{"id":1955,"date":"2025-09-27T11:35:44","date_gmt":"2025-09-27T08:35:44","guid":{"rendered":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/?p=1955"},"modified":"2025-11-20T13:36:56","modified_gmt":"2025-11-20T10:36:56","slug":"mikroben-als-teil-der-biodiversitaet-im-weltraum","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/2025\/09\/27\/mikroben-als-teil-der-biodiversitaet-im-weltraum\/","title":{"rendered":"Mikroben als Teil der Biodiversit\u00e4t im Weltraum"},"content":{"rendered":"

Astronauten bringen bei ihrer Ankunft und R\u00fcckkehr in die Raumstation Billionen mikroskopisch kleiner Organismen mit sich. So wurden beispielsweise auf der chinesischen Raumstation Tiangong neue, an den Weltraum angepasste Bakterienarten entdeckt. K\u00fcrzlich wurden in den Reinr\u00e4umen der NASA \u2013 einigen der sterilsten Umgebungen, die die Menschheit je geschaffen hat \u2013 26 bislang unbekannte Bakterienarten entdeckt. Eine weitere Studie zeigt, dass von der ISS isolierte St\u00e4mme unter Stress mutierten und sich genetisch und funktionell von ihren irdischen Gegenst\u00fccken unterschieden.<\/span><\/p>\n

<\/p>\n

Auf der chinesischen Raumstation Tiangong wurden neue Arten weltraumangepasster Bakterien entdeckt. Wissenschaftler entdeckten bei der Analyse von Proben der Raumstation Tiangong einen bisher unbekannten mikrobiellen Stamm.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Der neue Mikrobenstamm mit der offiziellen Bezeichnung Niallia tiangongensis wurde in mikrobiellen Proben entdeckt, die w\u00e4hrend der bemannten Mission Shenzhou-15, die im Juni 2023 zur Erde zur\u00fcckkehrte, von der Oberfl\u00e4che von Tiangong gesammelt wurden.<\/span><\/p>\n

Bei der neuen Mikrobe handelt es sich um ein aerobes, sporenbildendes, st\u00e4bchenf\u00f6rmiges Bakterium. Dies geht aus einer von Experten begutachteten Studie im International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology hervor, die im M\u00e4rz 2025 ver\u00f6ffentlicht wurde. Dies ist das erste Mal, dass an Bord der aus drei Modulen bestehenden Raumstation Tiangong in einer niedrigen Erdumlaufbahn eine neue Art entdeckt wurde.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nEine k\u00fcnstlerische Darstellung der chinesischen Raumstation Tiangong. Chinesische bemannte Raumfahrtbeh\u00f6rde<\/span><\/em><\/p>\n

Die neue Art ist am n\u00e4chsten mit einer Art verwandt, die auf der Erde in Erde und Abfall vorkommt und bei immungeschw\u00e4chten Personen Infektionen und sogar Sepsis ausl\u00f6sen kann. Morphologische Untersuchungen, Genomsequenzierung, phylogenetische Analyse und Stoffwechselprofile identifizierten sie als einen neuen Stamm der Gattung Niallia aus der Familie der Cytobacillaceae.<\/span><\/p>\n

\u201eDas Verst\u00e4ndnis der Eigenschaften von Mikroben w\u00e4hrend Langzeit-Raumfl\u00fcgen ist entscheidend f\u00fcr den Schutz der Gesundheit der Astronauten und die Aufrechterhaltung der Leistungsf\u00e4higkeit von Raumfahrzeugen\u201c, hei\u00dft es in dem Artikel.<\/span><\/p>\n

Die offensichtliche Anpassung des neuen Mikroorganismus an orbitale Bedingungen unterscheidet ihn von seinen terrestrischen Verwandten. Niallia tiangongensis zeigt eine verst\u00e4rkte Reaktion auf oxidativen Stress und die einzigartige F\u00e4higkeit zur Bildung von Biofilmen, die die Erholung von der Strahlenbelastung erleichtern.<\/span><\/p>\n

Dem Artikel zufolge zeigen diese Anpassungen, die durch strukturelle und funktionelle Unterschiede der beiden Proteinarten verursacht werden, dass die Mikrobe Mechanismen entwickelt hat, die ihr das \u00dcberleben unter den extremen Bedingungen der Weltraumumgebung erm\u00f6glichen.<\/span><\/p>\n

