In Filmen scheint alles so einfach zu sein. Aber um auf dem Mars Nahrung anzubauen, müssen wir den Boden von Grund auf neu schaffen und unsere eigene Mini-Biosphäre bauen.
Die Landung von Menschen auf dem Mars wird ein Meilenstein in der Geschichte der Menschheit sein. Das Leben jenseits der terrestrischen Biosphäre bleibt für viele ein Traum. Die Schaffung einer nachhaltigen Siedlung auf dem Roten Planeten erfordert jedoch die Entwicklung seiner Umwelt. Es wird notwendig sein, Wege zur Herstellung von Lebensmitteln an einem Ort zu entwickeln, an dem sie nicht vorhanden sind. Schließlich werden die Lieferungen von der Erde entweder zeitweise erfolgen oder gar nicht existieren.
Mark Watney (Matt Damon) hat im Blockbuster „Martian“ 2015 das Anpflanzen von Kartoffeln in einem improvisierten Gewächshaus berühmt gemacht, nachdem er während eines epischen Sturms in eine schwierige Situation geraten war, in der der Rest der Crew die Mission abbrach und ohne sie davonflog. Watney pflanzte die Kartoffeln mit der Vakuumverpackung aus der Mission in den planetarischen „Boden“, extrahierte Wasser durch chemische Reaktionen und düngte seine aufkeimende Kartoffelernte mit gefriergetrocknetem Crew-Abfall.
Dies scheint ein ziemlich einfacher Weg zu sein, um Pflanzen auf dem Mars zu züchten. Dies ist jedoch nicht der Fall.
"Die Realität kommt noch nicht einmal an eine filmische Lösung heran", sagte Ralph Fritsche, Senior Food-Projektmanager am Kennedy Space Center der NASA.
Die NASA plant, in den 2030er Jahren Astronauten zum Mars zu schicken. Der Leiter von SpaceX, Ilon Musk, schlug eine aggressive Kampagne zur Kolonisierung des Planeten vor, die auf einem interplanetaren Transportsystem (SMT) basierte. Aber selbst wenn SpaceX die Erfahrung hat, Menschen zum Mars zu transportieren, gibt es noch keinen Plan, wie sie dort leben und auf Kosten der Erde Lebensmittel produzieren können. Angesichts der Tatsache, dass der Transport von Nahrungsmitteln von der Erde zum Mars etwa 1 Milliarde US-Dollar pro Person kostet, wird deutlich, dass wir dringend einen anderen Plan brauchen, um zukünftige Marsforscher mit Nahrungsmitteln zu versorgen.
"Ilon Musk stellte die Welt vor eine schwierige Herausforderung", sagte Daniel Batcheldor, Professor für Physik und Weltraumwissenschaften am Florida Institute of Technology und Projektleiter des Space Institute, Buzz Aldrin. „Wir wissen, dass wir nicht die Masse liefern können, die für die von der Erde gesendete Marsoberfläche erforderlich ist. Wir müssen eine stabile Kolonie auf dem Roten Planeten schaffen, die nicht von irdischen Vorräten abhängt. “
Während wir darüber nachdenken, die erste Mars-Kolonie zu gründen oder eine kleine Gruppe von NASA-Astronauten zu unterstützen, arbeiten die Forscher an neuen Strategien für den Anbau von Pflanzen außerhalb der Erde.
Fritsche und sein Kollege von der NASA Trent Smith haben sich mit Wissenschaftlern des Buzz Aldrin Space Institute zusammengetan, um herauszufinden, wie man auf dem Mars Lebensmittel anbauen kann. Obwohl die Verwendung des physischen Abfalls der Astronauten als Dünger eine Rolle spielen kann, benötigen wir alles (von der Entfernung von Giftstoffen aus Organismen bis zu „Designerbakterien“), um die Marsversion des Bodens zu erstellen, den wir auf der Erde haben.
„Der Mars-Regolith sollte keine organischen Substanzen enthalten. Und für die Verarbeitung von Nährstoffen benötigen Sie Destruktoren, um das, was sich dort befindet, zu zerstören und es (in der richtigen Form) für Pflanzen zur Verfügung zu stellen “, sagte Fordham Brooke Wheeler, Associate Professor am College of Astronautics. "Dies wird eine mögliche Strategie für die Schaffung einer Kolonie sein, die widerstandsfähiger gegen Abfallverarbeitung ist, unabhängig davon, ob sie zu Menschen, Pflanzen oder anderen organischen Abfällen gehört." Wheeler und sein Kollege Drew Palmer (Assistenzprofessor für Biowissenschaften am Florida Institute of Technology) verwenden einen Mars-Regolith, um den Prozess des Einsatzes eigener Ressourcen während einer menschlichen Mission auf dem Roten Planeten zu erforschen. Der Simulator (vulkanisches Gesteinsmehl von den Hawaii-Inseln) enthält keine für das Pflanzenwachstum notwendigen Nährstoffe, ähnelt aber vor allem dem Mars-Regolith.
Der Salat, der nur in einem Mars-Simulator (ohne Zugabe von Nährstoffen) gezüchtet wurde, produzierte im Labor (FIT / Buzz Aldrin Space Institute) nur kleine Blätter.
