Wie baut man Salat, Tomaten oder Radieschen an einem Ort an, an dem es keine lebensfreundliche Atmosphäre, keinen fruchtbaren Boden und praktisch kein Wasser gibt? Genau diese Frage steht im Mittelpunkt des internationalen Projekts „Lunar Agriculture Module – Ground Test Demonstrator“ (LAM-GTD), das gemeinsam vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR), der US-Raumfahrtbehörde NASA und der kanadischen Weltraumbehörde (CSA) entwickelt wird. Ziel des Projekts ist es, Konzepte für Gewächshausmodule auf dem Mond zu schaffen, die künftige Teilnehmer an langen Mondmissionen mit frischen Lebensmitteln versorgen können – unter Bedingungen, unter denen traditionelle Landwirtschaft grundsätzlich unmöglich ist.

Warum der Mond der schwierigste „Gemüsegarten“ im Sonnensystem ist

Die Mondumgebung ist eine Ansammlung extremer Faktoren, von denen jeder einzelne den Anbau von Pflanzen unmöglich macht. Die Temperaturen auf der Mondoberfläche schwanken während eines Mondtages extrem, eine Atmosphäre ist praktisch nicht vorhanden, die Wasservorräte sind äußerst begrenzt und die kosmische Strahlung stellt eine ernste Gefahr für lebende Organismen dar. Einfaches Pflanzen in Mondboden (Regolith) funktioniert nicht: Er enthält keine organischen Stoffe, weist toxische Verbindungen auf und speichert keine Feuchtigkeit. Daher sind vollständig kontrollierte Anbausysteme erforderlich, die autonom von den natürlichen Umgebungsbedingungen funktionieren – mit künstlicher Beleuchtung, geschlossenen Kreisläufen für Nährlösungen und Strahlenschutz.

Das LAM-GTD-Konzept: ein in das Wohnmodul integriertes Gewächshaus

Die Kernidee des LAM-GTD-Demonstrators besteht darin, das Gewächshausmodul direkt mit dem simulierten Wohn- und Arbeitsbereich für Astronauten zu verbinden. Dieser Ansatz ermöglicht es den Forschern nicht nur, das Pflanzenwachstum in einer isolierten Umgebung zu untersuchen, sondern auch zu testen, wie sich Gewächshaus und Wohnmodul gegenseitig mit Ressourcen – Sauerstoff, Wasser, organischen Abfällen – versorgen können. Der geplante Demonstrator wird zunächst vollständig auf der Erde gebaut und getestet. Bis 2032 wollen die Partner entscheiden, ob er tatsächlich in vollem Umfang und in welcher Form er gebaut werden soll.

Von der ISS zum Mond: Die gesammelten Erfahrungen der NASA

Die amerikanische NASA hat bereits zahlreiche entsprechende Experimente auf der Internationalen Raumstation durchgeführt. An Bord der ISS wurden unter anderem Salat, Chinakohl und Chilischoten angebaut. Diese Tests bestätigten, dass Pflanzen in der Schwerelosigkeit bei künstlicher Beleuchtung und kontrollierter Wasserversorgung gedeihen können. Der nächste Schritt ist der Übergang von kleinen Anlagen auf der ISS zu deutlich größeren und komplexeren Anbausystemen, die ganze Besatzungen während langer Missionen, auch auf der Mondoberfläche, versorgen können.

EDEN ISS in der Antarktis: Generalprobe unter Extrembedingungen

Der deutsche Partner DLR stützt sich auf die Erfahrungen früherer Projekte, insbesondere des Gewächshauses EDEN ISS, das mehrere Jahre in der Antarktis betrieben wurde. Von 2018 bis 2023 betrieben Forscher ein speziell entwickeltes Gewächshaus nur wenige hundert Meter von der deutschen Forschungsstation „Neumayer III“ entfernt. Unter extremen Bedingungen bauten sie frisches Gemüse ohne Boden und natürliches Sonnenlicht an: LED-Lampen, künstliche Nährlösungen und ein komplexes Bewässerungssystem ermöglichten die Ernte von Salat, Tomaten, Gurken, Radieschen und sogar Erdbeeren. Insgesamt wurde während der Betriebszeit etwa eine Tonne frisches Gemüse geerntet. Die Antarktis ist natürlich nicht der Mond, aber die Standorte haben wichtige Ähnlichkeiten: Die Versorgung ist schwierig, die natürlichen Bedingungen sind rau und Fehler im Systembetrieb können schnell zu kritischen Problemen führen.

Nicht nur für Astronauten: Anwendungen auf der Erde

Die Forschung im Rahmen von LAM-GTD ist nicht nur für zukünftige Mondmissionen interessant. Auf der Erde gibt es Regionen, in denen der Anbau von Lebensmitteln extrem schwierig ist: trockene Wüsten, Gebiete mit begrenzten Wasserressourcen, Zonen mit degradierten Böden. Technologien, die es ermöglichen, Pflanzen mit minimalen Mengen an Wasser, Energie und Platz zu versorgen, könnten auch dort eingesetzt werden. Kontrollierte Gewächshaussysteme tragen zudem zu einer präziseren Lebensmittelproduktion mit geringerem Einsatz von Pflanzenschutzmitteln bei. So kann der Blick über die Erde hinaus Erkenntnisse liefern, die helfen, neue Ansätze für die Ernährungssicherheit auf unserem eigenen Planeten zu finden.