Die Autoren des Artikels sind Forscher der Shenzhou Space Biotechnology Group und des Beijing Institute of Spacecraft Systems Engineering.<\/span><\/p>\n

Chinesische Astronauten, die an Bord der Tiangong arbeiten, sammeln regelm\u00e4\u00dfig mikrobielle Proben aus der Luft, von Oberfl\u00e4chen und Wasserstellen der Raumstation, um den Zustand der Umwelt zu \u00fcberwachen.<\/span><\/p>\n

Dies ist nicht das erste Mal, dass im Weltraum eine neue Spezies entdeckt wurde. Obwohl Raumstationen relativ saubere Umgebungen sind und einer h\u00f6heren Strahlendosis ausgesetzt sind als die Erdoberfl\u00e4che, bringen Astronauten bei ihrer Ankunft und R\u00fcckkehr Billionen mikroskopisch kleiner Organismen mit sich.<\/span><\/p>\n

Auf der Internationalen Raumstation wurden zahlreiche neue Bakterien entdeckt, darunter auch Bakterienst\u00e4mme, die Astronauten beim Anbau von Nutzpflanzen auf dem Mars helfen k\u00f6nnten.<\/span><\/p>\n

K\u00fcrzlich wurden in den Reinr\u00e4umen der NASA 26 bisher unbekannte Bakterienarten entdeckt. Dabei handelt es sich um einige der sterilsten Orte, die die Menschheit je geschaffen hat. Sie sind dazu konzipiert, die \u00dcbertragung unerw\u00fcnschter Mikroben von Raumfahrzeugen auf andere Himmelsk\u00f6rper zu verhindern.<\/span><\/p>\n

Die Forschung an Bord der Tiangong umfasst auch eine Untersuchung der mikrobiellen Wechselwirkungen mit Bordmaterialien, berichtete China Central Television (CCTV) unter Berufung auf die chinesische bemannte Raumfahrtagentur. Die Tests umfassen die Untersuchung der Auswirkungen des Pilzes Aspergillus niger (Schwarzschimmel) auf verschiedene Materialien wie polyurethanbeschichtete Leiterplatten, blanke Kupferplatten und Schrumpfschl\u00e4uche, um besser zu verstehen, wie mikrobielle Kolonien unter Weltraumbedingungen Korrosion verursachen k\u00f6nnen.<\/span><\/p>\n

Auf der ISS wurden multiresistente Bakterien entdeckt, die mutieren und ihre Funktion ver\u00e4ndern. In einer Forschungsarbeit, die durch ein Ames Space Biology-Stipendium finanziert wurde, untersuchte der leitende Forscher Dr. Kasthuri Venkateswaran vom Jet Propulsion Laboratory der NASA St\u00e4mme von Enterobacter bugandensis, die von der Internationalen Raumstation (ISS) isoliert wurden.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

\"\"
\nForschung auf der Internationalen Raumstation. NASA<\/span><\/em><\/p>\n

Dreizehn St\u00e4mme des Bakteriums E. bugandensis, das f\u00fcr seine Multiresistenz gegen Medikamente bekannt ist, wurden von der ISS isoliert. Die Ergebnisse der Studie zeigen, dass die von der ISS isolierten St\u00e4mme unter Stress mutierten und sich genetisch und funktionell von ihren terrestrischen Gegenst\u00fccken unterschieden. Die St\u00e4mme konnten auf der ISS \u00fcber lange Zeitr\u00e4ume in signifikanter Zahl \u00fcberleben. E. bugandensis koexistierte mit zahlreichen anderen Mikroorganismen und k\u00f6nnte in einigen F\u00e4llen zum \u00dcberleben dieser Organismen beigetragen haben.<\/span><\/p>\n\n

Geschlossene k\u00fcnstliche Umgebungen wie die ISS sind einzigartige Zonen mit extremen Bedingungen, die Mikrogravitation, Strahlung und erh\u00f6hten Kohlendioxidwerten ausgesetzt sind. Alle Mikroorganismen, die in diese Zonen eindringen, m\u00fcssen sich anpassen, um zu gedeihen. Durch die Untersuchung der mikrobiellen Dynamik unter extremen Bedingungen erm\u00f6glicht diese Forschung die Entwicklung wirksamer Pr\u00e4ventivma\u00dfnahmen zum Schutz der Gesundheit von Astronauten.<\/span><\/p>\n

