Rosetta wird gecrasht. Aber warum?

Raumfahrtmissionen sind nicht nur relativ kostspielig. Sie müssen auch von langer Hand geplant werden. Nicht selten vergehen Jahrzehnte von der neuen Idee bis zum Missionserfolg. Es ist also nicht verwunderlich, wenn man aus allen Missionen das maximal Mögliche herausholen möchte, was die Lebensdauer der Instrumente, aber natürlich auch, was Umfang und Qualität der Ergebnisse angeht. Deshalb mutet es auf den ersten Blick etwas seltsam an, dass die Kometensonde „Rosetta“, der rein technisch betrachtet eigentlich noch eine gewisse Lebenszeit beschieden wäre, am Freitag dieser Woche auf ihrem Zielkometen 67P/Tschurjumow-Gerassimenko abstürzen soll – und zwar gewollt und geplant, obwohl ihre Instrumente noch funktionieren.

In den sogenannten Sozialen Medien hat dies zu einigen Fragen geführt. Insbesondere danach, warum man Rosetta nicht eine andere, neue Mission gibt, wenn sie doch noch funktionstüchtig ist? Diese Frage hat Michael Khan in seinem Blog bereits ausführlich und anschaulich beantwortet.

Eine weitere Frage drehte sich darum, aus welchem Grund man Rosetta nicht einfach weiter um den Kometen kreisen und Daten liefern lässt, bis sie nicht mehr funktioniert. Die Antwort darauf ergibt sich aus der aktuellen Lage der Sonde bzw. des Kometen: Tschurjumow-Gerassimenko und Rosetta entfernen sich zunehmend von der Sonne. Daher wird Rosetta bald nicht mehr genug Energie erhalten, um irgendwelche Daten an uns zurück zu funken. Je mehr die Sonde dabei auch noch auskühlt, desto wahrscheinlicher ist es außerdem, dass ihre Elektronik daran unwiderruflich Schaden nimmt. Einen erneuten „Winterschlaf“, wie während des zehnjährigen Anfluges an den Kometen, geben die aktuellen Energiereserven leider auch nicht mehr her. Darüber hinaus verschwindet Rosetta derzeit samt dem Kometen auch noch hinter der Sonne. Damit würde der Funkkontakt ohnehin abbrechen, selbst wenn Rosetta warm und funktionstüchtig bliebe. Die Mission hat also in jedem Fall sehr bald ihr Ende erreicht.

Leitet man Rosetta jedoch noch rechtzeitig in einen Orbit, der am Ende zum Absturz*) auf des Kometen Oberfläche führt, kann man aber immerhin bis kurz vor ihrem Verschwinden auf noch detailliertere Bilder hoffen als man bisher schon erhalten hat. Mit etwas Glück führen diese dann zu noch mehr Erkenntnissen über Ursprung und Beschaffenheit des Kometen. Quasi ein letztes Geschenk der Sonde an die Wissenschaftler, bevor sie unbrauchbar wird.
Genau dieser Prozess wurde in den letzten Monaten und Wochen auch vorbereitet und in die Wege geleitet.

Schön und gut, aber warum versucht man dann nicht, Rosetta am Ende vorsichtig zu landen und wirklich noch den allerletzten Rest ihrer Lebensdauer auszunutzen? Statt sie abstürzen zu lassen und damit sicher zu zerstören? Hierfür gibt es mehrere Gründe:

Erstens ist Rosetta darauf technisch nicht ausgelegt. Sie war von vornherein nur als Transportmittel und Relais für den Lander Philae gedacht. Sie für eine halbwegs sanfte Landung auszulegen, hätte einiges mehr an Aufwand und auch Gewicht nach sich gezogen. Gerade in der Raumfahrt gilt aber: „So komplex wie nötig, aber so einfach wie möglich.“ Damit minimiert man a) Kosten und b) das Risiko für Fehlfunktionen.
Dass Rosetta gegen Ende ihrer Mission nun noch derart nah an den Kometen heran geführt werden kann, ist im Grunde ohnehin schon als Bonus zu betrachten.

Zweitens müsste man damit rechnen, dass die Sonde auch bei einem Landeversuch schwer beschädigt wird und dann ohnehin nicht mehr funktioniert. Zumindest die Solarpanele sowie zahlreiche auf der Unterseite angebrachte Instrumente würden mit an Sicherheit grenzender Wahrscheinlichkeit großen Schaden nehmen.

