×

Ihr Traum ist eine Treibhaus-Farm auf dem Mars

Forscherin in Lindau

Ihr Traum ist eine Treibhaus-Farm auf dem Mars

Grace Crain hat grosse Träume. Im ETH-Labor in Lindau forscht die Amerikanerin an Methoden, wie Astronauten auf dem Mars überleben können. Am liebsten würde sie gleich selber zum roten Planeten fliegen.

Manuel
Bleibler
Montag, 01. April 2019, 09:25 Uhr Forscherin in Lindau

Die ETH-Labors beim Strickhof in Lindau sind umgeben von grünen Wiesen. Doch ginge es nach Grace Crain, dürfte die Umgebung auch eine rote Wüstenlandschaft sein. «Mein Traum ist, eines Tages in einer Treibhaus-Farm auf dem Mars zu arbeiten», sagt die 25-jährige Biologin.

Seit September ist die Amerikanerin in der Schweiz. Im Rahmen ihrer Doktorarbeit forscht sie für das Projekt Melissa (Micro-Ecological Life Support System Alternative) der Europäische Raumfahrts Agentur (ESA). «Das Ziel ist, ein geschlossenes Mini-Ökosystem zu entwickeln, das die Astronauten in einer Raumstation oder die Bewohner einer Mond- oder Mars-Basis mit Essen, Trinkwasser und sauberer Luft versorgen kann.»

Grace Crain zur Frage, wie bald auf dem Mars Pflanzen wachsen werden. (Video: Manuel Bleibler)

Wissenschaft ist Familientradition

Mit ihrer Arbeit für das Melissa-Projekt geht für Grace Crain ein Traum in Erfüllung. «Schon als Kind war ich vom Weltraum fasziniert und wollte Wissenschaftlerin werden», sagt sie. Mit dem Thema kam sie durch ihren Vater in Kontakt, ein Astrophysiker, der Wettersysteme erforscht. «Er hat meine Interessen immer unterstützt. Im Alter von neun Jahren erhielt ich mein erstes Teleskop. Und später las ich viel Science-Fiction.»

«Manche Leute glauben, wir könnten den Mars zu einer zweiten Erde machen. Ich habe da meine Zweifel.»

In Texas studierte Crain Biologie und spezialisierte sich auf sogenannte biologische Bodenkrusten. Diese Mikroökosysteme haben sich auf das Leben unter extremen Bedingungen  etwa in Wüsten  spezialisiert. «Wenn es Leben auf dem Mars gibt, könnte es etwa so aussehen», sagt Crain. Damals arbeitete sie eng mit einem Professor zusammen, der an der ETH  doktoriert hatte. Als dort eine Stelle für das Melissa-Projekt ausgeschrieben wurde, bewarb sich Crain und erhielt den Zuschlag. «Das Projekt kombiniert viele Themen, die ich bereits kenne. Mir gefällt der interdisziplinäre Ansatz.»

Exkremente sind kein Abfall

Menschen im Weltraum am Leben zu erhalten, ist eine hochkomplexe Aufgabe. «Der Platz in einer Raumstation oder Marsbasis ist begrenzt. Wir müssen auf möglichst kleinem Raum maximalen Ertrag erzeugen», sagt Crain. Für die Lebensmittelproduktion kommen nur besonders effiziente Pflanzen in Frage, etwa Weizen oder Soja. Damit das System als geschlossener Kreislauf funktioniert, darf nichts verschwendet werden  nicht einmal die Ausscheidungen der Astronauten. Exkremente und Urin werden gesammelt, verarbeitet und den Pflanzen wieder als Nährstoff zugeführt. Dieser Teil des Kreislaufs steht im Fokus von Crains Arbeit. Sie untersucht den Einfluss von Dünger aus menschlichem Urin auf verschieden Pflanzenarten.

Urin als Lebenselixier

Der Urin für Crains Forschung stammt von Mitarbeitern der Eawag (Eidgenössische Anstalt für Wasserversorgung, Abwasserreinigung und Gewässerschutz) in Dübendorf. «Deren Gebäude ist mit Toiletten ausgerüstet, die den Urin separat sammeln», erklärt sie. Der Urin wird in Tanks gelagert, wo chemische Zersetzungsprozesse stattfinden. Anschliessend wird er durch eine Maschine geleitet, die daraus ein hochkonzentriertes Gemisch aus Ammonium und Nitrat destilliert, das man als Dünger verwenden kann.

So könnte ein Gewächshaus auf dem Mars oder Mond aussehen. (Visualisierung: ESA/ MELiSSA)

«Viele Leute haben Vorbehalte, wenn menschliche Ausscheidungen als Dünger mit ihren Lebensmitteln in Kontakt kommen», sagt Crain. Dies sei durchaus verständlich. «Früher war das ein Gesundheitsrisiko.» Doch heute seien diese Sorgen unbegründet, denn der Verarbeitungsprozess eliminiert Krankheitserreger und Giftstoffe. «Das Endprodukt ist ungefährlich und im Gegensatz zu chemischen Düngemitteln hundert Prozent biologisch.» Crain ist überzeugt, dass urinbasierter Dünger nicht nur in der Raumfahrt, sondern auch auf der Erde viele Vorteile bringen würde. «Wenn dessen Einsatz sozial akzeptabel wird, könnte das die Landwirtschaft revolutionieren.»

Zwischen Komplexität und Kontrolle

Bei der Auswahl der Pflanzen für eine Weltraum-Farm geht es nicht nur um Nährwerte. «Eine der grössten Schwierigkeiten bei geschlossenen Systemen ist, stabile Bedingungen aufrecht zu erhalten», so Crain. In einer natürlichen Umgebung mit grosser Artenvielfalt stabilisieren sich die Pflanzen und Mikroorganismen gegenseitig. In einem geschlossenen System mit einer geringen Diversität, kann hingegen ein fehlerhaftes Glied in der Kette den ganzen Kreislauf durcheinanderbringen. «Zu viele Arten in ein geschlossenes System zu packen, ist aber auch keine Lösung.» Dann steigt die Wahrscheinlichkeit von unberechenbaren Nebeneffekten, die ebenfalls schädlich sein könnten. «Es geht darum die richtige Balance zu finden.»

«Längst nicht mehr Science Fiction»

Im Weltraum kommen weitere erschwerende Faktoren hinzu, zum Beispiel Strahlung und geringe Gravitation. «Deren Auswirkungen können wir erst untersuchen, wenn wir ein Treibhaus auf dem Mond oder Mars haben», sagt Crain. Solche Pläne sind längst nicht mehr Science Fiction. «Ich rechne damit, dass wir etwa in 20 Jahren so weit sein werden.» Diverse Raumfahrtorganisationen forschten derzeit in diese Richtung und es gebe einen regen Wissensaustausch mit anderen Teams aus Deutschland, Japan und China.

Eine gross angelegte Kolonisierung des Mars hält Crain aber weder für realistisch noch erstrebenswert. «Manche Leute glauben, wir könnten den Mars zu einer zweiten Erde machen. Ich habe da meine Zweifel.» Das heisse nicht, dass wir den Mars nicht besuchen sollten. «Doch der Fokus sollte auf der Forschung liegen. Durch den Vergleich mit einem anderen Planeten könnten wir auch viel über die Erde lernen  wie sie funktioniert, wie alles zusammenhängt und was sie einzigartig macht.»  

Kommentar schreiben

Kommentar senden