Eine kleine Gruppe von Wissenschaftlern des Biofilm-Teams am Marshall Space Center der NASA in Huntsville, Alabama, erforscht L\u00f6sungen zur Bek\u00e4mpfung schnell wachsender Bakterien- oder Pilzkolonien, bekannt als Biofilm, f\u00fcr zuk\u00fcnftige Weltraummissionen.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Biofilm entsteht, wenn Bakterien oder Pilze eine schleimige Matrix aus \u201eextrazellul\u00e4ren Polymersubstanzen\u201c bilden, um sich vor sch\u00e4dlichen Umwelteinfl\u00fcssen zu sch\u00fctzen. Biofilme sind fast \u00fcberall zu finden, vom graugr\u00fcnen Schaum auf der Oberfl\u00e4che stehenden Teichwassers bis zum rosafarbenen Bodensatz in einer schmutzigen Badewanne.<\/span><\/p>\n

Im Gesundheitswesen, in der Lebensmittelverarbeitung und in der Abwasseraufbereitung stellt Biofilm oft ein kostspieliges Problem dar. Doch au\u00dferhalb der Erde erweist sich Biofilm als noch widerstandsf\u00e4higer.<\/span><\/p>\n

\u201eBakterien ignorieren viele der Herausforderungen, denen Menschen im Weltraum ausgesetzt sind, darunter Mikrogravitation, Druckschwankungen, ultraviolette Strahlung, N\u00e4hrstoffgehalt und sogar Strahlung\u201c, sagt Yo-Ann Velez-Justiniano, Mikrobiologin und Umweltsystemingenieurin bei Marshall.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nYo-Ann Velez-Justiniano (links) und Connor Murphy (rechts), Ingenieure f\u00fcr Umweltkontrolle und Lebenserhaltungssysteme am Marshall Space Flight Center der NASA in Huntsville, Alabama, bereiten Proben f\u00fcr eine Studie mit kultivierten bakteriellen Biofilmen in der Testanlage des Zentrums vor. NASA\/Eric Beitl<\/span><\/em><\/p>\n

\u201eBiofilm ist unangenehm, klebrig und schwer abzut\u00f6ten\u201c, sagt Liesel Koellner, Chemieingenieurin und Praktikantin bei NASA Pathways an der North Carolina State University in Raleigh. Koellner nutzte hochentwickelte Epifluoreszenzmikroskopie \u2013 die 3D-Bildgebung von 2D-Bildern, die in verschiedenen Brennebenen aufgenommen wurden \u2013, um die Ergebnisse ihres Teams zu verfeinern.<\/span><\/p>\n

Angesichts der potenziellen Gefahren, die Biofilm f\u00fcr zuk\u00fcnftige Raumfahrzeuge und Mondhabitate der Artemis-\u00c4ra mit sich bringen k\u00f6nnte, beauftragte die NASA Ingenieure und Chemiker von Marshall mit der Erforschung von Schadensbegrenzungsmethoden. Marshall baute und wartet das Umweltkontroll- und Lebenserhaltungssystem (ECLSS) der Internationalen Raumstation und entwickelt Technologien der n\u00e4chsten Generation zur Luft- und Wasserreinigung sowie zum Recycling, einschlie\u00dflich der Montage von Abwassertanks.<\/span><\/p>\n

\u201eDer Abwassersammeltank befindet sich vor den meisten unserer integrierten Wasseraufbereitungssysteme. Da es sich um einen Abwasserzulauftank handelt, gedeihen dort Bakterien und Pilze und bilden so viel Biofilm, dass die Kan\u00e4le und Rohre entlang der Strecke verstopfen\u201c, sagte Eric Beitl, ECLSS-Testingenieur bei Marshall.<\/span><\/p>\n

Bisher bestand die L\u00f6sung darin, alte Ger\u00e4te zu entfernen und auszutauschen, wenn deren Teile mit Biofilm verstopft waren. Ingenieure m\u00f6chten jedoch den R\u00fcckgriff auf solche Methoden vermeiden.<\/span><\/p>\n

