Ruimtevaart maakt gebruik van ter plaatse bereid voedsel

Een eiwit gemaakt van de adem van astronauten of een hamburger gemaakt van champignons. Voedselbereidingsprocessen ter plaatse zouden voldoen aan de behoeften van astronauten tijdens langere missies.

Tot nu toe waren astronauten tijdens ruimtereizen voornamelijk aangewezen op voorverpakte maaltijden. Om missies over grotere afstanden en gedurende langere perioden mogelijk te maken, heeft NASA echter een wedstrijd uitgeschreven in de hoop een nieuw tijdperk van duurzame voeding in de ruimte in te luiden.

Volgens Ralph Fritsche, senior projectmanager voor de productie van ruimtegewassen bij NASA's Kennedy Space Center in Florida: "Verpakt voedsel dat op het internationale ruimtestation ISS wordt gebruikt, heeft een houdbaarheid van 18 maanden. Momenteel hebben we geen voedsel dat kan voldoen aan de behoeften van missies naar Mars. Hetzelfde probleem zal zich voordoen bij missies naar de maan die langer duren."

Volgens NASA zal het nog wel even duren voordat mensen Mars kunnen bereiken, maar een reis naar de maan wordt binnenkort werkelijkheid. In 2024 is NASA van plan vier astronauten in een baan rond de maan te sturen als onderdeel van het Artemis-programma. Dit zou de eerste bemanning zijn die sinds Apollo 17 in 1972 op de maan landt (Apollo 17 (7-19 december 1972) was de laatste maanlandingsmissie in NASA's Apollo-programma en tevens de meest recente keer dat mensen voet op de maan zetten). NASA's doel is om de campagne voor een terugkeer van mensen naar de maan te hervatten, en het verblijf daar zal niet slechts een paar dagen duren, maar mogelijk weken, maanden of zelfs langer.

Om het probleem van de voedselvoorziening voor astronauten tijdens langdurige missies aan te pakken, lanceerde NASA in januari 2021 de Deep Space Food Challenge. Deelnemende bedrijven werden gevraagd nieuwe manieren te bedenken om duurzaam voedsel te ontwikkelen. Van de aanvankelijke 200 deelnemende bedrijven werden er in de tweede fase (vanaf januari 2023) 11 teams geselecteerd, waaronder 8 uit de VS en 3 uit andere landen. Op 19 mei maakte NASA de teams bekend die door waren naar de finale. De winnende teams worden in april 2024 bekendgemaakt, nadat hun voorstellen nader zijn geëvalueerd.

Volgens Angela Herblet van NASA's Marshall Center in Alabama: "Fase 2 was een demonstratie op keukenniveau. Fase 3 daagt de teams uit om hun technologie op te schalen. De teams moeten aantonen dat hun voedselbereidingssysteem drie jaar lang continu kan functioneren en voldoende voedsel kan leveren voor een bemanning van vier personen tijdens een toekomstige ruimtemissie. De voorgestelde oplossingen moeten zich richten op het creëren van een verscheidenheid aan voedzame maaltijden voor astronauten," aldus Herblet.

Du hành không gian sẽ sử dụng thực phẩm được chế biến tại chỗ - Bước tiến công nghệ

Air Company, een van de vijf finalisten, is gevestigd in de Verenigde Staten.

Air Company, een van de vijf finalisten uit de Verenigde Staten, heeft een voedselsysteem ontworpen dat koolstofdioxide (CO2) uit de adem van astronauten in de ruimte kan gebruiken om alcohol te produceren, die vervolgens wordt gebruikt om eetbare gewassen te verbouwen. Het bedrijf heeft ook onderzoek gedaan naar manieren om alcohol uit CO2 te produceren voor vliegtuigbrandstof en parfums.

Stafford Sheehan, medeoprichter en CTO van Air Company, zei: "Voedsel maken uit lucht klinkt vreemd, maar als je naar het mechanisme kijkt, zie je dat het veel eenvoudiger is. We nemen CO2, combineren het met water en elektriciteit en creëren zo eiwitten."

Dit proces produceert alcohol, die vervolgens wordt gefermenteerd, waardoor "iets eetbaars" ontstaat, aldus Sheehan. " Het bedrijf heeft een eiwit ontwikkeld dat vergelijkbaar is met dat van seitan, een veganistisch vleesvervanger. Het smaakt best goed. Het systeem zal continu fermenteren om voedsel voor de astronauten te leveren. Wanneer je in de ruimte zin hebt in een eiwit, kun je er eentje maken met deze groeiende gist."

Het idee achter het Interstellar Lab in Florida.

Interstellar Lab in Florida, een van de Amerikaanse finalisten in Fase 3, presenteerde ook een andere aanpak. Hun systeem, genaamd NUCLEUS, is een modulair systeem van kleine doosjes ter grootte van een broodrooster. Elk doosje is een op zichzelf staand geheel met een eigen systeem voor luchtvochtigheid, temperatuur en bewatering. Dankzij dit ontwerp kunnen astronauten gemakkelijk verschillende soorten groenten kweken en zelfs insecten zoals de zwarte soldaatvlieg, die als een veelbelovende eiwitbron wordt beschouwd. "We brengen een klein stukje van het ecosysteem van de aarde naar de ruimte", aldus Barbara Belvisi, oprichtster en CEO van het bedrijf. "Je kunt tegelijkertijd paddenstoelen, insecten en kiemen kweken."

Astronauten zullen drie tot vier uur per week nodig hebben om zaden te zaaien, te snoeien en gewassen te verbouwen, maar veel hiervan zal door AI worden aangestuurd. "NASA wil menselijke tussenkomst niet volledig uitsluiten", aldus Belvisi. Het bedrijf heeft ook grotere, opblaasbare, zelfvoorzienende omgevingen ontworpen, BioPods genaamd, in de hoop dat ze ooit op de maan of Mars gebruikt kunnen worden.

Een van de drie buitenlandse bedrijven die de finale haalden, is Mycorena uit Zweden. Hun voedselproductiesysteem, AFCiS, produceert een eiwit genaamd mycoproteïne door de fermentatie van schimmels, ter vervanging van dierlijke of plantaardige bronnen. Volgens Kristina Karlsson, hoofd onderzoek en ontwikkeling bij het bedrijf: "Mycoproteïne heeft een zeer hoog eiwitgehalte, tot wel 60%, is rijk aan vezels, vitaminen en voedingsstoffen, en bevat weinig vet en suiker. Mycoproteïne zelf heeft weinig smaak, is zeer neutraal, zoals umami of gistbrood. Tijdens de verwerking, inclusief het combineren met smaakstoffen of specerijen, kunnen er veel verschillende soorten voedsel mee worden gemaakt, zoals hamburgers of kipnuggets." Een module die aan het systeem is bevestigd, print de schimmels in 3D tot de gewenste voedselvorm. Karlsson zegt: "Je kunt op het scherm kiezen en een stukje kip eten."

Het AFCiS-systeem van Mycorena (links) produceert een voedingsrijk mycoproteïne dat ook 3D-geprint kan worden.

Volgens NASA zullen de winnende ideeën van deze wedstrijd niet direct worden gebruikt bij de volgende maanlandingen, maar ze tonen wel de haalbaarheid aan van toekomstige ruimtemissies. "Je moet jaren van tevoren beginnen om ervoor te zorgen dat je over de benodigde capaciteit beschikt wanneer dat nodig is. Die capaciteiten zien er veelbelovend uit," aldus Fritsche, senior projectmanager voor de productie van gewassen in de ruimte bij NASA's Kennedy Space Center in Florida.

Bron