Drittens würde Rosetta bei einem derartigen Versuch ziemlich sicher nicht auf einem bestimmten gewünschten Punkt zu stehen kommen, sondern umher rutschen oder sich gar überschlagen. Selbst wenn dabei das gesamte Instrumentarium inklusive der Solarpanele unbeschädigt bliebe – was extrem unwahrscheinlich ist -, wäre es schon ein großes Glück, wenn sie obendrein noch an einem sonnenbeschienenen Ort zu liegen käme. (Wir erinnern uns: Philae, der sogar explizit für eine Landung ausgelegt war, prallte eben dabei mehrfach von der Kometenoberfläche ab und kam in einer Felsspalte zu liegen, in die viel weniger Sonnenlicht drang, als der Lander benötigt hätte, um seine Mission voll zu erfüllen.) Doch selbst in diesem Fall wäre das Glück nicht von Dauer, denn der Komet rotiert mit einer Periode von nur ca. 12 Stunden um seine eigene Achse und würde so die Energiezufuhr durch die Sonne immer wieder unterbrechen. Das reicht nicht aus, um Rosettas Funktionen aufrecht zu erhalten. Aber auch wenn all das kein Problem darstellen sollte, wäre es sehr unwahrscheinlich, dass Rosettas Antenne noch präzise genug augerichtet wäre, um Daten an die Erde zurück zu funken. Schon bei einer Abweichung um ein halbes Grad würden ihre Daten die Erde nicht mehr erreichen.

Viertens kann man ein Raumfahrzeug auf diese Entfernung ohnehin nicht mal eben spontan einparken wie ein Auto in eine unverhofft gefundene Parklücke. Das ging auch schon bei Philae nicht. Die Befehlssequenz für seine Landung war schon beim Start der Mission vorprogrammiert und wurde vor Ort automatisch ausgeführt. Für alles andere sind die Reaktionszeiten auf diese Distanz schlicht zu lang. Bis der Lagebericht der Sonde hier einträfe, hätte sich deren Situation vor Ort längst schon wieder weiter verändert. Eine auf ihrem Bericht basierende Kurskorrektur durch das Kontrollzentrum bräuchte noch einmal so lange und käme erst recht zu spät an.

Auf jedes „Aber wenn X nun doch nicht passiert …?“ folgt also unweigerlich ein „… dann passiert aber höchstwahrscheinlich immer noch Y und Z.“ Vergleicht man die Möglichkeiten mit den Chancen auf Erfolg, ist ein Crash auf dem Kometen das Szenario mit dem besten Verhältnis zwischen Aufwand und Ergebnis. Ein Landungsversuch hat in diesem Fall schlicht keinen Sinn.

Hals- und Beinbruch, Rosetta! Und ein dickes, herzliches Dankeschön an alle, die an dieser Mission beteiligt waren. Sie war einfach großartig!

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*) Ein Absturz auf den Kometen ist natürlich aufgrund der viel geringeren Schwerkraft nicht vergleichbar mit einem Crash auf die Erdoberfläche. Dennoch ist zu erwarten, dass Rosetta dabei erheblich beschädigt wird.

Und noch’n… Adventskalender!

grandville Allerorten weihnachtet es mal wieder aus Leibeskräften, daher weihnachte ich mal mit und präsentiere hiermit den Leaving-Orbit-Adventskalender.

Ab dem 1. Dezember „öffnet“ sich jeweils um 0:00 Uhr UTC +1 das entsprechende Türchen und gibt den Zugang frei zum Link des Tages. Hauptsächlich natürlich zu Themen aus Raumfahrt und Astronomie, bei ca. einem Viertel Sechstel aber auch aus anderen Bereichen. Zu jedem Link gibt es eine kleine Einführung.

Damit möglichst auch ältere Browser sowie die Mobilgeräte mit dem Kalender klar kommen, habe ich nach diversen Tests auf die Anwendung von Overlays, POP-Ups usw. verzichtet.

Script, Grafiken und HTML-Dateien des Adventskalenders liegen nicht auf dem Scilogs-Server, sondern auf meinem eigenen. Bitte benachrichtigen Sie also direkt mich, falls irgendetwas zu beanstanden ist: leavingorbit(ätt)gmx.de

The Final Frontier? – Teil I

Na? Haben sie schon mal, oder haben sie nicht, die Astronauten?

