Bakterien für Sauerstoff und Nahrung?
Redaktion
/ Pressemitteilung des DLR astronews.com
18. Januar 2018
Eine zuverlässige Versorgung von Astronauten mit
Lebensmitteln und Sauerstoff ist für die bemannte Raumfahrt entscheidend. Je
weiter man sich aber von der Erde entfernt, desto wichtiger ist eine möglichst
autarke Bereitstellung dieser lebenswichtigen Güter. Bestimmte Bakterien könnten
da helfen. Auf der Internationalen Raumstation ISS laufen gerade entsprechende
Tests.
Das Experiment findet in einer "Glovebox"
statt, einer Box, in der von außen nur über
Handschuhe gearbeitet werden kann.
Foto: DLR (CC-BY 3.0) [Großansicht] |
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
Kohlendioxid 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.
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.
Die Bakterien wurden in speziell vorbereiteten Behältern am 15. Dezember 2017
im Rahmen der Versorgungsmission 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 der Dragon-Kapsel von 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.
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