Frisches Obst und Gemüse für Astronauten ist das ambitionierte Ziel des Projekts Eden ISS. Ein Konsortium unter der Leitung des Instituts für Raumfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte dafür ein Gewächshaus mit speziellen Systemen zur Aufzucht von Pflanzen, das dann als mobile Testeinrichtung nahe der Neumayer-Station III in der Antarktis aufgebaut wurde.
Item Industrietechnik, ein Unternehmen aus Solingen, lieferte dafür die nötigen Profile inklusive der Verbindungstechnik. Mit diesen Komponenten konfigurierte das DLR ein Regalsystem, das ausreichend Platz für Pflanzen und Messtechnik bietet. Die stabile Konstruktion garantiert in dieser ungewöhnlichen Umgebung einen dauerhaften, starken Halt. Auch den langen Transport von Deutschland über Afrika bis hin zum Zielort am Südpol überstand das Regalsystem ohne Schaden. Ändern sich die Anforderungen vor Ort, ist die Konstruktion einfach und flexibel erweiterbar.
Das Forschungsprojekt in der Antarktis dient als Vorbereitung für die Nahrungsmittelkultivierung auf der Internationalen Raumstation ISS. Nicht weniger als 14 Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen aus aller Welt schlossen sich 2015 zum Konsortium Eden ISS zusammen, um ein Gewächshaus für künftige planetare Expeditionen zu konzipieren und zu realisieren. Die Leitung übernahm das Institut für Raumfahrtsysteme, das seit 2007 am DLR-Standort in Bremen Konzepte für Raumfahrtmissionen entwickelt.
Gemeinsam entwarfen die Projektpartner eine mobile Testanlage, die aus zwei sechs Meter langen Containern besteht. Für die Einrichtung der Container griff das Institut unter anderem auf Komponenten aus dem MB Systembaukasten von Item zurück. „Wir arbeiten schon seit Jahren in unserem Institut in Bremen mit Produkten von Item und haben bisher gute Erfahrungen gemacht“, so einer der Projektverantwortlichen vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. Der Zusammenbau der Laboreinrichtungen sei einfach und leicht verständlich. Ohne lange Anlernphasen könne praktisch jeder der Mitarbeiter mit dem System der Solinger Spezialisten arbeiten.
Für das Gewächshaus in der Antarktis konstruierte das Institut ein Regal aus Aluminiumprofilen und passenden Verbindungselementen mit 21 Ebenen. Jede Regalfläche bietet dabei Platz für zwei nebeneinander angeordnete Plastikboxen, in denen die Gemüse- und Obstpflanzen wachsen. Rund 200 Pflanzen werden derzeit kultiviert. Geerntet wurden bislang hauptsächlich Salat, Gurken und Tomaten. Im Schnitt waren es zwischen 4 und 5 kg Gemüse in der Woche. Während sich im ersten Container die Pflanzen befinden, wurde im zweiten Container ein Servicebereich für die Laborarbeit mit Versorgungssystemen eingerichtet.
Seit Projektbeginn im Jahr 2015 gab es Varianten für die Aufbauten in den Container. Diese wurden beim DLR in Bremen eingerichtet und nach einer dreimonatigen Testphase zum Zielort transportiert. Die Boxen enthalten auch sensible Systeme wie LED-Lampen, die bei einer so langen Reise durch mehrere Klimazonen mit häufigem Umladen großen Belastungen ausgesetzt sind. Deswegen waren die Stabilitätsanforderungen an das Regalsystem sehr hoch. Die Spezialisten aus Solingen halten dafür die richtige Lösung vor, denn mit den Profilen und Verbindungen sind feste und stabile Konstruktionen auch bei hohen Belastungen dauerhaft möglich. So kamen Messsysteme und andere technische Einrichtungen nach langer Reise von Bremen über Kapstadt bis in die Antarktis unbeschädigt am Zielort im Eis an. Beide Container wurden 2018 rund 400 m südlich der Neumayer-Station III auf einer wettersicheren Plattform montiert und miteinander verbunden.
Das Regalsystem ist beidseitig im Container angebracht und besteht hauptsächlich aus Aluminiumprofilen der Baureihe 6 mit den zugehörigen Verbindungs- und Winkelsätzen. Im Vergleich zu geschweißten Systemen ist diese Variante deutlich leichter und zugleich robust. Der starke Halt wird erreicht durch die Vorspannung in den Flanken der Aluprofile, die bei der Verschraubung der Profilverbindungen erzeugt wird. Auf diese Weise bietet die langlebige Konstruktion für die Dauer des Einsatzes die nötige Stabilität. Die eloxierten Oberflächen oxidieren nicht und sind leicht zu reinigen.
