Biomasse für Langzeitaufenthalte?

Wissenschaft Biologie
#1

Hallo,

vielleicht eher in Biologie gehörend, aber von Thema eher zur Raumfahrt:

Wieviel Biomasse müsste man in einem Raumschiff mitschleppen, dass man nur mit Hilfe von Energie (Licht)

  1. genügend Sauerstoff für einen Menschen
  2. genügend Nahrung, mit allen Vitaminen und Spurenelementen
    erzeugen kann.

Dazu Detailfragen:

  1. Hängt die Sauerstoffproduktion eher von der Masse oder eher von der Oberfläche ab?
  2. Gibt es Pflanzen, die *alles* enthalten, was ein Mensch braucht?
  3. Falls 2=nein, hat sich schon mal jemand überlegt, wie man mit möglichst wenig verschiedenen Pflanzen- und Tierarten eine vollständige Ernährung gewährleisten könnte?

Mit „Vollständige Ernährung“ meine ich hier, dass es alles enthält, was der Organismus braucht, nicht unbedingt, dass es gut schmeckt.

Gibts psychologische Untersuchungen zu eintöniger Nahrung: Angenommen die Astronauten müssten sich drei jahre lang von Heurschrecken und Wasserschnecken ernähren. Würden die das aushalten?

Gruss, Marco

#2

Gibts psychologische Untersuchungen zu eintöniger Nahrung:
Angenommen die Astronauten müssten sich drei jahre lang von
Heurschrecken und Wasserschnecken ernähren. Würden die das
aushalten?

Hallo,

aber sicher - drei Jahre McKotz dagegen nicht: dann würden sie nicht mehr durch die Luke passen und die Feuerwehr müsste sie aus der Raumkapsel herausschneiden.

Gruss Reinhard

#3

Hallo!

In einem funktionierenden Ökosystem verhalten sich die Biomassen von zwei „Trophiestufen“ ungefähr wie 1:10. In einer Trophiestufe werden alle Lebewesen zusammengefasst, die in irgendeiner Nahrungskette an der gleichen Stelle stehen.

Das einfachste Ökosystem besteht aus zwei Trophiestufen: Pflanzen und Pflanzenfressern. Wenn der Mensch sich also rein vegan ernähren würde, dann könnte man meinen, dass auf eine dreiköpfige Besatzung 3 * 75 kg * 10 = 2250 kg Pflanzenmasse käme. Ich halte diesen Wert für viel zu gering. Weil wir eigentlich als Allesfresser geboren werden, verwerten wir pflanzliche Nahrung viel uneffizienter als klassische Pflanzenfresser (z. B. können Wiederkäuer Cellulose abbauen, während wir sie unverdaut wieder ausscheiden). Wir stehen daher nicht auf der zweiten Trophistufe, sondern viellicht zwischen der zweiten und der dritten. Ich würde also schätzen, dass der erforderliche Wert irgendwo zwischen dem zehn- und hundertfachen des Körpergewichts der Astronauten liegt.

Was die Bestandteile der Kost anbetrifft: Der Vitaminbedarf dürfte nicht das entscheidende Problem sein, eher schon die Spurenelemente, die fehlen könnten. Aber die könnte man auch problemlos in Pillenform verabreichen.

Michael

#4

Wieviel Biomasse müsste man in einem Raumschiff mitschleppen,
dass man nur mit Hilfe von Energie (Licht)

  1. genügend Sauerstoff für einen Menschen
  2. genügend Nahrung, mit allen Vitaminen und Spurenelementen
    erzeugen kann.

Ziemlich viel würd ich sagen. Du bräuchtest wohl etwas in der Dimension von Biosphere II. Dort konnte man einigermaßen autark für 7 Menschen die Sauerstoff und Lebensmittelversorgung gewährleisten, also das was du auf der ISS auch bräuchtest. Bei all den Problemen von Biosphere II und den riesigen Dimensionen denke ich sind wir heute weit davon entfernt, sowas im Weltraum zu verwirklichen.
http://en.wikipedia.org/wiki/Biosphere_2

#5

Hallo,

Auch hallo, ich hab mich schon ein wenig mit der Thematik beschäftigt.

vielleicht eher in Biologie gehörend, aber von Thema eher zur
Raumfahrt:

Egal, berührt beides.

Wieviel Biomasse müsste man in einem Raumschiff mitschleppen,
dass man nur mit Hilfe von Energie (Licht)

  1. genügend Sauerstoff für einen Menschen
  2. genügend Nahrung, mit allen Vitaminen und Spurenelementen
    erzeugen kann.

Biomasse ist z.B. auch totes Holz in Bäumen. Da kommt es auf die Pflanze drauf an. Total unterschiedlich.
Wenn man zum Beispiel Algen nähme, würde man für die Versorgung eines einzelnen Menschen weniger Biomasse benötigen, als die dieses Menschens. Es ist da nur die Frage, ob es passende Algen gibt, wahrscheinlich schmeckt es nicht. Der erzeugte Sauerstoff geht mit der erzeugten trockenen Biomasse etwa gleich, Stöchiometrie.
Kritisch sind einzig die Aminosäuren, davon besonders die essentiellen, sowie die essentiellen Fettsäuren sowie die Verträglichkeit.
Vitamine und Mineralstoffe brauchen nur wenig Platz um mitgeführt zu werden.

Dazu Detailfragen:

  1. Hängt die Sauerstoffproduktion eher von der Masse oder eher
    von der Oberfläche ab?

Eher von der Oberfläche und dabei vom Chlorophyll und ist auch von Pflanze zu Pflanze verschieden.

  1. Gibt es Pflanzen, die *alles* enthalten, was ein Mensch
    braucht?

Ja, zum Beispiel wird eine Art Sojamilch als Ersatz für Muttermilch verwendet. Manche Leute leben ja auch streng vegetarisch. Man kann auch Planzen nach maximaler Eiweißproduktion auswählen, was ich da empfehlen würde.

  1. Falls 2=nein, hat sich schon mal jemand überlegt, wie man
    mit möglichst wenig verschiedenen Pflanzen- und Tierarten eine
    vollständige Ernährung gewährleisten könnte?

Wenig Pflanzen und evtl. Tierarten sind eventuell gar nicht so gut. Aber möchte man möglichst viel in einer Pflanze finden, gibt es nach meiner Meinung keinen Umweg um Genmanipulation.

Mit „Vollständige Ernährung“ meine ich hier, dass es alles
enthält, was der Organismus braucht, nicht unbedingt, dass es
gut schmeckt.

Gibts psychologische Untersuchungen zu eintöniger Nahrung:
Angenommen die Astronauten müssten sich drei jahre lang von
Heurschrecken und Wasserschnecken ernähren. Würden die das
aushalten?

Es gibt umfangreiche Untersuchungen dazu, insbesondere auch historischer Art. Manche Leute, auch Ärzte im Selbstvesuch sind dabei gestorben.
Heuschrecken und Wasserschnecken sind wohl eher abstoßend, aber andererseits würde auch nicht jeder Astronaut Hühner schlachten wollen.
Die Methode der Science Fiction sieht zm Beispiel so aus, das aus einer Art Nährlösung eine Art Stangenschinken wächst, naja, guten Appetit.

Gruss, Marco

MfG
Matthias

#6

Bei den bisherigen Antworten scheint unberücksichtigt geblieben, dass die mitgeführten Pflanzen (ich nehme mal an, diese sollen an Bord wachsen?) auch sekundär eine „Wachstumsgrundlage“ brauchen, also Erde oder im Falle der Algen einen genügend großen Wassertank mit gehörig Gewicht, Volumen etc. Gruss tb