Couple

Voyager, Golden Record. Copyright: NASA

Stimmt, die Rede ist von Sex, und zwar nicht zu Hause auf der Erde, sondern schwerelos in Shuttles oder Raumstationen. Gut, in den Anfängen der Raumfahrt war man vermutlich mit den technischen Herausforderungen der Mission beschäftigt genug. Anschließend lag der Schwerpunkt verständlicherweise auf Studien, die wichtigere Aspekte, wie z. B. das Nervensystem, Skelett und den Kreislauf, betreffen. Frauen an Bord waren ohnehin ein Thema für sich. Doch bereits 1973 spekulierte über die sich bietenden Möglichkeiten und Risiken niemand Geringeres als Isaac Asimov [1], und schon 1976 erschien immerhin eine russische Publikation über den Fortpflanzungsapparat von Ratten nach einem Raumflug [2]. Die Astronauten Mark Lee und Jan Davis traten 1992 sogar ihre Flitterwochen im damaligen SpaceLab an – sie hatten erst kurz vor dem Start heimlich geheiratet. Haben ausgerechnet diese beiden also tatsächlich auch nicht…?

Mittlerweile gibt es zahlreiche Studien über Sex und Fortpflanzung im All – allerdings betreffen sie ausschließlich andere Tiere und Pflanzen. Doch was ist speziell mit Menschen? Das Thema beschäftigt die Gemüter offenbar nachhaltig: So berichtete der britische „Guardian“ im Jahr 2000 über eine Studie mit dem Titel „The Final Mission: Mir, The Human Adventure“, die sich später als Hoax herausstellte. Was eigentlich hätte klar sein müssen, denn die Crew der genannten Mission bestand nur aus Männern.* Bis heute, weit über 40 Jahre nach dem ersten bemannten Raumflug, findet sich kein verbriefter Bericht über Sex unter Astronauten, seien es Russen, Europäer, Chinesen, Japaner oder Amerikaner. In den Dokumenten der NASA findet sich nicht einmal der kleinste Hinweis darauf, wie das Thema Sex aktuell oder in Zukunft gehandhabt werden soll.

Einerseits ist dies erstaunlich, denn heutige Missionen auf der ISS dauern schon gerne mal ein halbes Jahr. Genug Zeit und Gelegenheit also, sich in jeder Hinsicht näher zu kommen, sollte man meinen. Zumindest die NASA sieht das jedoch anders. Von der nicht gerade für ihre Freizügigkeit bekannten amerikanischen Öffentlichkeit finanziert, vermeidet die NASA alles, was auch nur ansatzweise darauf hindeuten könnte, dass die Raumfahrer über unseren Köpfen Dinge veranstalten, die nicht direkt mit ihrer Mission zu tun haben. Mehr noch: Der „Astronaut Code of Professional Responsibility“ erlegt den Astronauten explizit die Verpflichtung zu einem „constant commitment to honorable behavior“ auf. Im ISS Crew Code of Conduct (PDF, S. 5) heißt es gar:

„No ISS Crew Member shall, by his or her conduct, act in a manner which results in or creates the appearance of: 1) giving undue preferential treatment to any person or entity in the performance of ISS activities;…“.

(Falls also zwei Astronauten schon einmal Sex im All hatten, dann tun sie angesichts ihrer Verträge gut daran, ihre Erlebnisse noch ein paar Jahrzehnte lang hübsch für sich zu behalten.) Die NASA lässt nicht einmal Ehepartner gemeinsam an Missionen teilnehmen; Lee und Davis waren die bisher einzige Ausnahme. Das alles erscheint auf den ersten Blick extrem prüde, hat aber durchaus einen Sinn: Zu enge persönliche Beziehungen könnten von der Arbeit ablenken, das Team spalten, die Befehlskette gefährden, Eifersucht hervorrufen oder sogar zu kriminellen Handlungen führen, wie der Fall der Astronautin Lisa Nowak 2007 bewies. Das ist die andere Seite der Medaille.

Nun steuern wir allerdings auf das Zeitalter von mehrjährigen Langzeitmissionen u.a. zum Mars zu. Das ist nicht mehr vergleichbar mit einem halben Jahr im Orbit auf der ISS. Es ist mehr als wahrscheinlich, dass sich in dieser Zeit Paare bilden werden. Nähe und persönliche Verbundenheit sind mittel- und langfristig eine der Grundvoraussetzungen für psychische Gesundheit. Sex ist also beileibe nicht nur ein Risikofaktor. Statt das Thema weiter unter den Tisch zu kehren, muss die NASA daher ihre Hausaufgaben machen und sich dieser Herausforderung stellen, forderte schon vor Jahren die National Academy of Sciences.