Für die Verlegung von Kabeln und Schläuchen kommen Kanalprofile mit den passenden Deckelprofilen zum Einsatz. Darin liegen die Leitungen sicher und geschützt. Und schließlich nutzt das DLR einen speziellen Arbeitswagen mit der Bezeichnung „Systemmobil“, der ebenfalls aus Solingen stammt. Das Modell besitzt ein leichtes und trotzdem stabiles Rahmengestell, drei tragfähige Tabletts und einen ergonomisch angeordneten Schiebegriff. Damit lassen sich alle Arbeitsmittel bereitstellen, die bei der Aufzucht der Pflanzen gebraucht werden. Durch zusätzliche Halterungen für Werkzeuge und Zubehör kann der Arbeitswagen flexibel an die jeweiligen Einsatzbereiche und Arbeitsabläufe angepasst werden. Aufgrund seiner kompakten Bauweise und der leichtgängigen Rollen lässt er sich optimal im engen Gang zwischen den beiden Regalen vor- und rückwärts bewegen. Und nicht zuletzt kann das robuste Vehikel auch im beladenen Zustand kippsicher geschoben werden.
Auch für den Servicebereich im benachbarten Container greifen die Forscher auf die Systembaukästen von Item zurück. Dabei ist es von Vorteil, dass das Unternehmen Vertriebspartner in mehreren Ländern hat, denn an dem Projekt in der Antarktis sind auch Partner aus Italien und Kanada beteiligt. Diese steuern ihre eigenen Systeme bei, die ebenfalls von Item stammen. Die individuellen Anlagen und Komponenten ließen vorab in Bremen einfach zusammenfügen, was die Abläufe insgesamt vereinfachte.
Item punktet nicht zuletzt mit einer großen Auswahl an kompatiblen Bauelementen. Dabei lassen sich die Systeme einfach an die unterschiedlichen Anforderungen anpassen, da sich die geschraubten Verbindungen jederzeit lösen lassen. Zudem können auch die Komponenten anderer Hersteller einfach integriert werden. Die eigens für das Gewächshaus entwickelten Leuchten beispielsweise wurden mit passenden Verbindungselementen ausgestattet und ließen sich dann einfach in die Nut der Profile von Item einsetzen. Das Ganze funktioniert deswegen so gut, weil alle Komponenten bis ins Detail durchdacht und optimal aufeinander abgestimmt sind.
Für kleinere Umbauten greifen die Forscher auf einen Bestand an Produkten vor Ort zurück. Falls größere Änderungen am System notwendig sind, werden die fehlenden Komponenten einfach bei Item bestellt und per Schiff geliefert. (ub)
Polarstation auf Wanderschaft
Die Neumayer-Station III, benannt nach dem Geophysiker Georg von Neumayer, ist eine deutsche Polarforschungsstation des Alfred-Wegener-Instituts in der Antarktis. Sie befindet sich an der Atka-Bucht auf dem rund 200 m dicken Ekström-Schelfeis und treibt mit der fließenden Eisplatte jedes Jahr rund 157 m auf das offene Meer hinaus. Nach einer Projektzeit von knapp zehn Jahren mit Konzeption, Umweltverträglichkeitsstudie und Bauphase wurde der reguläre Betrieb am 20. Februar 2009 aufgenommen. Die Betriebsdauer ist auf 25 bis 30 Jahre ausgelegt. Die Kosten der Station inklusive Projektierung liegen bei 39 Mio. Euro. Das Bauwerk besteht aus einer Plattform mit zwei Etagen, die 6 m über dem Boden auf 16 höhenverstellbaren Stelzen steht. Durch diese Bauweise können sich keine Schneeverwehungen über und am Gebäude bilden.
Die Station wird ganzjährig betrieben und bietet eine wissenschaftliche Laborfläche von 210 m², die sich auf zwölf Räume verteilt. In 15 Wohnräumen gibt es 40 Schlafplätze. Alle Innenräume auf der Plattform bestehen aus Containern, die mit Durchgängen verbunden sind. Umgeben ist die Konstruktion von einer schützenden Blechaußenhülle mit dämmender Hartschaumfüllung aus Polyurethan. Neben den Labor- und Wohnräumen gibt es eine nach Süden ausgerichtete Lounge mit vielen Fenstern, einen Waschraum mit zwei Waschmaschinen und zwei Wäschetrocknern, eine Sauna, einen Serverraum sowie einen Speiseraum mit Durchreiche zur Küche. Hinzu kommen Besprechungsraum, Operationsraum, Lagerräume, Großraumkühlzelle, Kleiderwechselraum, Heizraum und ein Schulungsraum. (ub)
Gemüse statt Essen aus der Tube
Astronauten haben es schwer in der Schwerelosigkeit. Das klingt paradox, ist aber so. Die Muskulatur bildet sich zurück, Ekzeme treten häufiger auf und Fremdkörper landen im Auge, weil sie nicht auf den Boden fallen. Frisches Gemüse als Ergänzung zum üblichen Weltraumfraß macht die Situation in der internationalen Raumstation ISS sicher erträglicher.
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