\u201eAuch wenn die M\u00f6glichkeit besteht, Ersatzteile auf dem Mond oder dem Mars im 3D-Druckverfahren herzustellen, ist es sinnvoll, zun\u00e4chst Strategien zu entwickeln, um die Bildung von Biofilmen zu verhindern\u201c, sagte V\u00e9lez-Justiniano.<\/span><\/p>\n

Den ersten Schritt unternahm die Gruppe im Juni 2023 mit der Ver\u00f6ffentlichung der vollst\u00e4ndigen Genomsequenz mehrerer Bakterienst\u00e4mme, die aus dem Wasseraufbereitungssystem der Raumstation isoliert wurden. Sie alle tragen zur Biofilmbildung bei.<\/span><\/p>\n

Anschlie\u00dfend konstruierten sie einen Pr\u00fcfstand, der die Bedingungen in einem Abwasserreservoir in rund 400 Kilometern H\u00f6he simulierte und es ihnen erm\u00f6glichte, mehrere M\u00f6glichkeiten zur Schadensbegrenzung gleichzeitig zu untersuchen. Der Pr\u00fcfstand beherbergte acht Biofilmreaktoren der Centers for Disease Control and Prevention \u2013 zylindrische Ger\u00e4te in der Gr\u00f6\u00dfe einer Wasserflasche f\u00fcr L\u00e4ufer \u2013, die jeweils ein Sechzigstel der Gr\u00f6\u00dfe eines echten Reservoirs hatten.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nDie Biofilm Research Group am Marshall Space Flight Center der NASA hat einen eigenen Teststand aufgebaut, um \u00fcber mehrere Monate hinweg verschiedene nat\u00fcrliche und chemische Verbindungen sowie Strategien zur Bek\u00e4mpfung der bakteriellen und pilzlichen Biofilmbildung in einem Abwassertank der Internationalen Raumstation zu evaluieren. Die Tests sollen der NASA helfen, die Lebensdauer von Wasseraufbereitungs- und Recyclinganlagen zu verl\u00e4ngern und Astronauten w\u00e4hrend Langzeitmissionen im Weltraum und auf anderen Planeten Zugang zu sauberem, gesundem Wasser zu gew\u00e4hrleisten. NASA\/Eric Beitl<\/span><\/p>\n

Jeder Bioreaktor fasst bis zu 21 Einzelproben auf Glasobjekttr\u00e4gern. Diese werden kontinuierlich mit echtem oder k\u00fcnstlichem Abwasser gesp\u00fclt, dessen Zeit und Messung durch ein automatisiertes System erfolgt und vom Team genau \u00fcberwacht wird. Aufgrund der kompakten Gr\u00f6\u00dfe des Bioreaktors ben\u00f6tigte der Pr\u00fcfstand w\u00f6chentlich 7,6 Liter k\u00fcnstliches Abwasser, das kontinuierlich mit 0,1 Milliliter pro Minute in jeden der acht Bioreaktoren floss.<\/span><\/p>\n

\u201eWir haben im Wesentlichen eine Reihe von Miniatursystemen entwickelt, die jeweils minimale Temperatur- und Druckschwankungen aushalten, steril bleiben, die Autoklavierfunktion gew\u00e4hrleisten und wochenlang mit minimalem menschlichen Eingriff reibungslos funktionieren mussten\u201c, sagte Beitl. \u201eEine Phase der Testreihe dauerte 65 Tage, eine weitere 77 Tage. Das war eine einzigartige technische Herausforderung.\u201c<\/span><\/p>\n

Jeder Bioreaktor nutzte verschiedene Strategien zur Reduzierung der Oberfl\u00e4chenverschmutzung, Zulauf-\/Ablaufgegenmittel, antimikrobielle Beschichtungen und Temperaturniveaus. In einem vielversprechenden Versuch wurde Wasserlinse eingesetzt, eine Pflanze, die bereits als nat\u00fcrlicher Wasserreiniger gilt, da sie Giftstoffe einf\u00e4ngt und Abwasserger\u00fcche kontrolliert. Durch die Aufnahme von N\u00e4hrstoffen am Zulauf\/Ablauf des Bioreaktors entzog die Wasserlinse den Bakterien die f\u00fcr ihr Wachstum ben\u00f6tigten Substanzen, was zu einer 99,9-prozentigen Reduzierung des Biofilmwachstums f\u00fchrte.<\/span><\/p>\n

