Lebensmittelanbau im Weltraum: Mit der NASA die Zukunft der Ernährung erforschen

Im Rahmen der Webinarreihe Future of Controlled Environment Agriculture von Bluelab spricht Jono Jones, Chief Product and Innovation Officer bei Bluelab, mit einer Gruppe von Gästen von der NASA. Das Webinar befasst sich mit den Programmen, die den Zugang zu einigen der Spitzentechnologien der NASA ermöglichen, sowie mit deren breiteren Anwendungsmöglichkeiten für die CEA-Industrie.

In dieser Webinar-Episode spricht Jono mit: 

• Jeff Kohler, NASA Technologietransferprogramm
• Megan Victor, NASA Technologietransferbüro und SBIR STTR* Programm
• Monsi Roman, Programm-Manager für NASA Centennial Challenges
  *Small Business Innovation Research and Small Business Technology Transfer 
  
  

Hören du sich hier die vollständige Webinar-Folge an, und lesen du weiter, um die Höhepunkte und wichtigsten Erkenntnisse aus unserem Gespräch zu erfahren.

Die wichtigsten Erkenntnisse

Was es braucht, um im Weltraum Lebensmittel anzubauen

Raketenstarts und die Erforschung des Weltraums sind das, was den meisten in den Sinn kommt, wenn du an die NASA denken. Als weltweit führendes Unternehmen in der Weltraumforschung ist du ein vielseitiges Innovationszentrum, in dem eine bemerkenswerte Menge an Technologien entwickelt wird, um die Grenzen der Weltraumtechnologie zu erweitern, was sowohl der zukünftigen Erforschung als auch dem Leben auf der Erde zugute kommen wird.

Einer der Bereiche, in denen die NASA Innovationen entwickelt, sind nachhaltige Nahrungsmittelsysteme für den Anbau im Weltraum - und nichts kann ressourcenbeschränkter sein als eine Weltraumumgebung. Im Folgenden werden einige der Lösungen vorgestellt, an denen die NASA arbeitet.

NASA Technologietransfer-Programm

Die NASA betreibt ein behördenweites Technologietransferprogramm, bei dem jede von Forschern und Ingenieuren entwickelte Technologie auf ihr kommerzielles Potenzial hin überprüft und über ein Patentlizenzprogramm der Öffentlichkeit zur Verfügung gestellt wird, so dass auch die Öffentlichkeit von den Entdeckungen profitiert.

Die erste vertikale Farm in den USA legte den Grundstein für den Ausbau der CEA-Industrie. NASA-Publikationen und von der NASA finanzierte Studien von Universitäten bewiesen, dass der Anbau in kontrollierter Umgebung möglich war, und lieferten wichtige Daten für eine lebensfähige kommerzielle Industrie.

NASA-Technologie für CEA nutzen 

Die NASA hat mehrere Techniken erforscht, die in der CEA zur Unterstützung der Effizienz eingesetzt werden können.

Passives poröses Nährstoffzufuhrsystem

Ein ressourcenschonendes Pflanzenfütterungssystem, das weder Strom noch bewegliche Teile benötigt. Es funktioniert durch Anzünden und Pumpen einer Spritze, die die Pflanzenwurzeln in einem porösen Rohr durch eine Kapillarwirkung ernährt.

Elektrostatisches Aeroponik-Sprühgerät

Entwickelt, um Pflanzen in der Raumstation mit Wasser und Nährstoffen zu versorgen. Bietet eine 90 %ige Abdeckung innerhalb eines Bereichs von 10 bis 14 Zoll. Derzeit ist ein Unternehmen daran interessiert, kleine Früchte wie Weintrauben zu beschichten.

SPEARS-Technologie

Eine von der NASA entwickelte und von ecoSPEARS lizensierte Sanierungstechnologie, bei der es sich um einen Plastikspieß handelt, der mit einem Lösungsmittel gefüllt ist, das PCB aus Böden und Sedimenten in sauberes Wasser locken würde.

NASA-Fördermöglichkeiten für Unternehmer und Start-ups

Die NASA bietet die Förderprogramme Small Business Innovation Research (SBIR) und Small Business Technology Transfer (STTR) als einen möglichen Weg an, um die Entwicklung von Innovationen zu finanzieren, die den Bedürfnissen der NASA entsprechen und das Potenzial für eine erfolgreiche Vermarktung haben.

"SBIR und STTR ermöglichen es kleinen Unternehmen, ihr technologisches Potenzial zu erforschen, und bieten den Anreiz, davon zu profitieren und es zu vermarkten. Im Jahr 2020 haben wir 51 Millionen Dollar an 312 kleine Unternehmen aus 44 Bundesstaaten im ganzen Land und an Forschungseinrichtungen vergeben" 

-Megan Victor, NASA Tech Transfer Office und SBIR, STTR-Programm 

SBIR- und STTR-Programme sind in drei Phasen unterteilt. Das nachstehende Diagramm gibt einen Überblick über die Phasen und die für jede Phase gewährten Beträge.

