Nahrungsmittelversorgung und Wasserrecycling auf der ISS als Grundlage für zukünftige Weltraummissionen

Die Versorgung der Besatzungen auf der Internationalen Raumstation (ISS) erfordert spezielle Lösungen für Nahrungsmittel und Ressourcenmanagement, bedingt durch die Bedingungen der Mikrogravitation. Lebensmittel müssen leicht, chemisch stabil und einfach zu rehydrieren sein. Seit der Gemini-Ära wird die Gefriertrocknung eingesetzt, um die Nährstoffdichte zu maximieren und das Gewicht zu minimieren. Dieses Verfahren entfernt Wasser durch Vakuumsublimation aus Lebensmitteln wie Rührei oder Nudeln, die Astronauten anschließend mit Wasser reaktivieren können.

Die Ernährung an Bord ist präzise auf die physiologischen Anforderungen der Besatzung abgestimmt, um dem altersbedingten Verlust von Muskelmasse und Knochendichte in der Schwerelosigkeit entgegenzuwirken. Jüngste Entwicklungen beinhalten die Integration von Kalzium-reichen Proteinquellen wie Amaranth zur Abfederung dieser Effekte. Aus pragmatischen Gründen werden Tortillas gegenüber Brot bevorzugt, da sie keine Krümel erzeugen, welche die empfindliche Bordelektronik gefährden könnten.

Das Wassermanagement auf der ISS demonstriert ein hohes Maß an Ressourceneffizienz, was angesichts der Kosten für Nachschub von der Erde von zentraler Bedeutung ist. Fortschrittliche Recyclinganlagen gewinnen beeindruckende 93 Prozent des gesamten verbrauchten Wassers zurück. Diese Rückgewinnung umfasst Feuchtigkeit aus der Atemluft, Schweiß und Urin, der durch Destillation und Filtration in trinkbares Wasser umgewandelt wird. Die erfolgreiche Reparatur einer anfänglich fehlerhaften, 250 Millionen Dollar teuren Wasseraufbereitungsanlage reduzierte die jährliche Menge an Wasserimporten von anfänglich fast sieben Tonnen drastisch.

Diese technologischen Errungenschaften bilden die Basis für weiterführende Ambitionen in der bemannten Raumfahrt. Raumfahrtagenturen arbeiten intensiv an Systemen zur Nahrungsmittelproduktion direkt auf dem Mond und darüber hinaus. Das übergeordnete Ziel ist die vollständige Autonomie der Besatzungen bei Langzeitmissionen, insbesondere im Hinblick auf die für die nächsten 20 bis 30 Jahre angestrebten Mars-Missionen. Die Fähigkeit zur lokalen Erzeugung von Wasser und Nahrung ist nicht nur versorgungstechnisch essenziell, sondern Wasser kann auch zur Abschirmung gegen kosmische Strahlung genutzt werden, was eine langfristige Präsenz auf Mond oder Mars ermöglicht.

Die Geschichte der Raumfahrt zeigt, dass solche technologischen Fortschritte oft aus Notwendigkeit entstanden. Das Gemini-Programm, das zwischen 1965 und 1966 zehn bemannte Flüge absolvierte, entwickelte Verfahren wie den ersten Weltraumausstieg (EVA) und erste Kopplungsmanöver, die für die spätere ISS und Mondlandungen notwendig waren. Die Lektionen aus der rigorosen Erprobung von Lebenserhaltungssystemen in diesen frühen Phasen flossen direkt in heutige ISS-Systeme ein. Ein Beispiel für den irdischen Nutzen dieser Forschung ist die Entwicklung von Standards wie HACCP, die ursprünglich zur Verhinderung katastrophaler Lebensmittelvergiftungen bei Mondmissionen konzipiert wurden.