In der Raumfahrt wird vor Ort zubereitetes Essen zum Einsatz kommen

Ein Protein aus dem Atem von Astronauten oder ein Burger aus Pilzen. Durch die Essenszubereitung vor Ort können die Besatzungen auch auf längere Reisen vorbereitet werden.

Bisher ernährten sich Astronauten bei Weltraumreisen überwiegend von vorverpackten Nahrungsmitteln. Um jedoch Missionen über größere Entfernungen und längere Zeiträume durchführen zu können, hat die NASA einen Wettbewerb gestartet, von dem sie hofft, dass er eine neue Ära nachhaltiger Nahrungsmittel im Weltraum einläuten wird.

Laut Ralph Fritsche, leitender Projektmanager für die Produktion von Weltraumfrüchten am Kennedy Space Center der NASA in Florida, sind vorverpackte Lebensmittel, die auf der Internationalen Raumstation verwendet werden, 18 Monate haltbar. Derzeit verfügen wir über keine Nahrungsmittel, die den Bedarf von Marsmissionen decken könnten. Dasselbe Problem wird auch bei Mondmissionen von längerer Dauer auftreten."

Laut NASA wird es einige Zeit dauern, bis Menschen den Mars erreichen, aber eine Reise zum Mond wird bald Realität. Im Jahr 2024 plant die NASA, im Rahmen des Artemis-Programms vier Astronauten um den Mond zu schicken. Es handelt sich um die erste Mondlandung seit Apollo 17 im Jahr 1972 (Apollo 17 (7.–19. Dezember 1972) war die letzte Mondlandemission im Apollo-Programm der NASA und das letzte Mal, dass ein Mensch den Mond betrat). Das Ziel der NASA besteht darin, eine Kampagne zur Rückkehr des Menschen zum Mond neu zu starten. Der Aufenthalt dort wird nicht nur ein paar Tage, sondern möglicherweise Wochen, Monate oder sogar länger dauern.

Um das Problem der Nahrungsmittelversorgung von Astronauten auf Langzeitmissionen zu lösen, startete die NASA im Januar 2021 die Deep Space Food Challenge und forderte die teilnehmenden Unternehmen auf, neue Wege für den Anbau nachhaltiger Lebensmittel vorzuschlagen. Von den anfänglich 200 teilnehmenden Unternehmen werden in Phase zwei (ab Januar 2023) nur 11 Teams teilnehmen, darunter 8 Teams aus den USA und 3 internationale Teams. Am 19. Mai gab die NASA die Teams bekannt, die in die Endphase des Wettbewerbs eingezogen waren. Die Gewinnerteams werden nach weiterer Auswertung ihrer Vorschläge im April 2024 bekannt gegeben.

Phase 2 ist laut Angela Herblet vom Marshall Space Flight Center der NASA in Alabama eine Demonstration auf Küchenniveau. In Phase 3 werden die Teams vor die Herausforderung gestellt, ihre Technologie zu skalieren. Die Teams müssen nachweisen, dass ihr Nahrungsmittelherstellungssystem drei Jahre lang ununterbrochen funktionieren und eine vierköpfige Besatzung auf einer zukünftigen Weltraummission mit ausreichend Nahrung versorgen kann. „Die vorgeschlagenen Lösungen sollten darauf abzielen, eine Vielfalt an nahrhaften Nahrungsmitteln für Astronauten zu entwickeln“, sagte Herblet.

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Air Company - einer von fünf Finalisten mit Sitz in den Vereinigten Staaten,

Air Company – einer von fünf Finalisten mit Sitz in den USA – hat ein Nahrungsmittelsystem entwickelt, das das von Astronauten im Weltraum ausgestoßene Kohlendioxid (CO2) zur Herstellung von Wein nutzen kann, der dann zum Anbau essbarer Lebensmittel verwendet werden kann. Das Unternehmen erforscht außerdem Möglichkeiten, aus CO2 Alkohol für Düsentreibstoff und Parfüm herzustellen.