Doch gehen wir einmal davon aus, das sei bereits geschehen, Sex an Bord von Raumfahrzeugen und -stationen sei erlaubt und es gäbe auch genug Rückzugsmöglichkeiten für die Partner. Klappt das denn ohne Schwerkraft überhaupt? Einen Anhaltspunkt bieten Erfahrungsberichte aus Parabelflügen: Die Künstlerin Vanna Bonta zum Beispiel fand es extrem schwierig, ihren Mann bei einem derartigen Flug auch nur zu küssen, ohne dass der gute alte Newton ihnen mit seinem 3. Gesetz dazwischen funkte und das Paar bei der kleinsten Bewegung wieder auseinander trieb. Es gelang erst in der 8. Parabel. An Sex war gar nicht erst zu denken. Was zunächst lustig klingt, kann im Ernstfall sogar schmerzhafte Verletzungen zur Folge haben. Doch an Ideen für Abhilfe mangelt es nicht:

The one place you don’t want to make love in space is in the sack! This is because the slightest movement against a rigid surface (such as a bed) imparts an upward impetus, and before you know it you’re bouncing off the ceiling, banging into furniture, and otherwise flying uncontrollably around the room. The only way to make it in bed is if at least one partner uses leverage straps, or both of you tether yourself to the bedposts (space bondage?), or you use an oversized sleeping bag which is itself tied down to a wall or other surface. But these are all too much work, and not much fun.
(…)
The best place to make it in space is in space – that is, in mid-air far from any surface. Once brought to a stop hanging in the middle of the room, which we shall call the Center Position, a couple cannot reach a wall so long as they stay together. No matter how they gyrate, bump or bounce, once their mutual center of gravity is fixed it will stay put. Even if they are drifting very slowly because of air drafts they should be okay – Skylab science pilot Edward Gibson once waited 20 minutes to drift to a new handhold after inadvertently losing his grip on an opposing wall.

So what’s the best way to achieve Center Position? There are two techniques, which may be termed ballast and impact. Using the ballast technique, the two grab hold of each other and push gently up from the floor. When they are close to Center Position, they heave a counterweight covered with sticky Velcro toward the ceiling, thus transferring their momentum to the ballast and stopping in mid-air. The ballast slaps the ceiling and sticks until retrieved.

In the impact method, which seems like more fun, the partners go to opposite walls and gently push off toward mid-room. When they meet halfway they grab each other, again neutralizing their opposite momenta and halting at Center Position. This will take some practice to get right, as the lighter member of the couple must propel her or himself slightly faster and aim must be reasonably accurate. (Robert A. Freitas Jr., „Sex in Space“, Sexology Today 48 (April 1983):58-64)

Ein weiterer Vorschlag involviert eine dritte Person als „Stabilsator“, analog zum Mythos des 3. Delphins, der seinen beiden kopulierenden Artgenossen unter Wasser ähnliche Probleme erspart. Es steht jedoch zu befürchten, dass diese Methode nur eingeschränkten Anklang finden würde. (Fakt ist übrigens, dass Delphinmännchen sich mit ihrem Penis im Weibchen festhaken können und nicht auf Hilfe angewiesen sind.) Ähnliches gilt für den extrem pragmatischen Ansatz, die Partner schlicht mit Panzerband aneinander oder irgendwo fest zu kleben. (Dies ist bisher die bevorzugte Methode bei Wiederbelebungen im Notfall; von der Problematik her ja Sex nicht ganz unähnlich.) Möglich, aber vermutlich ebenfalls unbeliebt, wäre auch die von Seeottern praktizierte Technik, bei der das Männchen sein Weibchen mit den Zähnen an der Nase festhält.

Vanna Bonta entwickelte daher lieber den sogenannten „2Suit„, einen Anzug, der an strategisch sinnvollen Stellen Reißverschlüsse und Klettband aufweist und sich so nicht nur ausdehnen, sondern mit einem anderen Anzug seiner Art verbunden werden kann. Das Paar schafft sich so ein Kleidungsstück, welches es beim Sex zusammen hält und noch dazu ohne große Vorbereitungen von der Arbeits- zur äh… Freizeitkleidung wird. Ein zusätzlicher Vorteil dieses Anzugs: Körperflüssigkeiten wie Sperma und Schweiß können nicht einfach in die Umgebung abdriften und dort Gegenstände und andere Personen verschmutzen. (Wenn wir bedenken, dass selbst ein krümelndes Sandwich schon zu ungeahnten Problemen führen kann, ist dieser Aspekt nicht zu unterschätzen.) Streicheln nackter Haut, spontaner Positionswechsel etc. sind mit dem 2Suit allerdings nicht möglich. Der Romantikfaktor dürfte sich daher auch hier in engen Grenzen halten.