W\u00e4hrend der dreimonatigen Testphase entnahmen die Teams in regelm\u00e4\u00dfigen Abst\u00e4nden Proben aus jedem Bioreaktor und bereiteten sie f\u00fcr die mikroskopische Untersuchung vor, um eine detaillierte Z\u00e4hlung der Biofilm-koloniebildenden Einheiten auf jeder Platte durchzuf\u00fchren.<\/span><\/p>\n

\u201eBakterien und Pilze sind schlau\u201c, sagte V\u00e9lez-Justiniano. \u201eSie passen sich an. Wir wissen, dass zur L\u00f6sung dieses Problems ein umfassendes Set an effektiven Methoden zur Biofilmkontrolle erforderlich ist.\u201c<\/span><\/p>\n

Biofilm stellt eine Herausforderung f\u00fcr Langzeit-Raumfl\u00fcge und Missionen zu anderen Welten dar, da Ersatzteile teuer oder schwer zu beschaffen sein k\u00f6nnen. Das Biofilm Mitigation Team wertet die Ergebnisse weiterhin in Zusammenarbeit mit akademischen und industriellen Partnern aus und ver\u00f6ffentlicht sie. Die Forschung wird in einem gro\u00df angelegten Experiment in einem Tank der Marshall Space Flight Facility fortgesetzt. Anschlie\u00dfend hofft das Team, Flugtests durchf\u00fchren zu k\u00f6nnen und verschiedene Methoden zur Biofilmkontrolle unter realistischen orbitalen Mikrogravitationsbedingungen zu erproben, um L\u00f6sungen zu finden, die Oberfl\u00e4chen sauber, Wasser trinkbar und zuk\u00fcnftige Forscher gesund halten.<\/span><\/p>\n

Wie wirken sich Raumfl\u00fcge auf tumortragende Fruchtfliegen und ihre Parasiten aus? Wie Menschen zeigen auch Fruchtfliegen (ein Modellorganismus f\u00fcr die Weltraumforschung) im Weltraum eine St\u00f6rung des Immunsystems. Trotz jahrzehntelanger Forschung an Fruchtfliegen und Wespen war wenig dar\u00fcber bekannt, wie ihr Immunsystem mit nat\u00fcrlichen Parasiten im Weltraum interagiert.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

Drosophila-Schlupfwespen ver\u00e4ndern die Funktion von Blutzellen und unterdr\u00fccken die Immunit\u00e4t des Wirtes. Diese im Weltraum durchgef\u00fchrte Studie (im Labor Fruit Fly-03, das mit SpaceX-14 zur ISS transportiert wurde) untersuchte naive und parasitierte Land- und Raumfliegen aus einer tumorfreien Kontrollgruppe und einem mutierten Stamm mit einem Bluttumor.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nPigmentierung: Beim direkten Vergleich der Wespen ist ein deutlicher Unterschied in der Melanisierung der Fl\u00fcgeladern zwischen dem Wildtyp und den einzelnen Mutanten zu erkennen. Fl\u00fcgellappenform: Der Kona-Mutant hat einen eckigen Fl\u00fcgel, im Gegensatz zum runden Fl\u00fcgellappen des Wildtyps (vertikale Pfeile in D\u2013F). S. Govind.<\/span><\/em><\/p>\n

\u00dcberraschenderweise reagierten tumorfreie Fliegen empfindlicher auf den Weltraum als tumorbefallene Fliegen. Der Weltraumflug erh\u00f6hte die Aktivit\u00e4t von Immungenen und f\u00f6rderte das Tumorwachstum bei den Fliegen. Die Wespen blieben im Weltraum sch\u00e4dlich, einige entwickelten jedoch vererbbare k\u00f6rperliche Ver\u00e4nderungen. Zu diesen Ver\u00e4nderungen geh\u00f6rten \u201eAurum\u201c (Ver\u00e4nderungen der Fl\u00fcgelfarbe und -aderung) und \u201eKona\u201c (Ver\u00e4nderungen der Fl\u00fcgelform). Weibliche Wespen mit zwei Kopien der \u201eKona\u201c-Mutation konnten aufgrund von Defekten in ihren oviparen Organen keine Eier legen.<\/span><\/p>\n\n

