Was essen Astronauten?

Astronaut mit Nahrung

Bild: Pixabay,CCO

Die richtige Ernährung ist ein entscheidender Faktor bei Missionen im Weltraum. Doch was essen Astronauten? Schmeckt das Essen in den Weiten des Weltalls überhaupt? Wäre Astronautennahrung auch für die Erde eine Option? Antworten auf diese Fragen liefern die bESSERwisser.

Vom ersten Satelliten zur bemannten Raumfahrt

Reisen und Transporte im Weltraum gibt es bereits seit Beginn des 20. Jahrhunderts. Schon in den 1930er-Jahren wurden erste Raketen erfolgreich getestet. 1957 wurde von Russland mit Sputnik 1 der erste künstliche Erdsatellit in die Erdumlaufbahn geschossen. Im selben Jahr trat mit der Hündin Laika dann auch das erste Lebewesen im russischen Forschungssatelliten Sputnik 2 in die Erdumlaufbahn ein.

Die bemannte Raumfahrt startete 1961, als der sowjetische Kosmonaut Juri Gagarin mit einem Raumschiff als erster Mensch die Erde umkreiste. 1962 brachten die USA John Glenn als ersten US-Amerikaner sicher in den Orbit und auch wieder zurück. Im Jahr 1969 schließlich landete Neil Armstrong mit dem amerikanischen Raumschiff Apollo 11 auf dem Mond und setzte als erster Mensch einen Fuß auf dessen Oberfläche. Eine Reihe weiterer Missionen zum Mond folgten. Der letzte bemannte Flug zum Mond fand 1972 statt, danach verließ kein Mensch mehr die unmittelbare Nähe der Erde. Danach verlagerte sich der Schwerpunkt der bemannten Raumfahrt hin zur Entwicklung von wieder verwendbaren Transportsystemen und Raumstationen. Der Einsatz von Space Shuttles ermöglichte den Aufbau der Internationalen Raumstation (ISS), die seit dem Jahr 2000 permanent bemannt ist.

Essen im All

Für die Besatzung von Raumfähren und Raumstationen stehen Schwerelosigkeit und Enge an der Tagesordnung. Es gibt prinzipiell wenig Platz und damit auch wenig Aufbewahrungsmöglichkeiten für Nahrungsmittel. Wasser ist limitiert, und die Crew hat wenig Zeit und Möglichkeiten, um sich Essen zuzubereiten. Somit ist auch die Auswahl bei Astronautennahrung beschränkt: Haltbare Einzelportionen von Produkten in ihrer natürlichen oder konservierten Form stehen im Weltraum am Speiseplan.

Die Häufigkeit der Mahlzeiten ist im Weltraum ähnlich wie auf der Erde, und auch Astronauten essen drei Mahlzeiten am Tag: Frühstück, Mittagessen und Abendessen. Dabei können sie sich rund zwanzig Prozent ihres Essens und Trinkens aussuchen, während die restlichen achtzig Prozent vorgegeben sind. So soll eine ausreichende Nährstoffversorgung zu gewährleistet werden. Mehrere Male jährlich stehen frische Früchte und Gemüse sowie semi-haltbare Produkte am Speiseplan – nämlich dann, wenn Raumstationen von der Erde beliefert werden. Diese Lieferungen stellen nicht nur kulinarisch, sondern auch psychologisch einen großen Nutzen für die Raumfahrer dar.

Wichtigstes Kriterium: platzsparend

Bei Astronautennahrung ist vor allem die Platzfrage vorrangig: Essen darf nur so wenig Platz wie möglich einnehmen. Dies wird bei zukünftigen Missionen zu weiter entfernten Zielen noch wichtiger werden.

Zu Beginn der Astronautennahrung in den 1960er-Jahren wurde diese noch in kleinen, gepressten Würfeln eingenommen. Protein, Fett und Vitamine waren die Hauptbestandteile. Häufig konsumierten die Astronauten auch Flüssignahrung wie sterilisiertes Apfelmus durch Strohhalme. Später wurde Nahrung in Tuben verpackt. So bestand das erste Drei-Gänge-Menü im Weltraum aus drei Tuben – einer mit pürierter Gemüsesuppe, einer mit Leberpastete und einer mit Johannisbeersaft.