Außerdem ist mit Anzug, Panzerband oder sonstigen Haltesystemen auch ein weiteres mögliches Problem noch nicht gelöst: Die Erektions(un)fähigkeit im All. Während die einen Astronauten von schmerzhaften morgendlichen Dauererektionen berichten und dies auf die Umverteilung der Flüssigkeiten im Körper zurückführen, berichten andere mit exakt der selben Begründung das genaue Gegenteil. Besonders anregend klingt jedenfalls beides nicht. Hinzu kommen Hinweise, dass auf längeren Flügen der Testosteronspiegel und die Libido bei Männern abnimmt. [3] Es stellt sich also zu allem Überfluss auch noch die Frage, ob man(n), wenn man(n) denn könnte, überhaupt noch will.

Für die letztgenannten Probleme bieten Medizin oder Physik wahrscheinlich praktikable Lösungen. Wie aber sieht es aus, wenn wir nicht nur Sex, sondern Fortpflanzung im All anvisieren? Genau das wird das Thema des nächsten Blogeintrags sein.

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*Jaaaajaaa, ich weiß. Männer können auch mit Männern Spaß haben und Frauen auch mit Frauen. Aber: Wir reden hier von einer angeblichen Studie. Die Wahrscheinlichkeit, dass ausgerechnet die US-amerikanische NASA als erste Studie zum Thema „Sex im All“ ausgerechnet homosexuelle/lesbische Personen untersucht, ist noch heute und war erst recht in den 90ern des vergangenen Jahrhunderts extrem unwahrscheinlich. Zumal es ja ultimativ darum geht, mehr über die Fortpflanzungsfähigkeit herauszufinden.

[1] I. Asimov: „Sex in a Spaceship“, Sexology (January 1973). Reprinted in Science Past – Science Future, 1975.
[2] G.I. Plakhuta-Plakutina, L.V. Serova, A.A. Dreval’, S.B. Tarabrin, „Effect of 22-day space flight factors on the state of the sex glands and reproductive capacity of rats“, Kosm Biol Aviakosm Med. 1976 Sep-Oct;10(5):40-7., http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/979120?dopt=Abstract
[3] Maria Angela Masini, Elisabetta Albi et al.: „The Impact of Long-Term Exposure to Space Environment on Adult Mammalian Organisms: A Study on Mouse Thyroid and Testis“ DOI: 10.1371/journal.pone.0035418, PLOSCollections 2012, http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0035418

Ausgerechnet Tomaten

Algen, Bakterien und Urin. Das klingt wie eine Mischung, die man zwar loswerden, nicht aber für viel Geld ins All schießen möchte. Die DLR und die Universität Erlangen sehen das anders. Nimmt man nämlich noch einen Satelliten und ein paar Tomatensamen mit dazu, wird aus dieser Kombination ein spannendes Experiment: „Eu:CROPIS“ (Euglena and Combined Regenerative Organic-Food Production in Space) soll umfassende Erkenntnisse für den Anbau von Nutzpflanzen für Langzeitmissionen oder auch auf Himmelskörpern wie Mond oder Mars liefern.

Wie schon beim ebenfalls kurz bevorstehenden Lunar Plant Growth Experiment der NASA geht es auch bei dieser Mission darum, das Wachstum von Nutzpflanzen bei unterschiedlicher Gravitation zu erforschen. Gleichzeitig möchten die Forscher jedoch auch herausfinden, wie das optimale Urin-Recyclingsystem samt Wasserkreislauf aussehen müsste, welches man auf Langzeitmissionen in kompakten Fahrzeugen benötigt.

