N° 68–2025: Protein aus Luft: ESA-Pilotprojekt HOBI-WAN gestartet

Die Europäische Weltraumorganisation (ESA) finanziert das Projekt im Rahmen ihres Terrae Novae Exploration Programms. Das Projekt HOBI-WAN (Hydrogen Oxidizing Bacteria In Weightlessness ss a source of Nutrition) zielt darauf ab, diese innovative Methode erstmals in der Schwerelosigkeit an Bord der Internationalen Raumstation (ISS) und darüber hinaus zu testen. Die OHB System AG in Bremen wurde als Hauptauftragnehmer für das Projekt ausgewählt, das gemeinsam mit Solar Foods, einem finnischen Lebensmitteltechnologieunternehmen, zur Entwicklung der weltraumtauglichen Solein-Gasfermentationstechnologie durchgeführt wird.

Die Bereitstellung einer nachhaltigen und nahrhaften Lebensmittelversorgung, die den Energiebedarf der Besatzung deckt, ist eine der größten Herausforderungen bei der astronautischen Exploration außerhalb der erdnahen Umlaufbahn (LEO). In Fällen, in denen vorab bereitgestellte Lebensmittellager oder kontinuierliche Nachschubmissionen von der Erde aus unpraktisch, ressourcenintensiv oder technisch nicht realisierbar sind, sind kostengünstige Alternativen erforderlich. Diese können auch zu fortschrittlicheren Lebenserhaltungs- und Recyclingsystemen für zukünftige LEO-Plattformen beitragen.

Das Ziel des HOBI-WAN-Projekts ist es, die Kernprozesse zu validieren und festzustellen, ob die Herstellung des proteinreichen Pulvers auch unter Mikrogravitationsbedingungen funktionieren kann. Die Bioprozess-Technologie von Solar Foods muss in ein kompaktes, autonomes System umgesetzt werden, das im Weltraum zuverlässig funktioniert. So müssen beispielsweise spezielle Kartuschen Gase injizieren, ohne dass Flüssigkeit austritt – ein kritischer Aspekt, insbesondere angesichts des Explosionspotenzials von Wasserstoff-Sauerstoff-Gemischen. Die Experimentbox wird drei separate Experimente enthalten, und die Astronauten müssen während der Mission Proben entnehmen.

Die erste achtmonatige Phase des HOBI-WAN-Projekts konzentriert sich auf die Entwicklung eines bodengestützten wissenschaftlichen Modells der Solein-Produktionstechnologie, gefolgt von einer zweiten Phase, die der Herstellung, Erprobung und dem Start der eigentlichen Flugausrüstung gewidmet ist.

Der Technologiedemonstrator basiert auf folgendem Prinzip: In einem Bioreaktor wird eine Nährlösung, die eine Bakterienkultur enthält, mit gasförmigem Wasserstoff, Sauerstoff und CO₂ versorgt, die aus Speichertanks zugeführt werden. In Zukunft könnte dieses Verfahren in größerem Maßstab angewendet werden, indem der von der Besatzung und dem Lebenserhaltungssystem des Habitats produzierte Wasserstoff, Sauerstoff und CO₂ genutzt wird, wodurch die Ressourcen effizienter recycelt werden könnten als mit dem derzeit auf der Internationalen Raumstation verwendeten Lebenserhaltungssystem. Anders als auf der Erde, wo eine Prise Ammoniak als Stickstoffquelle verwendet wird, dient im Weltraum Harnstoff als Stickstoffquelle für die Proteinsynthese. Solein – der Name eines proteinreichen Pulvers, das weder Ackerland noch Sonnenlicht benötigt – wird durch Fermentation von Xanthobacter gewonnen. Das Experiment wird in einem Standard-Middeck-Schrank untergebracht, der alle für den Bioreaktor erforderlichen Komponenten wie Inkubator, Sensoren, Steuereinheiten und Systeme zur Probenentnahme enthält.