Diese Studie wird unser Verst\u00e4ndnis der Wirt-Parasit-Interaktionen erweitern. Die Ergebnisse legen die Notwendigkeit nahe, mehr Organismenarten, einschlie\u00dflich Pflanzen und ihrer nat\u00fcrlichen Parasiten, im Weltraum zu untersuchen. Dies wird uns helfen zu verstehen, wie sich Wirte sch\u00fctzen und welche potenziellen Gefahren Parasiten im Weltraum bergen, was f\u00fcr die Gesundheit der Astronauten wichtig ist. Genexpressionsdaten von Fruchtfliegen (OSD-588) und zwei Wespenarten (OSD-609 und OSD-610) sind im Open Science Data Repository der NASA \u00f6ffentlich zug\u00e4nglich. Diese Daten stehen jedem zur Nutzung und zum Vergleich mit anderen raumfahrtbezogenen Studien zur Verf\u00fcgung.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nLegebohrer von Wildtyp- und Mutantenwespen. Homozygote weibliche Zapfen mit defekten Legebohrern (zur Eiablage verwendet), wie z. B. Bereiche mit gebrochener Integrit\u00e4t oder verzweigten Enden (Pfeile), im Vergleich zu kontinuierlichen Legebohrern mit scharfen Enden in Wildtyp-Kontrollen. S. Govind<\/span><\/em><\/p>\n

Solarlaser, die vom Photosyntheseapparat von Bakterien angetrieben werden, k\u00f6nnten eines Tages zu einer leichten, einfachen und zuverl\u00e4ssigen M\u00f6glichkeit werden, Energie im Weltraum bereitzustellen. Sie k\u00f6nnten herk\u00f6mmliche schwere Linsen und komplexe Elektronik ersetzen, deren Betrieb unerschwinglich ist.<\/span><\/strong><\/span><\/p>\n

\u201eUnser Plan besteht darin, photosynthetische Strukturen zu verwenden, die aus Bakterien isoliert wurden. Die Idee dahinter ist, dass diese gez\u00fcchtet und kontinuierlich erneuert werden k\u00f6nnen, ohne dass eine Versorgungsleitung von der Erde aus aufrechterhalten werden muss\u201c, sagte Eric Gauger, Professor f\u00fcr Photonik und Quantenwissenschaft an der Heriot-Watt-Universit\u00e4t in Edinburgh und Leiter des neuen Projekts, gegen\u00fcber Space.com.<\/span><\/p>\n

Da die Zahl der Satelliten, die unseren Planeten umkreisen, stetig zunimmt, konzentrieren sich Wissenschaftler zunehmend auf die langfristige Energieversorgung. Verbesserungen der Stromversorgungssysteme k\u00f6nnten die Lebensdauer von Raumfahrzeugen verl\u00e4ngern. Eine m\u00f6gliche L\u00f6sung ist die Energie\u00fcbertragung: Solarzellen wandeln Sonnenlicht in Laser- oder Mikrowellen um, die \u00fcber einen Empf\u00e4nger an Bord des Satelliten an einen besch\u00e4digten Satelliten weitergeleitet werden k\u00f6nnen, um ihn mit Energie zu versorgen.<\/span><\/p>\n

Anfang 2023 gelang im Rahmen des ersten weltraumgest\u00fctzten Energie\u00fcbertragungstests die erfolgreiche \u00dcbertragung einer schwachen Mikrowelle mit nur wenigen Milliwatt Leistung vom Satelliten Space Solar Power Demonstrator zu einer Bodenstation am California Institute of Technology. Japanische Forscher planen, 2025 ein \u00e4hnliches Ergebnis zu erzielen.<\/span><\/p>\n

\"\"
\nK\u00fcnstlerische Darstellung eines Energie\u00fcbertragungssatelliten der NASA.<\/span><\/em><\/p>\n