Es gibt aber noch einen fundamentalen Unterschied zum LPGE der NASA. Wie Jens Hauslage, der Verantwortliche bei der DLR erklärt, wurde für Eu:CROPIS mit den Tomaten eine Pflanze gewählt, von deren Bestandteilen lediglich die Früchte essbar sind. Entscheidend ist also im Gegensatz zu NASAs Schaumkresse und Rüben nicht nur Keimung und gutes Wachstum, sondern auch erfolgreiche Befruchtung und eine brauchbare Ernte. Dass dies im All problematisch sein kann, haben bereits frühere Studien bewiesen. Nicht nur fehlen Insekten und Wind als Bestäubungshilfe; die geringere Gravitation beeinträchtigt zudem die Entwicklung der sogenannten Pollenschläuche. [1] Dennoch wird man aus ernährungstechnischen Gründen gerade auf Langzeitmissionen um derartige Pflanzen nicht herum kommen. Salat, Rüben & Co. sind auf die Dauer schlicht zu einseitig und zu wenig gehaltvoll.

(E.t.a.: Wie Mona ganz richtig in den Kommentaren erwähnt, sind die Blüten immerhin einer Reihe von Blühpflanzen so beschaffen, dass sie sich selbst befruchten können. Die Tomaten gehören zu dieser Gruppe.) Zum Einsatz kommt bei dieser Mission die Zwergtomate „Micro-Tina“.* Sie trägt nicht nur qualitativ hochwertige Früchte, sondern sie ist physisch robust, klein, resistent gegen eine Reihe der gängigen Tomatenkrankheiten, blüht früh und lässt ihre Früchte zudem auch schneller reifen als die meisten anderen Sorten. Das ist hilfreich, um die Dauer des Experiments auf ein Minimum zu reduzieren bzw. früh Ergebnisse zu erzielen. Micro-Tina ist also quasi die perfekte Pflanze für’s Weltall.

Zwei Gewächshäuser an Bord des Satelliten beherbergen in identischem Versuchsaufbau Substrat, Wassertank und Filter, Tomatensamen, künstlichen Urin als Dünger und – noch ein Unterschied zum LPGE – einen Tank mit einzelligen Algen. Konkret: Euglena gracilis, die über eine Leitung durch den mit Mikroorganismen durchsetzten Rieselfilter geschickt werden:

„Das Gewächshaussystem hält alle Nährstoffe bereit, die die Tomatenpflanzen benötigen: Das Wasser kommt aus einem Tank, der Dünger wird vor Ort hergestellt. In regelmäßigen Abständen wird dem Kreislauf künstlicher Urin zugeführt, der mithilfe von Bakterien im Filter zu dem benötigten Nitrat abgebaut wird.

Hier kommt Euglena gracilis, die einzellige Alge, ins Spiel: Denn bevor aus Urin Nitrat entsteht, wird das für Pflanzen giftige Ammoniak gebildet. Durch den Urin erhöht sich zunächst also der Ammoniak-Spiegel im Wasser. Die Filterbakterien bauen das Ammoniak zwar auch ab, allerdings nur langsam. Die Tomaten könnten in dieser Zeit an dem Gift Schaden nehmen. Euglena soll den Bakterien nun beim Abbau des Ammoniaks unter die Arme greifen.“
Dr. Sebastian Strauch, FAU

In den beiden Gewächshäusern wird nacheinander jeweils ein eigenes Experiment durchgeführt: Der Satellit wird in Rotation versetzt und simuliert auf diese Art in Experiment 1 die Schwerkraft des Mondes (0,16 x g) und in Experiment 2 die Schwerkraft des Mars (0,38 x g). Um herauszufinden, welche Gene am Anpassungsprozess der Tomaten und der Euglena beteiligt sind bzw. welche Gene sich durch die Mikrogravitation evtl. gar verändern, installieren die Forscher auch ein PCR-Gerät für fortlaufende Analysen. Des weiteren befindet sich ein Ionenchromatograph zur Analyse der Stoffkreisläufe an Bord und insgesamt 32 Kameras werden das Wachstum der Pflanzen und das Verhalten der Algen überwachen. Darüber hinaus verfolgen diverse Sensoren u.a. die Entwicklung von pH- und Sauerstoffwerten.

Währenddessen sollen unabhängig davon auch noch weitere Experimente laufen:

„Das DLR-Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin nutzt den Flug ins All für die Langzeitmessung der Weltraumstrahlung mit den Strahlungsdetektoren RAMIS (Radiation Measurement in Space). Das Strahlungsfeld im Weltraum ist gerade bei Langzeitaufenthalten im Weltall nicht nur für Astronauten ein limitierender Faktor, sondern wirkt auch auf jedes andere biologische System – seien es Pflanzen, Tiere oder Mikroorganismen. Mit RAMIS messen die DLR-Strahlenbiologen deshalb sowohl an der Außenwand als auch im Inneren des Satelliten das Strahlenfeld. Die Daten sollen sowohl als Grundlage für die Weiterentwicklung von Modellen des Strahlenfelds dienen als auch die Höhe der Strahlungsdosis erfassen, die während des Flugs auf die Eu:CROPIS-Lebensgemeinschaft einwirkt. Die amerikanische Weltraumbehörde NASA führt ein Experiment zur Photosynthese-Messung an Algen mit.“ [2]