„Dieses Projekt zielt darauf ab, eine wichtige Ressource zu entwickeln, mit der wir die Autonomie und Widerstandsfähigkeit der astronautischen Raumfahrt sowie das Wohlbefinden unserer Astronauten verbessern können“, sagt Angelique Van Ombergen, Chefwissenschaftlerin für Exploration bei der ESA. „Damit Menschen Langzeitmissionen auf dem Mond durchführen oder eines Tages sogar zum Mars fliegen können, sind innovative und nachhaltige Lösungen erforderlich, um mit begrenzten Vorräten überleben zu können. Mit diesem Projekt entwickelt die Europäische Weltraumorganisation eine Schlüsselkompetenz für die Zukunft der Weltraumforschung.“

„Seit der Inbetriebnahme des europäischen Columbus-Moduls entwickelt, betreibt und wartet OHB seit über zwei Jahrzehnten wissenschaftliche Nutzlasten für die ISS. Unser tiefgreifendes Verständnis der ISS-Umgebung in Verbindung mit unserer Erfahrung mit Lebenserhaltungssystemen und wissenschaftlichen Experimentierplattformen macht uns zum idealen Partner, um die Technologie von Solar Foods in den Orbit zu bringen – und wir freuen uns sehr auf diese Zusammenarbeit“, sagt Jürgen Kempf, HOBI-WAN-Projektleiter bei OHB in Bremen. Die Mission geht jedoch weit über die Erprobung einer neuartigen Proteinquelle hinaus, fügt Kempf hinzu: „Wir erforschen, wie das Leben des Menschen im Weltraum nachhaltig unterstützt werden kann. Die hier gewonnenen Erkenntnisse könnten auch dazu beitragen, globale Herausforderungen auf der Erde zu bewältigen – wie Ressourcenknappheit und Ernährungssicherheit. Wir sind stolz darauf, unser Fachwissen in ein Projekt einzubringen, das Weltrauminnovation mit planetarischer Nachhaltigkeit verbindet.“

„Wir freuen uns sehr über die Zusammenarbeit mit OHB. Das Know-how des Unternehmens im Bereich Bewertung und Zertifizierung, insbesondere in Bezug auf verbindliche Sicherheitsanforderungen, wird uns dabei helfen, ein System zu entwickeln, das für die Weltraumumgebung geeignet ist, die erforderlichen Daten liefert und vor allem an Bord einer astronautischen Raumstation sicher betrieben werden kann“, sagt Arttu Luukanen, Senior Vice President Space & Defence bei Solar Foods.

Weitere Informationen zum Terrae Novae-Erkundungsprogramm

Das Terrae Novae-Erkundungsprogramm fasst die Erkundungskampagnen der ESA zur erdnahen Umlaufbahn, zum Mond und zum Mars in einem einheitlichen Programm zusammen. Das Programm setzt die Explore2040-Strategie um, die auf der Vision basiert, dass Europa durch einzigartige Beiträge und den Rückfluss von Vorteilen für die Gesellschaft eine Vorreiterrolle bei der nachhaltigen, verantwortungsvollen astronautischen und robotischen Weltraumforschung einnehmen wird. Die Exploration des Alls ist zweifellos eine Investition in den Wohlstand der Zukunft. Sie schafft hochwertige Arbeitsplätze und bringt unmittelbare wirtschaftliche Vorteile. Die Erforschung des Weltraums fördert Innovation und macht die Industrie wettbewerbsfähiger.

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Über die Europäische Weltraumorganisation

Die ESA ist eine zwischenstaatliche Organisation, die 1975 gegründet wurde und den Auftrag hat, die Entwicklung der europäischen Raumfahrtkapazitäten zu gestalten und sicherzustellen, dass Investitionen in die Raumfahrt den Bürgern Europas und der Welt zugute kommen. 

Die ESA hat 23 Mitgliedstaaten: Österreich, Belgien, die Tschechische Republik, Dänemark, Estland, Finnland, Frankreich, Deutschland, Griechenland, Ungarn, Irland, Italien, Luxemburg, die Niederlande, Norwegen, Polen, Portugal, Rumänien, Slowenien, Spanien, Schweden, die Schweiz und das Vereinigte Königreich. Lettland, Litauen und die Slowakei sind assoziierte Mitglieder.

Die ESA hat eine formelle Zusammenarbeit mit vier Mitgliedstaaten der EU aufgenommen. Kanada nimmt im Rahmen eines Kooperationsabkommens an einigen ESA-Programmen teil.

Durch die Koordinierung der finanziellen und intellektuellen Ressourcen ihrer Mitglieder ist die ESA in der Lage, Programme und Aktivitäten durchzuführen, die weit über den Rahmen eines einzelnen europäischen Landes hinausgehen. Sie arbeitet insbesondere mit der EU bei der Umsetzung der Programme Galileo und Copernicus sowie mit Eumetsat bei der Entwicklung meteorologischer Missionen zusammen.

Erfahren Sie mehr über die ESA unter www.esa.int