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Wie kann eine Raumstation genug Sauerstoff speichern, um damit mehrere Menschen monatelang zu versorgen?

25. August 2013

  • E Technik

Wie kann eine Raumstation genug Sauerstoff speichern, um damit mehrere Menschen monatelang zu versorgen?

Die ersten bemannten Missionen in den Weltraum Anfang der 60er Jahre starteten tatsächlich mit einem Vorrat an Sauerstoff in speziellen Tanks im Gepäck. Damals dauerten die Missionen allerdings auch nicht länger als ein paar Tage, so dass dieser Vorrat nicht viel Platz beanspruchte. Auf der Internationalen Raumstation ISS, die seit dem 2. November 2000 nahezu kontinuierlich mit Astronauten besetzt ist, wäre das nicht mehr möglich.

Sauerstoff ist dabei nur ein Faktor von mehreren, die für das Leben und Überleben an Bord eines Raumschiffes notwendig sind. Ein Mensch braucht bei leichter Tätigkeit pro Tag ca. 800 Gramm Sauerstoff, zweieinhalb Liter Trinkwasser und 700 Gramm Nahrungsmittel. Bei Anstrengung erhöhen sich diese Werte. Selbst sparsame Personen verbrauchen zusätzlich ein bis fünf Liter Wasser am Tag für Körperhygiene. Ein Raumschiff lässt sich nicht einfach lüften und die Umgebungstemperaturen schwanken oftmals extrem: Im Sonnenschein sind bis zu 121 Grad Celsius, im Schatten bis zu minus 127 Grad Celsius möglich. Daher müssen Luftfeuchtigkeit, Raumtemperatur und Luftdruck künstlich reguliert werden.

Wissenschaftler haben für all diese Prozesse ein internes Aufbereitungssystem entwickelt, das sogenannte Lebenserhaltungssystem, welches die Luft auf chemischer Basis recycelt. Es sorgt für die richtige Zusammensetzung des Atemgases, also der „Luft“, filtert giftige Stoffe wie das von uns ausgeatmete Kohlenstoffdioxid oder auch Gerüche aus ihr heraus und reguliert die Raumtemperatur.

Diese Lebenserhaltungssysteme werden ständig weiterentwickelt. Ein Team aus Wissenschaftlern von der Ruhr-Universität Bochum (RUB), des Karlsruher Instituts für Technologie und der Hochschule Bremen forscht derzeit daran, ob die chemische Aufbereitung des Atemgases nicht auch durch natürliche Prozesse ersetzt werden könne.

Grünalgen könnten sich dabei als perfekte Begleiter auf Raumstationen oder während langer Weltraumflüge entpuppen: „Mit Hilfe von Lichtenergie verbrauchen Mikroalgen Kohlendioxid und setzen Sauerstoff frei. Sie können auch als vitaminreiche und nachwachsende Kost die Nahrung der Astronauten ergänzen“, sagt der Photobiotechnologe Prof. Dr. Thomas Happe.

Zusammen mit den anderen Wissenschaftlern hat die Doktorandin Franziska Bleeke dazu im September 2013 verschiedene Experimente während eines sogenannten Parabelflugs durchgeführt. Ein Parabelflug ist ein spezielles Flugmanöver, bei dem das Flugzeug erst steil in die Luft aufsteigt und anschließend in einem hohen Bogen in den freien Fall übergeht – dadurch entsteht im Inneren des Flugzeugs für eine Zeitspanne von ca. 20 Sekunden Schwerelosigkeit. „Diese Phase nutzen wir für unsere Testreihen“, erklärt die Biologin, „zum Beispiel habe ich untersucht, welchen Einfluss die Schwerelosigkeit auf die Grünalgen hat“. Die Ergebnisse stimmen optimistisch, wenngleich viele Fragen noch zu erforschen sind: zum Beispiel, wie man die Produktion von Sauerstoff durch bestimmte Nährstoffe gezielt steuern oder auch wie man die Grünalgen vor Bakterienbefall schützen kann.

Bis ein solches biologisches Lebenserhaltungssystem also bei Langstreckenmissionen eingesetzt werden kann, wird es wohl noch etwas dauern. Und all diese Weiterentwicklungen ändern an einer Sache nichts: Raumschiffe und Raumstationen werden immer eine Notfallreserve an Sauerstoff an Bord haben. Und zwar in Flaschen.

So sieht ein Parabelflug aus: Video von Planet Wissen, veröffentlicht am 4. Juni 2012.

Bei der Beantwortung der Frage hat uns die Biologin Franziska Bleeke von der Hochschule Bremen unterstützt.

WiD-Redaktion: wr