Obwohl der Regolith-Simulator ein guter Anfang ist, verstehen Wheeler und Palmer ihre Grenzen. Eine der größten Herausforderungen für die Zukunft ist, wie Marsastronauten giftige kosmische Substanzen "eliminieren", von denen bekannt ist, dass sie auf dem Planeten vorhanden sind. Wie das Curiosity Martian Science Laboratory der NASA bestätigt, ist Martian Regolith mit Perchloratsalzen gefüllt, die in industriellen Prozessen auf der Erde verwendet werden und bekanntermaßen Schilddrüsenprobleme verursachen. Durch die Entfernung von Perchloraten aus dem Mars-Regolith wird die Ressource für die Landwirtschaft geeignet.
"Wenn wir mit der Einführung von Mikroben beginnen, möchten wir technische Mikroben einsetzen, die giftige Perchlorate entfernen können, die sich sehr stark im Boden befinden", sagte Palmer. "Sie können sie jetzt auf der Erde entwerfen."
Dies ist jedoch nicht der letzte Punkt. Da es auf dem Mars Bodenmikroben gibt, die die Grundlage der Lebenszyklen bilden, die die Biosphäre der Erde steuern, müssen wir Bakterien und strategische Pflanzen in den Mars-Regolith einbringen, um die meisten Nährstoffe zu erhalten. "Wir glauben, dass die erneute Registrierung von Mikroben und Organismen, die mit Pflanzen (auf der Erde) koexistieren, langfristig zu nachhaltigen Kreisläufen von Stickstoff und Phosphor (auf dem Mars) führen wird", sagte Palmer.
Düngemittel sind der Rohstoff dieser Kreisläufe. Wenn wir also die Marslandwirtschaft planen, müssen wir uns überlegen, wie diese geliefert wird. Wird es Vorräte von der Erde sein? Oder wird es lokal produziert, um die Kosten und die Abhängigkeit von unserem Planeten zu verringern?
„Um dieses System zu ergänzen, müssen Sie mehr Strukturen aufbauen“, fügte Palmer hinzu.
Forscher glauben, dass eine Robotermission einen Monat zuvor fliegen und einen Mars-Regolithen für die Landwirtschaft vorbereiten könnte, bevor eine Person den Roten Planeten betritt. Farm-Bots können Regolith extrahieren und Aufgaben zur Entfernung von Perchlorat ausführen. Dabei wird die erforderliche Biologie eingeführt, um die für das Überleben der Pflanzen erforderlichen Zyklen zu erzeugen. Die Idee ist, lebensfähige Farmen zu schaffen, bevor die menschliche Mission eintrifft. Die Astronauten werden mit frischen Lebensmitteln sowie lebenserhaltenden Systemen (Sauerstoffversorgung und Toxineinstellung) am Bereitschaftsort eintreffen.
Salatblätter werden in einem Mars-Simulator mit zusätzlichen Nährstoffen gezüchtet. Das Ergebnis sind gesunde Blätter (FIT / Buzz Aldrin Space Institute).
Mit der Herstellung von Produkten auf dem Mars sind viele verschiedene Probleme verbunden. Einer der größten Vorteile des physischen Pflanzenbaus wird jedoch der psychologische sein. Trent Smith, Leiter des Experimentalprojekts „Veggie“ der Internationalen Raumstation, das mithilfe der Hydrokultur Pflanzen mit Wasser und Nährstoffen in Mikrogravitation versorgt, stellte fest, dass Astronauten am Außenposten der Umlaufbahn große Freude daran haben, Pflanzen in einer völlig sterilen Umgebung zu züchten, die nicht zu Hause ist. "Weil sie sich mit all diesen Drähten und Kabeln in einer sehr feindlichen Umgebung auf einer Raumstation befinden ... Aber sie haben diese kleinen Pflanzen, die sie interessieren und die an ihre Heimat erinnern", sagte Smith. "Wenn wir zum Mars gehen, wird dies ein sehr wichtiger Moment sein."
Veggie demonstrierte den Prozess des Salatanbaus, den der NASA-Astronaut Scott Kelly während seiner einjährigen Mission an Bord einer Raumstation mit dem russischen Astronauten Mikhail Kornienko durchführte. Aber die Astronauten blieben auf irdische Vorräte angewiesen. Obwohl die Hydrokultur möglicherweise eine Rolle bei der Ergänzung der Ernährung der Marsforscher spielen muss, müssen wir letztendlich auf die Ressourcen des Roten Planeten angewiesen sein, um Lebensbedingungen zu schaffen und aufrechtzuerhalten.
„Anfangs konnten wir Hydrokultur betreiben. Hydroponik ist unglaublich effektiv “, sagte Smith. „Aber wenn Sie lange Zeit verweilen, ist es sinnvoll, auf regolithischen Anbausystemen zu arbeiten. Sie haben zwei verschiedene Möglichkeiten, Pflanzen für Lebensmittel anzubauen. “
Welchen Weg Sie auch wählen, Sie müssen das technische Potenzial nutzen, um zu lernen, wie Sie in einer unwirtlichen Umgebung wohnen können.
"Es ist, als würden Sie zu einer frühen Agrargesellschaft zurückkehren, als wir nur versuchten, herauszufinden, wie man das Land bestellt", sagte Batcheldor. "Aber anstatt fruchtbaren Bodens bauen wir Marsboden an."
"Die Errichtung einer dauerhaften Mars-Kolonie wird unsere Präsenz auf dem Planeten endlich verbessern", fügte er hinzu.