Heute wird Astronautennahrung so platzsparend wie möglich für den Weltraum zubereitet. Sie wird auf der Erde gefriergetrocknet, sterilisiert und in flache, spezielle Dosen oder Klarsichtfolien verpackt. Dazu wird die Mahlzeit, die aus etwa 100 Komponenten besteht, erst im Autoklaven gegart. Dieser ermöglicht es, das Essen unter Druck präzise auf die gewünschte Temperatur zu erhitzen und danach wieder abzukühlen. So werden Geflügel und Gemüse zum Beispiel unter zehn Grad verarbeitet, bei Temperaturen zwischen 63 und 80 Grad gegart und bei 117 Grad sterilisiert. Die ESA schreibt ein ungekühltes Mindesthaltbarkeitsdatum von zwei Jahren für Astronautennahrung vor. Manche Speisen mischen die Astronauten mit Wasser zu einem homogenen Brei. Zum Erwärmen werden Dosen zwischen zwei Wärmeplatten erhitzt. Die Auswahl ist für Astronauten heute schon relativ groß: Bei der NASA beispielsweise gibt es für Weltraummenüs 74 Speisen und 20 Getränke zur Auswahl.

Ansprüche an Astronautennahrung

Astronautennahrung muss folgende Kriterien erfüllen: Sie sollte möglichst wenig Platz einnehmen, gleichzeitig jedoch hoch konzentrierte Nährstoffe liefern, um Mangelerscheinungen der Weltraumreisenden zu vermeiden. Die ideale Nährstoffdichte von Astronautenessen sollte idealerweise 2,4 Kilokalorien (kcal) pro Milliliter betragen, womit der durchschnittliche Tagesbedarf eines Menschen von 2000 Kilokalorien mit rund 830 Millilitern gedeckt werden kann. Flüssignahrung ist daher eine gute Option. Die Nahrung sollte außerdem kalziumreich sein und viel Vitamin D enthalten. Dies soll Muskelschwund und Knochenabbau entgegenwirken, da in der Schwerelosigkeit Muskeln und Knochen schneller abgebaut werden.

Bei der Essensplanung fürs All muss auch noch die Schwerelosigkeit berücksichtigt werden. So etwa könnten sogar Brotkrumen gefährlich werden: Winzige Brotstückchen könnten umherschweben und in den Lüftungsschlitzen oder Filtern des Raumschiffs oder in Augen, Mund oder Nase der Astronauten landen. Als gute Brotalternative haben sich hier Tortillas etabliert, da sie nicht bröckeln und keine kleinen Stückchen erzeugen.

Genuss im Weltraum?

All die Anforderungen an das Weltraumessen sollten idealerweise keine Geschmackseinbußen mit sich bringen – eine schwierige Aufgabe. Denn Weltraumessen sieht nicht nur unappetitlich aus, es schmeckt auch nicht sonderlich gut. Mit ein Grund dafür ist die Tatsache, dass in 400 Kilometern Höhe der Geschmackssinn nicht so wie auf der Erde funktioniert. Was für uns auf der Erde total versalzen schmecken würde, wäre im Weltall gerade richtig. In luftiger Höhe schmeckt alles eintönig und fad, und gerne würden die Astronauten mit Salz den Geschmack verbessern. Da Salz allerdings wieder Knochenschwund begünstigen würde, ist das nicht möglich. Um den Astronauten trotzdem genussvolles Essen zu ermöglichen, gibt es mittlerweile eigens ausgebildete Köche von der NASA, die alle Bedingungen und Gesundheitsvorschriften berücksichtigen und trotzdem Essen kreieren, das im All schmecken soll. So etwa sollen viele Kräuter das Essen schmackhafter machen. Ketchup, Senf oder Mayonnaise werden in flüssiger Form mitgenommen, und auch Pfeffer zählt zur Essens-Ausstattung fürs All. Zusätzlich gibt es Snacks und Nüsse. Säfte, Tee und Kaffee werden in pulverisierter Form mitgeführt, von den Astronauten mit Wasser gemischt und dann mit Strohhalmen geschlürft.

Weltraumessen ist übrigens teurer als jedes Luxusessen auf der Erde: Ein Kilo Proviant fürs All kommt auf etwa 20 000 Euro. Abfälle werden nach dem Essen im Weltraum in speziellen Behältern ins All geschickt und verglühen dann in der Erdatmosphäre.

Astronautennahrung auf der Erde

Gefriertrocknung kommt auch häufig für Nahrung auf der Erde zum Einsatz. Lösliches Kaffee-Granulat, Früchte im Müsli, Kräuter und Gewürze sowie Instantgetränke werden getrocknet und gefroren. Dadurch erhöht sich die Haltbarkeit, Geschmack und Inhaltsstoffe gehen aber nicht verloren.

In der Medizin findet das Prinzip der Astronautennahrung ebenfalls Anwendung: Flüssige, kalorienreiche Nahrung dient älteren Menschen als Aufbaunahrung oder wird im Krankenhaus verabreicht, um Patienten wieder aufzupäppeln. Bergsteiger können ebenso von dieser Nahrung profitieren wie Sportler, die Muskelaufbau fördern möchten, da bestimmte Inhaltsstoffe gezielt hoch konzentriert zugeführt werden können. Hersteller bieten neben der flüssigen Form auch eine Pulvervariante an.

