[ziesell]

Chang'e 4: Das wurde aus der chinesischen Farm auf der Mondrückseite

Die chinesische Chang'e-4-Mission hat eine kleine Farm auf den Mond gebracht. Eine neue Studie zu den Ergebnissen wurde nun veröffentlicht.



Mit der Landefähre Chang'e-4 brachte die chinesische Raumfahrtbehörde CNSA auch eine kleine Farm auf die Rückseite des Mondes: die Nutzlast für biologische Experimente BEP (Biological Experiment Payload). Bei diesem Experiment sollten die ersten Pflanzen auf dem Mond gezüchtet werden. Die Ergebnisse des Experiments wurden in zwei Studien veröffentlicht. Die erste erschien im Juni und die zweite im Oktober 2023.

Chang'e 4 war am 3. Januar 2019 auf dem Mond gelandet. Die BEP-Ladung enthielt Baumwoll-, Kartoffel-, Arabidopsis- (Schotenkresse) und Rapssamen. Außerdem waren Fliegeneier, Hefe und 18 Milliliter Wasser enthalten. Das Experiment wurde während der nächsten acht Tage unter konstantem atmosphärischem Druck durchgeführt.

Das Experiment soll zur Entwicklung künftiger bioregenerativer Lebenserhaltungssysteme (Bioregenerative Life Support Systems, BLSS) beitragen, die zukünftig jenseits der erdnahen Umlaufbahn entstehen könnten.

Die Forschungsgruppe kam zu dem Schluss, dass Pflanzen auf dem Mond trotz der intensiven Strahlung, der geringen Schwerkraft und des lang anhaltenden intensiven Lichts wachsen können.

Das Mond-Experiment für Pflanzenwachstum

Die Ladung wog 2,608 Kilogramm, hatte eine Höhe von 198 Millimetern und einen Durchmesser von 173 Millimetern. Das entspricht einem Gesamtvolumen von 0,82 Litern und 0,42 Litern Bioaktivitätsraum. Ein Rohr für den Lichteinfall ermöglichte es, das Licht in das Innere des Behälters zu leiten.

Die Pflanzen sollten durch Fotosynthese Sauerstoff und Nährstoffe produzieren und sich von den Fruchtfliegen ernähren lassen. In der Zwischenzeit sollte die Hefe als Zersetzer fungieren und die Abfälle der Fliegen und abgestorbenen Pflanzen verarbeiten, um zusätzliche Nährstoffe für das Ökosystem zu erzeugen.

Die Fachwelt war vor dem Experiment besorgt, dass die Pflanzen unter der hohen Lichtintensität und der starken Strahlung auf dem Mond nicht sprießen könnten. Genau deswegen hatte sich das Forschungsteam gegen künstliches Licht entschieden und wollte die Bedingungen unter dem Einsatz von natürlichem Licht testen.

Da auf dem Mond kaum Atmosphäre herrscht, ist das Sonnenlicht dort viel intensiver als auf der Erde. Die Nutzlast wurde zudem nicht für die Strahlenbelastung auf dem Mond ausgelegt.

Nachdem die Landefähre auf der Oberfläche eingetroffen war, wurde die Temperatur der Biosphäre auf 24 Grad Celsius eingestellt und die Samen wurden bewässert. Wenige Tage darauf keimten Baumwoll-, Raps- und Kartoffelsamen. Die ersten Bilder aus dem Inneren des BEP wurden veröffentlicht.

Mond-Farm von Chang'e-4: Gescheitert und dennoch ein Erfolg

Als die Mondnacht einsetzte, fiel die Außentemperatur zunächst auf -52 Grad Celsius und anschließend weiter auf -190 Grad Celsius, dennoch wurde das Experiment fortgesetzt. Die Langlebigkeit des BEP sollte getestet werden und die gekeimten Pflanzen starben bei diesen Außentemperaturen ab. Weder die Kartoffeln keimten, noch die Fruchtfliegen schlüpften. Die Gesamtlaufzeit des Experiments betrug neun statt der geplanten 100 Tage.

Zwar konnte ein Teil der Pflanzen unter dem natürlichen Sonnenlicht und den Strahlungsbedingungen des Mondes erfolgreich keimen. Jedoch müssten zukünftige Farmen vor den kühlen und 14 Erdtage andauernden Mondnächten geschützt werden. Ob die Pflanzen gesund sind oder nicht, muss weiter erforscht werden. Dennoch konnte das Experiment zeigen, dass regenerative Ökosysteme auf dem Mond aufgebaut werden können.

Selbst-regenerierendes System

Den Anbau von Pflanzen in Lebensräumen auf dem Mond, dem Mars und im Weltraum zu erforschen, ist aus vielen Gründen wichtig. Sie bieten nicht nur eine Nahrungsquelle und verringern den Bedarf an Nachschubmissionen, sondern entfernen auch Kohlendioxid und liefern frischen Sauerstoff. Sie helfen bei der Abfallverwertung und tragen zum Wohlbefinden der Besatzung bei.

Herkömmliche Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssysteme (Environmental Control and Life-Support Systems, ECLSS) sind auf mechanische Komponenten angewiesen. Diese gehen irgendwann kaputt und müssen ausgetauscht oder repariert werden. Ein bioregeneratives System (BLSS-Technologien) soll sich im Laufe der Zeit dagegen selbst erneuern.


Dieses Bild zeigt, wie die Pflanzen in der chinesischen Farm keimen. Dieses Experiment wurde mit der Raumfahrtmission Chang'e-4 zum Mond gebracht. (Bild: CNSA)


Am 12. Januar 2019, also am neunten Tag, war der Fortschritt des Pflanzenwachstums besonders gut zu erkennen. (Bild: CNSA)

Seit Jahren führen Astronauten an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) Experimente mit Pflanzenwachstum und Algen durch. Da wären das Gemüseproduktionssystem Veggie (Vegetable Production System), das passive orbitale Nährstoffzufuhrsystem Ponds (Passive Orbital Nutrient Delivery System), der fortgeschrittene Pflanzenlebensraum APH (Advanced Plant Habitat) oder das Echtzeit-Managementsystem für Pflanzen-Habitate Pharmer (Plant Habitat Avionics Real-time Manager). Bisher ist es jedoch unbekannt, wie stellare Körper BLSS-Systeme beeinflussen.

Zu den Studien

Die erste Studie erschien am 20. Juni 2023 im Fachmagazin Microgravity Science and Technology: The Lunar One-Sixth Low Gravity Conduciveness to the Improvement of the Cold Resistance of Plants (Wie die schwächere Schwerkraft des Mondes – ein Sechstel der Erdschwerkraft – zur Verbesserung der Kälteresistenz von Pflanzen beiträgt).

Die zweite Studie wurde am 17. Oktober 2023 in der Fachzeitschrift Acta Astronautica publiziert: The first biological experiment on lunar surface for Humankind: Device and results (Das erste biologische Experiment auf der Mondoberfläche für die Menschheit: Gerät und Ergebnisse).

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