Bei der Raumfahrt werden vor Ort zubereitete Lebensmittel verwendet.

Ein Protein aus dem Atem von Astronauten oder ein Burger aus Pilzen. Die Nahrungsmittelproduktion vor Ort würde längere Missionen für die Besatzungen ermöglichen.

Bislang waren Astronauten im Weltraum auf abgepackte Lebensmittel angewiesen. Doch mit dem Ziel, Missionen über größere Entfernungen durchzuführen, hat die NASA einen Wettbewerb ins Leben gerufen, der eine neue Ära nachhaltiger Ernährung im Weltraum einläuten soll.

„Die auf der Internationalen Raumstation verwendeten abgepackten Lebensmittel sind 18 Monate haltbar. Wir haben derzeit keine Lebensmittel, die für eine Marsmission ausreichen würden“, sagte Ralph Fritsche, leitender Projektmanager für die Produktion von Weltraumpflanzen am Kennedy Space Center der NASA in Florida. „Dasselbe Problem wird sich bei längerfristigen Mondmissionen ergeben.“

Laut NASA wird es noch einige Zeit dauern, bis Menschen den Mars erreichen, doch der Mond rückt näher. Im Jahr 2024 plant die NASA, im Rahmen des Artemis-Programms vier Astronauten zum Mond zu schicken. Dies wäre die erste bemannte Mondlandung seit Apollo 17 im Jahr 1972. (Apollo 17 (7.–19. Dezember 1972) war die letzte Mondlandemission des Apollo-Programms der NASA und zugleich die letzte bemannte Mondlandung.) Ziel der NASA ist es, die bemannte Mondmission wieder aufzunehmen. Der Aufenthalt dort wird nicht nur einige Tage, sondern möglicherweise Wochen, Monate oder sogar noch länger dauern.

Um die Versorgung von Astronauten auf Langzeitmissionen mit Nahrungsmitteln zu gewährleisten, startete die NASA im Januar 2021 die „Deep Space Food Challenge“ und forderte Unternehmen auf, neue Wege für den nachhaltigen Anbau von Lebensmitteln vorzuschlagen. Von den ursprünglich 200 teilnehmenden Unternehmen nahmen in der zweiten Phase (ab Januar 2023) nur noch elf Teams teil, darunter acht aus den USA und drei internationale Teams. Am 19. Mai gab die NASA die Teams bekannt, die in die Endrunde des Wettbewerbs eingezogen sind. Die Gewinnerteams werden im April 2024 nach einer detaillierten Bewertung ihrer Vorschläge bekanntgegeben.

„Phase 2 ist eine Demonstration im Küchenmaßstab. In Phase 3 müssen die Teams ihre Technologie weiterentwickeln. Sie müssen nachweisen, dass ihr Lebensmittelzubereitungssystem drei Jahre lang kontinuierlich funktionieren und genügend Nahrung für eine vierköpfige Besatzung auf einer zukünftigen Weltraummission bereitstellen kann. Die Vorschläge sollten darauf abzielen, eine Vielzahl nahrhafter Lebensmittel für Astronauten zu entwickeln“, sagte Angela Herblet vom Marshall Space Flight Center der NASA in Alabama.

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

Air Company, eines der fünf US-amerikanischen Finalistenunternehmen, hat ein Lebensmittelsystem entwickelt, das das von Astronauten im Weltraum freigesetzte Kohlendioxid (CO2) zur Weinherstellung nutzt. Der daraus gewonnene Wein kann dann zum Anbau von Nutzpflanzen verwendet werden. Das Unternehmen forscht außerdem an Verfahren zur Herstellung von Alkohol für Flugzeugtreibstoff und Parfüm aus CO2.

„Nahrungsmittel aus Luft herzustellen, mag seltsam klingen, ist aber tatsächlich viel einfacher“, sagte Stafford Sheehan, Mitbegründer und Technologiechef von Air Company. „Wir nehmen CO2, kombinieren es mit Wasser und Strom und erzeugen so Protein.“

Bei dem Prozess entsteht Alkohol, der anschließend fermentiert wird und so „etwas Essbares“ erzeugt, erklärte Sheehan. Das Unternehmen hat ein Protein entwickelt, das dem aus Seitan, einem veganen Fleischersatz, hergestellten Protein ähnelt. „Es schmeckt ziemlich gut. Das System fermentiert kontinuierlich, um Astronauten mit Nahrung zu versorgen. Wann immer man im Weltraum Lust auf Protein hat, stellt man es einfach aus dieser wachsenden Hefe her.“

Konzept des Interstellaren Labors in Florida.

Interstellar Lab, ein in Florida ansässiges US-amerikanisches Unternehmen, das sich im Finale der Phase 3 befindet, verfolgt ebenfalls einen anderen Ansatz. Sein System namens NUCLEUS besteht aus modularen, toastergroßen Boxen. Jede Box ist in sich abgeschlossen und verfügt über ein eigenes System zur Regulierung von Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Bewässerung. Dank dieses Designs können Astronauten problemlos verschiedene Gemüsesorten und sogar Insekten wie die Schwarze Soldatenfliege anbauen, die als vielversprechende Proteinquelle gilt. „Wir bringen ein kleines Stück des Ökosystems der Erde ins All“, sagte Barbara Belvisi, Gründerin und CEO des Unternehmens. „Man kann Pilze, Insekten und Sprossen gleichzeitig züchten.“

Astronauten werden drei bis vier Stunden pro Woche für das Pflanzen, Beschneiden und Pflegen von Nutzpflanzen benötigen, wobei ein Großteil dieser Aufgaben von KI gesteuert wird. „Die NASA will menschliche Eingriffe nicht vollständig eliminieren“, so Belvisi. Das Unternehmen hat außerdem größere, aufblasbare Kapseln, sogenannte BioPods, entwickelt, die eines Tages auf dem Mond oder dem Mars zum Einsatz kommen sollen.

Einer der drei ausländischen Finalisten ist Mycorena aus Schweden. Das Lebensmittelproduktionssystem AFCiS stellt Mykoprotein durch Pilzfermentation her, ein Protein, das tierische oder pflanzliche Proteinquellen ersetzen kann. „Mykoprotein ist sehr proteinreich (bis zu 60 %) und zudem reich an Ballaststoffen, Vitaminen und Nährstoffen, aber arm an Fett und Zucker“, erklärt Kristina Karlsson, Leiterin der Forschungs- und Entwicklungsabteilung des Unternehmens. „Mykoprotein selbst ist geschmacksneutral, ähnlich wie Umami oder Hefebrot. Durch die Weiterverarbeitung, beispielsweise durch die Kombination mit Aromen oder Gewürzen, lassen sich vielfältige Lebensmittel wie Burger oder Nuggets herstellen. Ein am System angebrachtes Modul druckt die Pilze per 3D-Druck in die gewünschte Form. „Man kann dann auf dem Bildschirm auswählen und beispielsweise ein Stück Hähnchen essen“, so Karlsson.

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

Die Siegerideen dieses Wettbewerbs werden zwar nicht unmittelbar in zukünftigen Mondlandungen zum Einsatz kommen, zeigen aber laut NASA die Machbarkeit zukünftiger Weltraummissionen. „Man muss Jahre im Voraus planen, um sicherzustellen, dass man die nötigen Fähigkeiten zum richtigen Zeitpunkt besitzt. Diese Fähigkeiten sehen vielversprechend aus“, sagte Fritsche, leitender Projektmanager für die Produktion von Nutzpflanzen im Weltraum am Kennedy Space Center der NASA in Florida.

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