Nahrung für die Reise zum Mars

Für die Zukunft hat die Weltraumforschung große Ziele: Die National Aeronautics and Space Administration (NASA) plant, noch in dieser Dekade die erste Frau auf den Mond zu schicken, und im Jahr 2030 sollen die ersten Menschen die Reise zum Mars antreten. Auch Elon Musk vom privaten Unternehmen SpaceX hat ähnliche Ambitionen und verfolgt den ehrgeizigen Plan, schon 2024 Menschen zum Mars zu bringen. Ist die Distanz der Erde zum Mond mit 384.400 Kilometern für die Raumfahrt noch überschaubar, nimmt eine Reise zum Mars schon andere Dimensionen an: Alle zwei Jahre kommen sich Erde und Mars auf ihren Bahnen besonders nahe, und alle 16 Jahre sind sie sich am nächsten – und sind dann „nur“ rund 56 Millionen Kilometer voneinander entfernt. Bei Mondmissionen waren Weltraumfahrer durchschnittlich ein bis zwei Wochen unterwegs. Bei Schätzungen der Dauer des ersten Fluges von der Erde zum Mars gehen die Meinungen auseinander: Von rund einem Jahr ist hier ebenso die Rede wie von 80 Tagen.

Da bei Missionen mit längeren Distanzen von der Erde kein Nachschub geliefert werden kann, stellen diese Pläne die Raumfahrt vor eine große Herausforderung: Schließlich muss während eines Fluges die ausreichende Versorgung der Astronauten mit Essen und den wichtigsten Nährstoffen gewährleistet sein. Astronautennahrung kann ein entscheidender Faktor für den Erfolg oder Misserfolg einer Mission sein [1]. Für eine Mission zum Mars wären wir aus heutiger Sicht ernährungstechnisch noch nicht bereit, und es müssten noch andere Lösungen für eine gesicherte Nahrungsversorgung geschaffen werden. Die Raumfahrer müssten etwa teilweise zu Selbstversorgern werden.

Das Mitführen von Speisefischen in einem Raumschiff-Aquarium wäre hier beispielsweise denkbar. Allerdings benötigen die Fische wiederum Futter, es müsste also eine kleine Nahrungskette – sozusagen ein Mini-Ökosystem – aufgebaut werden. Es könnte auch die Photosynthese von Pflanzen genutzt werden, der Anbau von Algen funktioniert beispielsweise schon. Das Problem liegt hier allerdings beim Geschmack, da eine Ernährung mit Algenbrei auf Dauer macht keine Freude macht. An Bord der ISS konnte auch Zwergweizen bereits gezüchtet werden. Die Pflanzen wachsen aufgrund der fehlenden Schwerkraft höher als auf der Erde. Die fehlende Schwerkraft ist allerdings auch problematisch, denn die Pflanzen wissen nicht, wo oben und wo unten ist. Ansätze zur Problemlösung gibt es hier bereits: Künstliches Licht von oben könnte die fehlende Erdanziehung vortäuschen. Alternativ könnte durch den Einsatz einer Zentrifuge die Schwerkraft imitiert werden.

Es bedarf allerdings in Zukunft noch einiger Versuche und Experimente dazu. Diese könnten gleichzeitig eine neue Grundlage für die zukünftige Ernährung der Erdbevölkerung liefern: Vielleicht können essbare Pflanzen auch außerhalb der Erde für die Menschheit kultiviert werden?

Fazit

Nahrung für Astronauten stellt für aktuelle Missionen kein Problem dar. Sie ist kulinarisch schon auf einem hohen Level, ihre Herstellung ist allerdings sehr aufwändig. Für lange Missionen müssen noch Selbstversorgungsmöglichkeiten der Astronauten an Bord entwickelt werden. Diese könnten zukünftig vielleicht bei Nahrungsknappheit auch zur Produktion von Lebensmitteln außerhalb der Erde genutzt werden.

Quellen

[1] Douglas GL, Zwart SR and Smith SM: Space Food for Thought: Challenges and Considerations for Food and Nutrition on Exploration Missions (2020). J Nutr. 2020 Sep 1;150(9):2242-2244.

[2] Perchonok M. and Bourland C.: NASA food systems: past, present, and future (2002). Nutrition . 2002 Oct;18(10):913-20. doi: 10.1016/s0899-9007(02)00910-3.

[3] Bourland C: Advances in food systems for space flight(1998). Life Support Biosph Sci. 1998;5(1):71-7. Life Support Biosph Sci

[4] Fu B. and Nelson P.: Conditions and constraints of food processing in space (1994). Food Technol. 1994 Sep;48(9):113-22, 127, 204.

[5]Zasypkin D. and Lee T.: Food processing on a space station: feasibility and opportunities (1999). Life Support Biosph Sci. 1999;6(1):39-52.

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