Der ungefähr 250 Kilogramm schwere Eu:CROPIS-Satellit soll im Frühjahr 2016 von Kalifornien aus ins All geschossen werden und in ca. 600 km Höhe ein Jahr lang aktiv bleiben. Er wird anschließend in der Erdatmosphäre verglühen. [2]

Langzeitmissionen, für die derartige Systeme in ausgereifter Form benötigt werden, liegen natürlich noch in relativ ferner Zukunft. Dennoch werden die Experimente der Eu:CROPIS-Mission vermutlich durchaus unmittelbar von Nutzen sein. So können die Erkenntnisse bzgl. der Euglena wahrscheinlich auch in der terrestrischen Landwirtschaft genutzt werden, um die güllebedingte Ammoniakbelastung von Böden zu reduzieren. Darüber hinaus bieten die extra für diese Mission konstruierten, super-kompakten Versionen des PCR-Gerätes und des Chromatographen ebenfalls irdische Anwendungsmöglichkeiten, z.B. beim raschen Nachweis von Krankheitserregern, veränderten Genen oder bei der Überwachung der Trinkwasserqualität in Brunnen. Der erwähnte Rieselfilter (C.R.O.P.) ist offenbar sogar bereits im Einsatz – an der Landwirtschaftlichen Fakultät der Universität Bonn:

 

* (Wer sie selbst einmal aussäen möchte und über Kontakte zu Lehrern in den USA verfügt, kann die Samen im Internet erwerben.)

[1] http://www.livescience.com/27868-plant-sex-zero-gravity.html
[2] http://www.dlr.de/dlr/desktopdefault.aspx/tabid-10258/368_read-10095#gallery/14438

Der Mond wird begrünt!

Sauerstoff, Wasser und Nahrung. Diese drei sind Grundvoraussetzung, um einen Großteil aller uns bekannten Lebensformen zu erhalten. Zumindest aber sind sie Grundvoraussetzung für menschliches Leben. Sie sind somit also auch essenziell für jeden Lebensraum, den wir uns in Zukunft durch die bemannte Raumfahrt erschaffen oder aneignen wollen. In der Schnittmenge dieser drei Faktoren befinden sich Pflanzen. Sie produzieren Sauerstoff, sie bereiten Grauwasser auf, sie dienen als Nahrungsmittel, und nicht zuletzt wirken sie auch ausgleichend auf die Psyche. Kurz: Sie sind für die Kolonisierung des Weltraums unabdingbar.

Quelle: NASA

Pflanze im All. © NASA

Ob und welche Pflanzen allerdings am Ende wirklich in extraterrestrischen Gefilden gedeihen können, muss man zunächst einmal herausfinden. Immerhin gilt es im All bzw. auf anderen Planeten oder Monden eine ganze Reihe von Hindernissen zu überwinden. Die erhöhte Strahlung während des Fluges und auf Planeten ohne Atmosphäre und Magnetfeld ist eines der größten davon. Ein weiteres ist die unterschiedliche Schwerkraft. Kommen Pflanzen mit diesen Änderungen in ihrer Umwelt klar? Können sie wachsen, Früchte tragen, sich vermehren? Oder sind ihre Erbinformationen strahlungsgeschädigt, die Keim- und Fortpflanzungsfähigkeit beeinträchtigt? Wachsen die Pflanzen auch bei geringerer Schwerkraft korrekt, oder werden sie deformiert? *)

Um dies genauer unter die Lupe zu nehmen, hat sich die NASA nun das „Lunar Plant Growth Experiment“ (LPGE) einfallen lassen. Sie plant, ein kleines, ca. ein Kilogramm schweres Gewächshaus auf dem Mond auszusetzen, darin Samen keimen zu lassen und deren Fortschritt mit Hilfe spezieller Kameras und Sensoren bis zu 10 Tage lang zu beobachten:

„After landing in late 2015, water will be added to the seeds in the module and their growth will be monitored for 5-10 days and compared to Earth based controls. Seeds will include Arabidopsis, basil, and turnips.“* (Quelle: NASA)
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* Schaumkresse, Basilikum und Rüben

Selbstverständlich haben ähnliche Experimente auch an Bord der bisherigen Raumstationen bereits stattgefunden. Da allerdings aufgrund der anwesenden Menschen dort immer auch ein Mindestmaß an Strahlenschutz vorhanden ist, unterscheiden sich die Versuchsbedingungen erheblich von denen des LPGE. Letzteres würde hingegen erstmals konkrete Anhaltspunkte liefern, ob Gewächshäuser auf dem Mond oder anderen Planeten einen Sinn hätten, wie sie beschaffen sein und über welche Ausstattung sie verfügen müssten.