"Unser übergeordnetes Ziel ist es, all diese Preisträger in unsere dritte Phase zu überführen. Wir möchten, dass ihre innovativen Technologien, Produkte und Dienstleistungen ihren Weg in die nationalen NASA-Missionen und in den kommerziellen Markt finden"

Megan Victor

CEA-Projekte mit bewilligter Finanzierung

Im Jahr 2021 wurden fünf Projekte im Rahmen des Unterthemas "Pflanzenwachstum in der Weltraumforschung" mit einer Förderung bedacht. Dazu gehören: 

• Kompakter Ethylen-Monitor für NASA-Weltraummissionen 
• Pflanzennährstoff für den Weltraum: Nadelförmige oberflächenmodifizierte Polymere zur Unterstützung der facettierten Abtrennung von Natriumchlorid aus Urin 
• Ein intelligenter spektralpolarimetrischer Bildgeber für die autonome Überwachung der Pflanzengesundheit 
• Spektroskopisches System zur präzisen Bestimmung von [O2], [CO2], d18O-O2 und d13C-CO2 in Pflanzenkammern 
• Echtzeit-Ethylenmonitor für die Steuerung des Pflanzenwachstums
  
  

Erfolgsgeschichte - ein Reiswachstumsmonitor

Das Unternehmen Applied GeoSolutions ist eine Erfolgsgeschichte mit SBIR-Förderung. Das Unternehmen hat eine Technologie namens Rice Decision Support System (Rice DSS) entwickelt, mit der die Reisproduktion in Echtzeit überwacht werden kann, indem Satelliten, die sich bereits in der Umlaufbahn befinden, genutzt werden. So können die Landwirte Pläne für das Erntemanagement entwickeln und in größerem Maßstab die Risiken für dieses weltweite Grundnahrungsmittel bestimmen.

NASA Centennial Challenges

NASA Centennial Challenges ist ein Anreiz für die Öffentlichkeit, uns dabei zu helfen, technologische Lücken in allen möglichen Bereichen zu schließen.

In diesen Challenges entwickelt die Öffentlichkeit innovative Lösungen für Probleme, die für die NASA von Interesse sind. Die Centennial Challenges bestehen aus acht Herausforderungen, und eine davon ist die Deep Space Food Challenge. 

Bessere Nahrung für Astronauten im Weltraum

Die entscheidenden Kriterien für die Einreichungen zur Deep Space Food Challenge

Die Deep Space Food Challenge zielt darauf ab, Astronauten im Weltraum mit Lebensmitteln zu versorgen, indem nachhaltige Lebensmittelproduktionstechnologien oder -systeme entwickelt werden, die minimale Ressourcen und Abfälle erfordern. Die produzierten Lebensmittel müssen sicher sein, einen hohen Nährwert haben, stabil sein, damit Überschüsse gelagert werden können, und du müssen gut schmecken.

  "Unser Wettbewerb unterscheidet sich ein wenig von anderen Wettbewerben in der Vergangenheit, da wir auch nach etwas suchen, das gut schmeckt. Wir gehen nicht nur auf die Bedürfnisse der Astronauten nach Nährstoffen ein" 

Die Nahrungsmittellösungen in diesem Wettbewerb werden auch dem Leben auf der Erde zugute kommen, da du neue Wege für die Nahrungsmittelproduktion in Gebieten mit extremen Umweltbedingungen oder ressourcenbeschränkten Regionen ebnen. Für diesen speziellen Wettbewerb für Lebensmittel aus dem Weltraum hat sich Centennial Challenges mit der Kanadischen Raumfahrtbehörde zusammengetan und arbeitet mit der Methusalem-Stiftung und Institut für den Wettbewerb der Wissenschaften zusammen. 

Austausch für das globale Publikum

Das Ziel der NASA ist es, ihre Technologie der Öffentlichkeit zugänglich zu machen. Obwohl die Technologie und die Lizenzprogramme in erster Linie für die USA vermarktet werden, gibt es auch Möglichkeiten für das internationale Publikum. Die NASA kann Lizenzen außerhalb der USA vergeben, solange es einen Kommerzialisierungsplan gibt, der sowohl den USA als auch anderen Ländern auf der ganzen Welt zugute kommt.

Das Pflanzenverarbeitungslabor im Kennedy Space Centre sucht bei der CEA-Industrie in den USA und auf internationaler Ebene nach der besten Technologie, die für ihre Entwicklung zur Versorgung mit Lebensmitteln im Weltraum, auch in niedriger Schwerkraft, eingesetzt werden kann.

"[Wir haben ein] Mikrogravitationslabor, das verschiedene Geräte für den Anbau von Pflanzen im Weltraum testet. Du werden viele der Innovationen, die du dort entwickelt haben, veröffentlichen und sich dazu äußern. Es gibt also eine Menge Austausch und die Möglichkeit, ein weltweites Publikum zu erreichen."

Jeff Kohler, NASA Technologietransferprogramm

Wie geht es weiter mit der NASA und dem CEA? 

Astronauten werden auf langen Weltraumflügen nicht den Luxus von Erde haben, daher forscht die NASA intensiv an CEA-Rezepten für Licht, Nährstoffe und Umwelt, um die ganzjährige Ernte von Frischprodukten zu ermöglichen, die strenge Kriterien erfüllen.

Wenn die NASA durch ihre Experimente weitere Fortschritte bei CEA erzielt, wird die gesamte Branche davon profitieren.

Erfahren du mehr in unserem vollständigen Webinar, indem du auf das Bild unten klicken.