FLORIDA / LONDON (IT BOLTWISE) – Ein Student hat bei NASA-Ingenieuren im Rahmen einer Internship-Simulation für den Anbau im All an zwei Salatvarianten gearbeitet. Im Fokus stand, wie sich Outredgeous und Dragoon auch bei hohen Ammonium-Konzentrationen in Hydroponik-Systemen halten lassen. Dazu erhöhte er in Versuchsaufbauten den Kohlendioxid-Gehalt auf etwa 3.000 parts per million und überwachte pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und Temperatur. Entscheidend ist, ob eine präzise pH-Steuerung Pflanzen so stabilisieren kann, dass Ammonium als Stickstoffquelle funktioniert.
Wenn Landwirtschaft im Orbit funktionieren soll, reicht es nicht, Pflanzen irgendwie zu keimen. Genau dort setzt das Praktikum von Sawyer Exum an, der an der NASA an einer Hydroponik-Umgebung unter simulierten International-Space-Station-Bedingungen gearbeitet hat. Sein Ansatz wirkt auf den ersten Blick sehr „prozessnah“: Er testet nicht nur, ob Salat wächst, sondern wie stabil die Nährstoffchemie in einem kontrollierten Kreislauf bleibt. Exum konzentriert sich dabei auf zwei Sorten, Outredgeous und Dragoon, und untersucht die Frage, wie gut sie mit deutlich erhöhtem Ammonium als Stickstoffquelle auskommen.
Technisch beginnt die Arbeit im Laboralltag an Stellschrauben, die später über Gesundheit und Ertrag der Pflanzen entscheiden: Hydroponische Systeme brauchen eine dauerhafte Balance aus Nährstoffzusammensetzung und Mess-/Regeltechnik. Exum beschreibt die Simulation der ISS über einen veränderten Kohlendioxid-Pegel, den er auf rund 3.000 parts per million anhebt. Parallel dazu überwacht er Parameter, die in der Praxis stark mit dem Wachstumsverhalten korrelieren können: pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit und Temperatur. Damit wird aus einem „Versuch mit Pflanzen“ auch ein Engineering-Thema aus Sensorik und Regelkreisen, bei dem Fehler in Messketten oder Automationen direkt auf die Nährlösung durchschlagen.
Aus der Perspektive von KI-gestützter Prozessautomatisierung ist besonders interessant, wie Exum pH-Kontrolle konkret adressiert. Sein Aufgabenpaket umfasst nicht nur das Messen, sondern auch das Kalibrieren von Sensoren, das Pflanzen und Ernten sowie Datenanalysen. Dazu kommt die Fehlersuche im pH-Kontrollsystem: Wenn es Probleme gibt, geht er systematisch auf Bugs im Code zurück oder passt die Automatisierung an, sobald sich Anforderungen ändern. Ergänzend greift er bei praktischen Störungen ein, etwa wenn Leitungen beschädigt sind oder Elektroden gereinigt werden müssen, um zuverlässige Messwerte zu erhalten. Solche Details sind für Raumfahrtanwendungen wichtig, weil im späteren Betrieb Reparaturen und manuelle Eingriffe nur eingeschränkt möglich sind.
Die wissenschaftliche Leitidee dahinter lautet: Ammonium ist als Stickstoffquelle grundsätzlich attraktiv, weil es in Umgebungen mit begrenzten Ressourcen verfügbar gemacht werden kann. Der Quellenkontext knüpft hier an einen Nachhaltigkeitsgedanken an: Ammonium lässt sich laut dem beschriebenen Projekt auch aus Abfallströmen wie Urin gewinnen. Das verschiebt den technologischen Nutzen von „nur“ Raumfahrtforschung hin zu einem Systembild, in dem Nährstoffkreisläufe geschlossen werden. In der ISS-nahem Simulation wird dafür gezielt geprüft, ob Pflanzen mit einer passenden pH-Steuerung in Hydroponik erfolgreich gedeihen können – also ob das System die chemische Umgebung so stabilisiert, dass die Pflanzen Ammonium tatsächlich als Nährstoff nutzen können, statt durch ungünstige Bedingungen auszubremsen.
Hinzu kommt ein zweiter Projektstrang, der den Blick auf robustere Regelmechanismen lenkt: Statt ausschließlich auf klassische pH-Justierung mit Säure oder Base zu setzen, wird mit dem Prinzip gearbeitet, dass Pflanzen den Stickstoff gezielt aufnehmen und dadurch den pH-Wert im System mit beeinflussen. Diese Idee ist im Kern eine Form biobasierter Rückkopplung: Die Biologie übernimmt einen Teil der Steuerung, während das technische System vor allem überwacht, korrigiert und stabil hält. Für Unternehmen und Forschungsteams ist das relevant, weil solche Strategien später den Aufwand an Chemikalien und Nachschub reduzieren könnten – ein Aspekt, der sowohl im Weltraum als auch in wetter- und ressourcenabhängigen Regionen auf der Erde wirtschaftlich wirkt.
Der Markt- und Technikhintergrund dazu ist klar: Hydroponik ist längst keine Nischentechnologie mehr, aber die Anforderungen an Betriebssicherheit, Messgenauigkeit und Automatisierung steigen, sobald sich das Einsatzszenario ändert. Im Orbit kommen zusätzlich Einschränkungen wie begrenzte Logistik, hohe Fehlerkosten und die Notwendigkeit hinzu, dass Systeme selbst bei schwankenden Bedingungen reproduzierbar bleiben. Exums Fokus auf pH-Kontrolle, Sensor-Elektroden und Automations-Updates ist daher mehr als Laborroutine; es ist eine Trainingsfläche für das, was im späteren Produktbetrieb unter „Closed-Loop“-Prinzip verstanden wird. Genau diese Schnittstelle zwischen Regeltechnik, Datenanalyse und Pflanzenphysiologie ist auch dort gefragt, wo Landwirtschaft als datengetriebene Infrastruktur geplant wird.
Dass Exum dabei nicht nur fachlich, sondern auch organisatorisch an Bord kam, zeigt der praktische Kontext: Er arbeitete im beschriebenen Zeitraum auf dem NASA-Gelände in Florida nahe Cape Canaveral und konnte dort auch Kontakt zu Astronautinnen und Astronauten aus einem später genannten Einsatzumfeld knüpfen. Für seinen Werdegang ist das in der Darstellung mehr als „Besuch“: Es bestärkte seine langfristigen Ambitionen, selbst den Weg in die Raumfahrt einzuschlagen. Gleichzeitig verknüpft der Student sein Interesse an Angewandter Forschung mit einem breiten Kompetenzmix – von Grundlagen in biologischen und landwirtschaftlichen Engineering-Technologien über begleitende Forschung bis hin zu Themen wie Robotik, Computer Vision und Controls Engineering. Im Ergebnis wird Exums Story zu einem Beispiel dafür, wie sich Nachwuchsprofile heute zusammensetzen: Nicht nur über Fachwissen, sondern über die Fähigkeit, Laborresultate in automatisierbare Prozesse zu übersetzen.
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