experimentierort deshalb so gut geeignet, weil unter den dort herrschenden kontrollierten Bedingungen die Werte für Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid kontinuierlich automatisch erfasst werden können.
Luftblasen im Photobioreaktor
Damit die Flüssigkeit immer gut durchmischt ist, wird Luft durch die Anlage geblasen.
Timon Schwarz leitet das Experiment und erklärt mir, wie empfindlich die Mikroalgenkultur gegenüber Umwelteinflüssen ist. Dabei gibt es unzählige Parameter, – von der Temperatur über den pH-Wert bis hin zu einer ausreichenden Menge an Nährstoffen – die in einem passenden Bereich liegen müssen. Und genau dafür ist das Photobioreaktorsystem da: Es versorgt die Mikroalgen mit allem, was sie brauchen, damit diese sich fröhlich vermehren und Photosynthese betreiben.
Die in diesem Experiment eingesetzte Mikroalge Chlorella Vulgaris zeichnet sich durch ein starkes und robustes Wachstum aus und kann als proteinhaltiges Nahrungsmittel sogar verzehrt werden. Deshalb ist die Alge für Anwendungen auf einer Raumstation oder bei Langzeitmissionen im Weltall optimal geeignet. Das Experiment soll außerdem erproben, wie ein solches System in der Realität eingesetzt werden kann. Denn auch wenn die meisten Abläufe ohne menschliche Eingriffe stattfinden, sind doch noch einige Wartungs- und Analysearbeiten an dem Photobioreaktorsystem notwendig.
Das Raumfahrthabitat FLEXhab vor der LUNA-Halle
Die Photobioreaktor-Kampagne findet im FLEXhab der LUNA-Anlage in Köln statt, da unter den kontrollierten Bedingungen im Habitat der Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt der Luft kontinuierlich gemessen werden können.
Für die LUNA-Anlage des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) und der Europäischen Weltraumorganisation (ESA) ist dieses Experiment auch hochinteressant: Es ist das erste Mal, dass wir unser FLEXhab wissenschaftlich nutzen und auch das erste Mal, dass wir unser Monitoring- und Control-System (MCS), das wir extra für LUNA entwickelt haben und das über die aktuellsten europäischen Standards für Raumfahrtsysteme verfügt, wirklich im Betrieb anwenden.
Wir sind gespannt auf die Ergebnisse, und ich – in meinem provisorischen Feldlazarett – bin froh, dass ich „nur“ auf der Erde bin und mit einfachem Fensteraufreißen in kürzester Zeit den Eukalyptus- und Mentholdunst durch exzellente oberbayerische Kurortluft ersetzen kann. Und nehme mir wie immer das „Mehr-Wertschätzen“ dessen vor, was man zu leichtfertig als „gegeben“ hinnimmt …