„Nahrung aus Luft herzustellen, mag seltsam klingen, aber wenn man erst einmal sieht, wie es funktioniert, ist es viel einfacher“, sagte Stafford Sheehan, Mitbegründer und CTO von Air Company. Wir nehmen CO2, kombinieren es mit Wasser und Elektrizität und erzeugen Protein.“

Bei diesem Prozess entsteht Alkohol, der dann gärt, wodurch „etwas Essbares“ entsteht, sagt Sheehan. „ Das Unternehmen hat ein Protein entwickelt, das dem aus Seitan, einem veganen Fleischersatz, ähnelt. Es schmeckt ziemlich gut. Das System wird kontinuierlich gären, um Astronauten mit Nahrung zu versorgen. Wann immer Sie im Weltraum Lust auf ein Protein haben, stellen Sie eines aus dieser wachsenden Hefe her.“

Konzept des Interstellar Lab in Florida.

Das Interstellar Lab in Florida, einer der in den USA ansässigen Finalisten der Phase 3, bietet ebenfalls einen anderen Ansatz. Das NUCLEUS genannte System des Unternehmens ist ein modularer Bausatz aus kleinen Boxen in etwa der Größe eines Toasters. Jede Box ist in sich geschlossen und verfügt über ein eigenes Feuchtigkeits-, Temperatur- und Bewässerungssystem. Das Design würde es Astronauten ermöglichen, problemlos verschiedene Gemüsesorten anzubauen und sogar Insekten wie schwarze Soldatenfliegen zu züchten, die als vielversprechende Proteinquelle gelten. „Wir bringen einen kleinen Teil des Ökosystems der Erde in den Weltraum“, sagte Barbara Belvisi, Gründerin und CEO des Unternehmens. Sie können Pilze, Insekten und Sprossen gleichzeitig züchten.“

Astronauten werden drei bis vier Stunden pro Woche brauchen, um Nutzpflanzen zu säen, zu beschneiden und anzubauen, doch ein Großteil dieser Arbeit wird durch künstliche Intelligenz gesteuert. „Die NASA will menschliche Eingriffe nicht völlig ausschließen“, sagt Belvisi. Das Unternehmen hat auch größere aufblasbare geschlossene Umgebungen, sogenannte BioPods, entwickelt, von denen man hofft, dass sie eines Tages auf dem Mond oder dem Mars eingesetzt werden könnten.

Einer der drei ausländischen Finalisten ist Mycorena mit Sitz in Schweden. Das Futtermittelproduktionssystem des Unternehmens, AFCiS, wird durch Pilzfermentation ein Protein namens Mykoprotein produzieren, um tierische oder pflanzliche Quellen zu ersetzen. Kristina Karlsson, Leiterin für Forschung und Entwicklung des Unternehmens, erklärt: „Mykoprotein hat einen sehr hohen Proteingehalt von bis zu 60 %, ist außerdem reich an Ballaststoffen, Vitaminen und Nährstoffen und enthält wenig Fett und Zucker. Mykoprotein selbst hat keinen großen Geschmack, ist sehr neutral, wie Umami oder Hefebrot. Durch die Weiterverarbeitung, beispielsweise durch die Kombination mit Aromen oder Gewürzen, lassen sich daraus verschiedenste Lebensmittel, wie zum Beispiel Burger oder Nuggets herstellen. Ein an das System angeschlossenes Modul druckt die Pilze im 3D-Verfahren in die gewünschte Lebensmittelform. „Sie können auf dem Bildschirm auswählen und ein Stück Hühnchen bekommen“, sagt Karlsson.

Das AFCiS-System von Mycorena (links) produziert ein nährstoffreiches Mykoprotein, aus dem auch 3D-gedruckte Formen hergestellt werden können.

Laut NASA werden die Gewinnerideen dieses Wettbewerbs nicht sofort bei der nächsten Mondlandekampagne zum Einsatz kommen, sie zeigen jedoch die Machbarkeit zukünftiger Weltraummissionen. „Man muss viele Jahre im Voraus beginnen, um sicherzustellen, dass man die Kapazitäten hat, wenn man sie braucht.“ Diese Möglichkeiten seien vielversprechend, sagt Fritsche, leitender Projektmanager für die Produktion von Weltraumpflanzen am Kennedy Space Center der NASA in Florida.

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