Solarmodule k\u00f6nnen jedoch gro\u00df und sperrig sein, und aufgrund ihrer komplexen Konstruktion und Schaltung m\u00fcssen orbitale Solarkraftwerke regelm\u00e4\u00dfig ausgetauscht oder repariert werden. Eine nachhaltigere und autarkere Methode k\u00f6nnte die L\u00f6sung sein, und die Forscher des APACE-Projekts glauben, eine L\u00f6sung gefunden zu haben. Im Rahmen dieses Projekts wollen sie die molekularen Strukturen, die Bakterien zur Photosynthese bef\u00e4higen, in ein weltraumtaugliches Lasersystem umwandeln.<\/span><\/p>\n

\u201eUnsere Kernidee besteht darin, konzentrierende Optiken durch photosynthetische Antennensysteme zu ersetzen\u201c, sagte Gauger.<\/span><\/p>\n

Am APACE-Projekt sind Forscher aus Gro\u00dfbritannien, Deutschland, Italien und Polen beteiligt. Finanziert wird das Projekt vom Europ\u00e4ischen Innovationsrat und Innovate UK. Die F\u00f6rdersumme f\u00fcr die erste Phase betr\u00e4gt 476.000 Euro. Gauger, Projektleiter von APACE, erl\u00e4uterte die Inhalte dieser ersten Phase: \u201eWir versuchen derzeit, das Prinzip in unseren Laboren auf der Erde zu beweisen und werden bis zum Ende des Projekts Tests unter weltraum\u00e4hnlichen Bedingungen durchf\u00fchren.\u201c<\/span><\/p>\n

Im Rahmen dieser Arbeit wird das Team molekulare Antennen extrahieren und Experimente mit ihnen durchf\u00fchren, um herauszufinden, welche Bakterienarten die am besten geeigneten Antennen f\u00fcr solarbetriebene Raumfahrzeuge produzieren. Die Forscher werden au\u00dferdem k\u00fcnstliche Antennenstrukturen untersuchen, die mithilfe der Nanotechnologie hergestellt wurden, um ihre Effizienz und Praktikabilit\u00e4t mit ihren organischen Gegenst\u00fccken zu vergleichen.<\/span><\/p>\n

Beispielsweise k\u00f6nnen einige extremophile Bakterien bei sehr schwachen Lichtverh\u00e4ltnissen gedeihen, indem sie \u00fcber molekulare Antennen verf\u00fcgen, die praktisch jedes auf sie treffende Photon absorbieren und die Energie dorthin lenken k\u00f6nnen, wo sie in der Zellbiologie der Bakterien ben\u00f6tigt wird.<\/span><\/p>\n

Das APACE-Projekt zielt darauf ab, diese Bakterien anzupassen, ihre Antennen zu extrahieren und sie zur Absorption von Sonnenlicht zu nutzen. Die Sonnenenergie wird dann in einen Lasermechanismus geleitet. Laser arbeiten mit einem \u201eVerst\u00e4rkermedium\u201c im Inneren des Laserresonators. Wenn Photonen mit dem Verst\u00e4rkungsmedium interagieren, erzeugen sie weitere Photonen (stimulierte Emission) und verst\u00e4rken diese, bis ihre Anzahl ausreicht, um einen intensiven und koh\u00e4renten Strahl zu bilden. Das Team untersucht die M\u00f6glichkeit, Neodym-Nanokristalle als Verst\u00e4rkungsmedium zu nutzen. Dabei wird das von den photosynthetischen Antennen der Bakterien gesammelte Sonnenlicht Photonen liefern, die den Laser ausl\u00f6sen und seine Aktivit\u00e4t aufrechterhalten.<\/span><\/p>\n

Bakterien k\u00f6nnten im Weltraum gez\u00fcchtet werden, beispielsweise auf der Internationalen Raumstation oder einem Satelliten. Dadurch entfielen st\u00e4ndige Starts von der Erde zur Wartung und zum Austausch alter Solarmodule.<\/span><\/p>\n

Der tats\u00e4chliche Start eines Prototyps ins All werde jedoch, wie Gauger sagte, deutlich mehr Geld erfordern und vom Erfolg der ersten Phase abh\u00e4ngen.<\/span><\/p>\n

