Frisches Obst und Gemüse für Astronauten – das ist das Ziel des Projektes EDEN ISS. Geleitet vom Institut für Raumfahrtsysteme des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt (DLR) entwickelte ein Konsortium dafür ein Gewächshaus mit speziellen Systemen zur Aufzucht von Pflanzen. Dieses wurde als mobile Testeinrichtung nahe der Neumayer-Station III in der Antarktis aufgebaut. Mittendrin – die item Profile inklusive Verbindungstechnik. Mit diesen Komponenten konfigurierte das DLR ein Regalsystem, das ausreichend Platz für Pflanzen und Messtechnik bietet. Die stabile Konstruktion gewährleistet optimalen und dauerhaft starken Halt. Selbst den langen Transport von Deutschland über Afrika bis hin zum Zielort am Südpol überstand das Regalsystem ohne Schaden. Ändern sich die Anforderungen vor Ort, ist die Konstruktion einfach und flexibel erweiterbar.
Das Forschungsprojekt in der Antarktis dient als Vorbereitung für die Nahrungsmittelkultivierung auf der Internationalen Raumstation ISS. Vierzehn internationale Organisationen, Universitäten, Forschungsinstitute und Unternehmen schlossen sich 2015 zum EDEN ISS Konsortium zusammen, um ein Gewächshaus für künftige planetare Expeditionen zu konzipieren und zu realisieren. Die Leitung übernahm das Institut für Raumfahrtsysteme, das seit 2007 am DLR-Standort in Bremen Konzepte für Raumfahrtmissionen entwickelt. Gemeinsam entwarfen die Projektpartner eine mobile Testanlage, die aus zwei sechs Meter langen Containern besteht. Für die Einrichtung der Container griff das Institut unter anderem auf die item Komponenten aus dem MB Systembaukasten zurück. „Wir arbeiten schon seit etlichen Jahren in unserem Institut in Bremen mit Produkten von item und haben bisher sehr gute Erfahrungen gemacht“, so einer der Projektverantwortlichen vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Der Zusammenbau von Laboreinrichtungen ist einfach und leicht verständlich – ohne lange Anlernphasen kann praktisch jeder unserer Mitarbeiter mit dem item System arbeiten.“ Für das Gewächshaus in der Antarktis konstruierte das Institut ein Regal aus Aluminiumprofilen und passenden Verbindungselementen mit 21 Ebenen. Jede Regalfläche bietet dabei Platz für zwei nebeneinander angeordnete Plastikboxen, in denen die Gemüse- und Obstpflanzen wachsen. „Wir kultivieren derzeit rund 200 Pflanzen“, berichtet der Projektverantwortliche vom DLR. „Bisher ernteten wir hauptsächlich Salat, Gurken und Tomaten – im Durchschnitt zwischen vier und fünf Kilogramm Gemüse pro Woche.“ Während sich in einem Container die Pflanzen befinden, wurde in dem zweiten Container ein Servicebereich für die Laborarbeit mit Versorgungssystemen und einem Arbeitsplatz eingerichtet.
Ein langer Transport durch mehrere Klimazonen
Seit dem Projektbeginn 2015 gab es verschiedene Varianten für die Aufbauten im Inneren des Containers. „Wir richteten die Container beim DLR in Bremen zu 90 Prozent ein und transportierten sie schließlich nach einer dreimonatigen Testphase zum Zielort“, erklärt der Projektleiter. „Die Container enthielten einige sensible Systeme, beispielsweise LED-Lampen, die bei einer solchen Reise durch mehrere Klimazonen mit häufigem Umverladen einem großen Risiko ausgesetzt waren. Daher stellten wir hohe Stabilitätsanforderungen an das Regalsystem.“ item bietet dafür die ideale Lösung: Die Profile und Verbindungen ermöglichen dauerhaft feste und stabile Konstruktionen – selbst bei hohen Belastungen. So kamen Messsysteme und andere technische Einrichtungen nach dem langen Transport von Bremen über Kapstadt bis in die Antarktis sicher am Zielort im Eis an und blieben unbeschädigt. Die beiden Container wurden im Januar 2018 ungefähr 400 Meter südlich der Neumayer-Station III auf einer wettersicheren Plattform montiert und miteinander verbunden.
