er Weltraum ist eine der lebensfeindlichsten Umgebungen, die wir kennen mit extremen Temperaturschwankungen, kurzwelliger UV- und kosmischer Strahlung, Ultrahochvakuum, sowie unterschiedlichen Schwerkraftbedingungen. Dennoch gab es bis heute mehr als 550 Astronauten. Davon waren mehr als 230 Astronauten und Weltraumtouristen auf der ISS: sie wollen dort überleben, wo die terrestrische Biosphäre für Lebewesen nicht existiert. Zum Überleben brauchen Astronauten dort künstliche Lebenserhaltungssysteme, die Sauerstoff, Trinkwasser, Nahrungsmittel und Energie bereitstellen.
Für die Wasserversorgung wird Feuchtigkeit vom Innenraum absorbiert, aufbereitet und für die Wiederbenutzung gelagert. Trotz dieser Maßnahmen ist möglich circa 70% des Wasserverbrauchs zu recyceln, eine teure Nachversorgung an Wasser ist nötig. Zusätzlich sind aufwendige Methoden zur Überwachung der Wasserqualität, mikrobielle Kontaminationen und Biofilmbildung notwendig. Das Aufrechterhalten der Lebenserhaltungssysteme und die Gesundheiterhaltung der Astronauten sind mitunter die größten Herausforderungen für die bemannte Raumfahrt. Im NIMFS Projekt wurden verschiedene Natur-inspirierte, multi-funktionale Oberflächen entwickelt, die die Luftfeuchtigkeit absorbieren können, mittels ihrer Strukturierung das „eingefangene“ Wasser sammeln und es passiv transportieren, um so existierende und zukünftige Lebenserhaltungssysteme zu optimieren. Diese hoch-auflösende additiv hergestellte Oberflächen wurden inspiriert von den biologischen Strukturen von Zikadenflügeln, Mottenaugen und in Baumkapillaren, und bestehen aus Mikrostrukturen, die in Bodenexperimenten, unterstützt von Berechnungen zu verschiedenen Kapillargrößen, Abständen und Winkeln, getestet wurden.
Diese Untersuchungen ergaben einen erhöhten Kontaktwinkel gegenüber einer flachen Oberfläche, eine hohe Oberflächenspannung, und bei hoher Luftfeuchtigkeit die Bildung von Kondensation an den Mikrostrukturen. Außerdem wurde die Flüssigkeitsaufnahme in die hohlen Formen festgestellt, was durch den Kapillareffekt erklärt werden kann. Das Verhalten von Wassertropfen auf diesen Mikrostrukturen wurde noch nicht in Schwerelosigkeit (simulierter Mikrogravitation) getestet. Dies soll in einer Reihe von Experimenten auf mehreren Parabelflügen untersucht werden. Im Pionierversuch werden erstmalig Kegel-, Rohren- und Vasenformen der Mikrostrukturen in verschiedene Größen untersucht. Passive Wassersysteme auf der ISS sind bereits stark auf Kapillarität angewiesen, da es ohne Gravitation zu einer Verstärkung des Effektes kommt. Es kann daher angenommen werden, dass die entwickelten Strukturen ebenfalls einen Leistungsanstieg unter Mikrogravitation aufweisen. In wie weit die entwickelten Oberflächen zur Bekämpfung von Mikroorganismen und als Strahlenschutzschirm eingesetzt werden können, wird aktuell in verschiedenen Bodenexperimenten untersucht.