Der Vorteil eines erfolgreichen Prototyps liegt derzeit nicht unbedingt in der Effizienz, obwohl sich dies sp\u00e4ter zeigen k\u00f6nnte. Ein typisches Silizium-Solarmodul wandelt Sonnenlicht mit einem Wirkungsgrad von etwa 30 Prozent in Strom um und erzeugt dabei mehrere hundert Watt pro Quadratmeter. W\u00e4hrend die Bakterien, von denen die photosynthetischen Antennen abgeleitet sind, einen Wirkungsgrad von nahezu 100 Prozent erreichen, k\u00f6nnen die im Rahmen des APACE-Projekts entwickelten organischen Solarzellen nur 10 bis 15 Prozent des Sonnenlichts in Strom umwandeln.<\/span><\/p>\n

Obwohl dies dem, was die Natur bietet, weit unterlegen ist, \u201eist es vielleicht nicht \u00fcberraschend, da die Evolution sie seit langem optimiert\u201c, sagte Gauger. \u201eWir wissen nicht genau, warum die Photosynthese so effizient ist. Wir sind nicht so gut darin, Energie auf molekularer Ebene durch k\u00fcnstliche Strukturen zu \u00fcbertragen, und unsere Materialien haben keine so hohe Absorptionskapazit\u00e4t.\u201c<\/span><\/p>\n

Trotz seiner Einschr\u00e4nkungen wird APACE bedeutende Fortschritte bringen. \u201eEs handelt sich um eine v\u00f6llig andere Architektur\u201c, so Gauger. In einer typischen Silizium-Solarzelle wird Energie zwar gesammelt, anschlie\u00dfend muss sie aber mithilfe elektronischer Komponenten nutzbar gemacht werden. \u201eIn unserem Fall versuchen wir, dies ohne Elektronik zu erreichen \u2013 ohne Batterie, ohne Schaltkreise.\u201c Der biologische Photosyntheseapparat wird Sonnenlicht automatisch in Laserlicht umwandeln, ohne dass daf\u00fcr Hardware erforderlich ist.<\/span><\/p>\n

Und es ist erw\u00e4hnenswert, dass das Potenzial dieser Technologie grenzenlos ist. Wenn sie erfolgreich ist, einfacher und autarker ist und keine h\u00e4ufigen Weltraumstarts mit schwerer Nutzlast erfordert, k\u00f6nnte sie die Kosten der Energie\u00fcbertragung senken. Und es geht nicht nur um die Stromversorgung von Satelliten in niedrigen Erdumlaufbahnen; in Zukunft k\u00f6nnte sie auch zur Energie\u00fcbertragung an St\u00fctzpunkte oder Schiffe auf dem Mond oder dem Mars eingesetzt werden.<\/span><\/p>\n\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Astronauten bringen bei ihrer Ankunft und R\u00fcckkehr in die Raumstation Billionen mikroskopisch kleiner Organismen mit sich. So wurden beispielsweise auf der chinesischen Raumstation Tiangong neue, an den Weltraum angepasste Bakterienarten entdeckt. K\u00fcrzlich wurden in den Reinr\u00e4umen der NASA \u2013 einigen der sterilsten Umgebungen, die die Menschheit je geschaffen hat \u2013 26 bislang unbekannte Bakterienarten entdeckt. Eine weitere Studie zeigt, dass von der ISS isolierte St\u00e4mme unter Stress mutierten und sich genetisch und funktionell von ihren irdischen Gegenst\u00fccken unterschieden.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1956,"comment_status":"closed","ping_status":"open","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"footnotes":""},"categories":[19,539,531,40,538],"tags":[403,608,313,905,903,904],"class_list":{"0":"post-1955","1":"post","2":"type-post","3":"status-publish","4":"format-standard","5":"has-post-thumbnail","7":"category-news","8":"category-erdumlaufbahn","9":"category-mikroorganismen","10":"category-kosmos","11":"category-weltraum","12":"tag-bakterien","13":"tag-energie","14":"tag-iss","15":"tag-langer-flug","16":"tag-mikroben","17":"tag-tiangong"},"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1955","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=1955"}],"version-history":[{"count":1,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1955\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1957,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/1955\/revisions\/1957"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media\/1956"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=1955"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=1955"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/planeta21vek.ru\/deu\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=1955"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}