Die erwähnten Kontrollgruppen dürften bei diesem Experiment fast ebensoviel Aufmerksamkeit erregen wie der eigentliche Versuch. Denn die NASA setzt diesmal auf die Beteiligung der Öffentlichkeit. Genauer gesagt auf die von Kindern und Jugendlichen. Diverse Schulen erhalten Kopien des kleinen Gewächshauses mit identischer Ausstattung. Die Schüler führen das Experiment zeitgleich auf der Erde durch und zeichnen ihre Ergebnisse für die NASA auf. Auf diese Art profitiert die US-Raumfahrtbehörde von Crowdsourcing und spart Zeit und Kosten, die erforderlich wären, um das Experiment eigenhändig zigfach zu duplizieren. Gleichzeitig gibt sie den Schülern Gelegenheit, sich aktiv an echter Wissenschaft zu beteiligen. Ein Gewinn für alle Seiten.

Aus wirtschaftlicher Sicht ist das Lunar Plant Growth Experiment eine der ersten Kooperationen zwischen der NASA und einem Privatunternehmen. Denn der „Spediteur“, der das kleine Pflanzenhabitat zum Mond bringen soll, wird keine staatliche Raumfahrtagentur, sondern der Sieger des Google Lunar XPRIZE sein:

„The Google Lunar XPRIZE aims to create a new “Apollo” moment for this generation and to spur continuous lunar exploration with $40 Million in incentive based prizes. In order to win this money, a private company must land safely on the surface of the Moon, travel 500 meters above, below, or on the Lunar surface, and send back two “Mooncasts” to Earth. Teams may also compete for Bonus Prizes such as exploring lunar artifacts or surviving the lunar night, and can be awarded prize money earlier by completing terrestrial or in-space milestones. All of this must be completed by December 31, 2015.“ (Quelle: Google Lunar XPRIZE)

Lunar Plants Lander, © NASA

Lunar Plants Lander, © NASA

Die NASA muss also nicht auf zukünftige Mondmissionen anderer Staaten warten, während der Gewinner des XPRIZE direkt einen ersten zahlenden Kunden akquiriert hat. Schätzungen zufolge hätte das LPGE noch vor nur 20 Jahren ca. 300 Mio US-Dollar gekostet. In der beschriebenen aktuellen Konstellation belaufen sich die Kosten für die NASA hingegen nur noch auf lediglich 2 Mio. Dollar, schätzt Chris McKay vom NASA Ames Research Center.

Sollte das Experiment erfolgreich verlaufen, sind lt. NASA Follow-Ups geplant:

„After LPX-0 demonstrates germination and initial growth in lunar gravity and radiation, we anticipate follow on experiments that expand the biological science. These include: 1) long term, over-lunar-night experiments, 2) multi-generation experiments, 3) Diverse plants.

Survival to 14 days demonstrates plants can sprout in the Moon’s radiation environment at 1/6 g. Survival to 60 days demonstrates that sexual reproduction (meiosis) can occur in a lunar environment. Survival to 180 days shows effects of radiation on dominant & recessive genetic traits. Afterwards, the experiment may run for months through multiple generations, increasing science return.“ (Quelle: NASA)

Der Nutzen dieser Studien erstreckt sich übrigens nicht nur auf die Raumfahrt. Gegenden mit für Pflanzen lebensfeindlichen Umweltbedingungen existieren auch auf der Erde. Die Erkenntnisse aus dem Lunar Plant Growth Experiment könnten also durchaus auch für die Nahrungsmittelversorgung in diesen Regionen eine Rolle spielen.

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*) Bisherige Forschungsergebnisse aus China lassen übrigens darauf schließen, dass – neben den erwarteten Schädigungen – die erhöhte Strahlung bei Pflanzen durchaus auch zu verbesserten Zuchtergebnissen führen kann. Allerdings ist der NASA die Kooperation mit China untersagt.