Eingesetzte Bauteile sorgen für maximale Stabilität
Das Regalsystem ist beidseitig im Container angebracht und besteht hauptsächlich aus Aluminiumprofilen der Baureihe 6 sowie entsprechenden Automatik-Verbindungs- und -Winkelsätzen. Im Vergleich zu geschweißten Systemen ist diese Variante deutlich leichter, gleichzeitig aber sehr robust. Erreicht wird der starke Halt durch die Vorspannung in den Flanken der item Aluminiumprofile, die bei der Verschraubung der Profilverbindungen erzeugt wird. So bietet die langlebige Konstruktion für die Dauer des Einsatzes eine zuverlässige Stabilität. Die eloxierten Oberflächen oxidieren nicht und sind leicht zu reinigen. Zur Verlegung von Kabeln und Schläuchen kommen item Kanalprofile mit den passenden item Deckelprofilen zum Einsatz. Darin liegen die Leitungen sicher und geschützt. Darüber hinaus nutzt das DLR ein item SystemMobil als Arbeitswagen. Ein leichtes und stabiles Rahmengestell, kombiniert mit drei tragfähigen Tabletts und einem ergonomisch angeordneten Schiebegriff, sorgt für eine mobile Bereitstellung aller benötigten Arbeitsmittel bei der Aufzucht der Pflanzen. Dabei lässt sich der robuste Transportwagen auch im beladenen Zustand kippsicher bewegen. Durch zusätzliche Halterungen für Werkzeuge und weiteres Zubehör ist dieser Arbeitswagen flexibel an die jeweiligen Einsatzbereiche und Arbeitsabläufe anpassbar. Aufgrund seiner kompakten Bauweise und der leichtgängigen Rollen lässt er sich optimal im engen Gang zwischen den beiden Regalen vor- und rückwärts bewegen.
Maximale Flexibilität – auch über Ländergrenzen hinweg
Auch für den Servicebereich im benachbarten Container greifen die Forscher auf die item Systembaukästen zurück. Dabei erwies sich als besonders vorteilhaft, dass item über zahlreiche Vertriebspartner in mehreren Ländern verfügt. „Der Service- und Arbeitsbereich ist eine Schnittstelle, da beispielsweise unsere Partner aus Italien und Kanada ihre eigenen Systeme beisteuerten“, so der Projektverantwortliche. „Weil die Projektbeteiligten aus den unterschiedlichen Ländern ebenfalls auf die item Komponenten setzten, konnten wir die individuellen Anlagen und Komponenten vorab einfach in Bremen zusammenfügen. Das erleichterte unsere Arbeit erheblich.“ item punktet mit der großen Auswahl an Bauelementen und deren Kompatibilität. Dabei sind die Systeme einfach an wechselnde Anforderungen anpassbar, da sich die geschraubten Verbindungen jederzeit lösen lassen. Das sorgt für maximale Flexibilität. Auch sind Komponenten anderer Hersteller einfach zu integrieren. Die eigens für das Gewächshaus entwickelten Leuchten beispielsweise erhielten passende Verbindungselemente, so dass sie einfach in die Nut 6 der item Profile eingesetzt werden konnten. „Die item Komponenten sind durchdacht bis ins kleinste Detail und optimal aufeinander abgestimmt“, resümiert der Projektverantwortliche vom DLR-Institut für Raumfahrtsysteme. „Dabei lassen sich die Konstruktionen aufgrund der Schraubverbindungen und Kompatibilität des Systems schnell und einfach verändern.“ Für kleinere Umbauten greifen die Forscher auf einen Bestand an item Produkten vor Ort zurück. „Sollten größere Änderungen des Systems nötig sein, würden wir entsprechende Komponenten bei item bestellen und diese per Schiff liefern lassen“, so der Projektverantwortliche.
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Datum: 21.08.2019
Foto 1: Transport
Foto 2: Die mobile Testanlage in der Antarktis
Foto 3: Prinzipieller Aufbau der beiden Container
Foto 4: Inbetriebnahme
Foto 5: Blick in das Gewächshaus
Bildunterschrift 1: Das EDEN ISS Gewächshaus besteht aus zwei Containern, die von Bremen aus durch mehrere Klimazonen zum Zielort in der Antarktis transportiert wurden. Quelle: DLR German Aerospace Center
Bildunterschrift 2: Die mobile Testanlage nahe der Neumayer-Station III in der Antarktis steht auf einer Plattform. Bei der Inneneinrichtung vertraut das DLR-Institut für Raumfahrtsysteme auf item Bauteile. Quelle: DLR German Aerospace Center
Bildunterschrift 3: In dem einen der beiden sechs Meter langen Container befinden sich die Pflanzen, in dem anderen Container ist ein Servicebereich für die Laborarbeit mit Versorgungssystemen und einem Arbeitsplatz eingerichtet. Quelle: DLR German Aerospace Center
Bildunterschrift 4: Bei der Einrichtung der Container nutzen die Forscher einen item SystemMobil-Rahmen U41M als Arbeitswagen. Quelle: DLR German Aerospace Center
Bildunterschrift 5: Das Regalsystem aus Aluminiumprofilen und passenden Verbindungselementen von item ist beidseitig angebracht und bietet Platz für je zwei Pflanzenboxen pro Regalebene. Quelle: DLR German Aerospace Center
