Tomaten ernten bei minus 40 Grad

Das Gewächshaus bei Ankunft in der Antarktis. Bild: DLR (CC-BY 3.0)
Das Gewächshaus bei Ankunft in der Antarktis. Bild: DLR (CC-BY 3.0)
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Gemüse bei Minusgraden – das kennt man eigentlich nur von Tiefkühltruhen im Supermarkt oder zu Hause im Gefrierfach. Aber Spinat oder Tomaten in eisiger Umgebung anbauen und ernten? Genau darum geht es im Projekt EDEN-ISS, bei dem ein Gewächshaus im ewigen Eis im Mittelpunkt steht. Was da in der Antarktis geforscht wird und was das mit der Raumfahrt und dem Mars zu tun hat, erklären wir dir hier.

Gewächshaus in der Antarktis
Das Panoramafoto zeigt links das Gewächshaus, rechts ganz weit im Hintergrund die Polarstation. DLR (CC-BY 3.0)

Der Mars ist schon lange ein Objekt wissenschaftlicher Neugier. Gab oder gibt es dort einfache Lebensformen? Das ist nur eine der vielen spannenden Fragen rund um unseren Nachbarplaneten. Eine Reise dorthin scheint heutzutage nicht mehr reine Science Fiction zu sein – auch wenn sie immer noch eine Vielzahl von Herausforderungen mit sich bringen würde. Dazu gehört auch die Frage, wie man die Crew unterwegs mit Nahrung versorgen kann. Denn eine Mars-Mission würde mindestens zwei Jahre dauern und so viele Konservendosen passen in kein Raumschiff – ganz abgesehen davon, dass bekanntlich auch frische vitaminreiche Kost zu einer gesunden Ernährung gehört. Also sind neue Methoden und Systeme zur Lebenserhaltung der Astronauten nötig. Und da kommt die Antarktis ins Spiel: Denn die Situation in einer Polarstation hat für die Besatzung viele Ähnlichkeiten mit einem Flug durchs All und einem Aufenthalt auf einem anderen Himmelskörper wie dem Mars. Das gilt vor allem für den antarktischen Winter, wenn die Wissenschaftler in der Neumayer-Station III des Alfred-Wegener-Instituts (AWI) völlig von der Außenwelt abgeschnitten sind und sich selbst versorgen müssen. Die Station befindet sich in der Akta-Bucht auf dem Ekström-Schelfeis und ist rauen Verhältnissen ausgesetzt. Damit bietet sie ideale Bedingungen, um den Gemüseanbau in einer lebensfeindlichen Umgebung zu erproben. Und genau das testet das DLR in Zusammenarbeit mit dem AWI in diesem Projekt.

Das EDEN-ISS-Gewächshaus – auch Mobile Test Facility (MTF) genannt – soll autark arbeiten und nicht durchgehend durch Personal kontrolliert werden müssen. Es soll eine Umgebung schaffen, in der Pflanzen gedeihen können. Paul Zabel, Ingenieur beim DLR, befindet sich aktuell in der Antarktis auf der Station, um die „heiße“ oder besser gesagt kalte Phase des Vorhabens vorzubereiten – denn zurzeit herrscht dort noch Sommer. Dabei wurde er anfangs vom EDEN-ISS-Aufbauteam unterstützt, das aus vier Kollegen besteht – darunter auch Projektleiter Daniel Schubert. Für das Gewächshaus wurde 300 Meter von der Station entfernt ein Gestell errichtet. Das Modul selbst wurde von Hamburg über Kapstadt bis ins Antarktische Schelfeis vom Forschungs-Eisbrecher „Polarstern“ transportiert. Nach seiner Ankunft wurde es zur Station gebracht und dort begann das Aufbauteam mit der Installation der Inneneinrichtung. Zabels Team und ein Großteil der bis zu 50 Crewmitglieder werden nach den Vorbereitungen für den antarktischen Winter zurück in ihre Heimat reisen.

In der antarktischen Nacht, die während unseres Sommers mehrere Monate dauert, wird Zabel die Pflanzen alleine versorgen und untersuchen. Er muss die Größe und das Gewicht des Gemüses genau dokumentieren. Bei Salat und Spinat gehört auch die Zählung der Blätter zu seinen Aufgaben. Nach der Dokumentation landet das Gemüse auf dem Esstisch der 10-köpfigen Crew. Zabels Mission begann kurz vor Weihnachten, als das Gewächshaus in der Antarktis eintraf, und wird ein Jahr später enden. Die Aussaat soll im Februar planmäßig beginnen.

Paul Zabel im Gewächshaus.

Das Gewächshaus ist eine abgeschlossene Anlage mit einem eigenen Verfahren zur Aufbereitung des Wassers, das von den Pflanzen über Verdunstung abgegebenen wird. Der Sauerstoffgehalt und die Feuchtigkeit in der Luft werden über ein Atmosphären-Kontrollsystem gesteuert. Das alles wird im EDEN-ISS-Projekt auf die Funktionstüchtigkeit getestet – ebenso wie die Lichtanlage und die optimale Unterbringung der Pflanzen auf Regalen. Außerdem wird untersucht, welche Nährstoffe in welcher Konzentration gut für die Pflanzen sind. Und es sollen der Zeitaufwand der Crew für Aufzucht sowie die bestmögliche Lagerung nach der Ernte ermittelt werden.

Durch die frischen Lebensmittel – darunter auch Tomaten, Gurken und sogar Erdbeeren – ist eine vitaminreichere Ernährung möglich. Außerdem tragen sie zu einem guten Stoffwechsel bei. Aber das alles hat nicht nur physiologische Vorteile: Die Beschäftigung mit der Pflanzenzucht und die Tatsache, dass frische Kost auf den Tisch kommt, senken auch den Stress-Level der Forscher – und das trägt zu einer besseren psychischen Verfassung der Crew bei. Bei einem Raumflug hätte die Verwendung eines solchen Gewächshauses noch weitere Funktionen. So würden die Pflanzen beispielsweise auch Sauerstoff für die Astronauten liefern. Ein weiterer Vorteil ist, dass man aus den Pflanzen sogenanntes Bio-Plastik herstellen kann. Sollte während der Mission etwas kaputt gehen, kann es möglicherweise durch 3D-gedruckte Teile aus Bio-Plastik-Granulat ersetzt werden.

Ede
Das Logo der Mission verbindet die Wissenschaft im All mit der Forschung auf der Erde.

Auch für Schulen gibt es eine spannende Möglichkeit, die mit der EDEN-ISS-Mission zu tun hat: ein Projekt des DLR_School_Labs in Bremen, bei dem Schülerinnen und Schüler wie Paul Zabel das Wachstum ihrer eigenen Pflanzen untersuchen können – und zwar nicht in der Antarktis, sondern im angenehm warmen Klassenzimmer. Dafür nehmen sie zunächst an einem Workshop im DLR_School_Lab teil, bei dem es um den Anbau von Pflanzen geht. Dann bekommen sie eine Box, die mit LEDs und Sensoren ausgestattet ist, um darin Pflanzen aufzuziehen. Sie können in dieser Box selbständig Experimente durchführen und die Ergebnisse später im Austausch mit Experten des DLR in Bremen besprechen, wo es ein Labor gibt, dass dem EDEN-ISS Labor ähnelt. Die Jugendlichen lernen dabei viel über Nachhaltigkeit und über den sparsamen Umgang mit Wasser – sei es in Regionen mit Wasserknappheit, sei es in der Landwirtschaft oder im alltäglichen Leben. An dem Projekt, das von der Robert-Bosch-Stiftung gefördert wird, können fünf Klassen gleichzeitig teilnehmen. Bei Interesse können sich Lehrkräfte an den Leiter des DLR_School_Labs Bremen, Dr. Dirk Stiefs, wenden.

Diese Webcam des Alfred-Wegener-Instituts an der Neumayer-Station liefert alle 10 Minuten ein aktuelles Bild. Diese Bilder zeigt das Zeitraffer-Video der letzten 24 Stunden. Die Kamera schaltet dabei Nachts auf Schwarz/Weiß-Bilder um. Bei Schneesturm kann die Station auch einmal gar nicht zu sehen sein. Quelle: Alfred-Wegener-Institut