Das „Weltraum-Lebensmittelpaket“ von DNP unterstützt die Leistungsfähigkeit der Astronauten aus ernährungswissenschaftlicher Sicht.

Die Entwicklung im Weltraum hat in den letzten Jahren an Dynamik gewonnen. So kündigte die NASA im Mai 2019 das „Artemis-Projekt“ (*1) an, und die JAXA-Sonde „SLIM“ landete im Januar 2024 als fünftes Land erfolgreich auf dem Mond.

• 1. Artemis-Projekt: Ein von der NASA geleitetes Mondforschungsprogramm mit dem Ziel, eines Tages Menschen zum Mars zu schicken.

Ende 2023 befanden sich sieben Astronauten auf der ISS, die die Erde in etwa 400 km Höhe umkreist. Für Astronauten, die rund sechs Monate auf engstem Raum leben, ist die Ernährung ein wichtiger Faktor für ihre körperliche und geistige Gesundheit. Eine unzureichende Zufuhr und ein unausgewogenes Nährstoffverhältnis könnten die Mission gefährden. Da zukünftige Entwicklungen voraussichtlich noch längere Aufenthalte im Weltraum ermöglichen werden, dürfte die Bedeutung der Ernährung weiter zunehmen.

Es gibt derzeit über 300 verschiedene Arten von Weltraumnahrung! Neben der „Standardnahrung“, die von den USA und Russland bereitgestellt wird, gibt es die „Bonusnahrung“, die Astronauten mitnehmen können. Diese Bonusnahrung wird speziell für die Bedürfnisse der Astronauten jedes Landes entwickelt und an Bord der ISS mitgeführt, wobei die jeweiligen nationalen Besonderheiten berücksichtigt werden.

Alle in Japan hergestellten Bonusmahlzeiten, auch „japanisches Weltraumessen“ genannt, werden von JAXA zertifiziert und verwaltet. Stand April 2024 umfasst das Angebot 56 Gerichte, darunter Curry, Ramen, in Miso geschmorte Makrele, Yokan und gebratenes Hähnchen. Einige davon wurden bereits als Bonusmahlzeiten an Astronauten aus Übersee serviert.

Um zertifiziert zu werden, muss japanische Weltraumnahrung strenge Standards erfüllen. Dazu gehören die lange Lagerfähigkeit bei Raumtemperatur, die sichere Verzehrbarkeit im Behälter ohne Auslaufen selbst in der Schwerelosigkeit und die Zubereitung mit den Einrichtungen auf der ISS. Selbstverständlich ist für die Verpackungsproduktion fortschrittliche Technologie erforderlich. Daher hat JAXA sechs spezielle Verpackungstypen für Lebensmittelhersteller eingeführt.

Tatsächlich ist es DNP, das diese sechs Arten von speziellen Verpackungen entwickelt und herstellt.

Das Engagement von DNP im Bereich der Verpackung japanischer Weltraumnahrungsmittel begann im Jahr 2001, als das Unternehmen zum Entwickler des japanischen Weltraumnahrungsmittel-Entwicklungsprojekts ernannt wurde.

Schon damals zählte DNP zu den führenden Anbietern im heimischen Markt für Lebensmittelverpackungen und verfügte über die Verpackungstechnologie und das Know-how, um die vielfältigen Bedürfnisse von Herstellern und Verbrauchern zu erfüllen. Insbesondere die Erfolgsbilanz von DNP bei der Entwicklung von „IB-FILM®“, einer Funktionsfolie, die das Durchdringen von Gasen wie Wasserdampf und Sauerstoff verhindert, wurde anerkannt und von einem Branchenverband der Lebensmittelhersteller der JAXA empfohlen.

Eine besondere Herausforderung bei der Entwicklung des „Japanischen Weltraum-Lebensmittelpakets“ bestand darin, einen Beutel mit Wassereinlass für hydratisierte Lebensmittel zu konstruieren. Hydratisierte Lebensmittel sind suppenartige oder warme Gerichte, die durch Übergießen mit Wasser oder heißem Wasser zubereitet werden. Obwohl hydratisierte Lebensmittel wichtige Nahrungsmittel darstellen, die es den Menschen ermöglichen, Mahlzeiten ähnlich denen auf der Erde zu genießen, waren die Anforderungen für jede Phase des Transports, der Zubereitung und des Verzehrs streng.

Eine der Herausforderungen bestand darin, Barriereeigenschaften, die die Qualität des Inhalts auch über lange Lagerzeiten schützen, mit Transparenz zu kombinieren, die den Inhalt sichtbar macht und den Appetit der Astronauten anregt. Bis dahin hatten viele Verpackungen durch die Transparenz an Barriereeigenschaften eingebüßt. DNP nutzte jedoch die am IB-FILM entwickelten fortschrittlichen Dampfabscheidungs- und Umwandlungstechnologien (Materialverarbeitungstechnologien), um erfolgreich Verpackungen herzustellen, die Barriereeigenschaften und Transparenz vereinen.

Eine weitere Herausforderung bestand darin, einen Beutel mit Wassereinlass zu entwickeln, der den Spezifikationen des Wasserversorgungsgeräts auf der ISS entsprach. Die ISS ist mit einem Wasserversorgungsgerät ausgestattet, das mit einer Nadel die Wasserzulauföffnung des Behälters durchsticht, um Wasser hinzuzufügen. Der Behälter darf weder während noch nach dem Befüllen mit Wasser auslaufen.

DNP begann daher in Zusammenarbeit mit JAXA mit der Entwicklung von Prototypen. Ein Team von Spezialisten aus verschiedenen Bereichen, darunter Werkstoffe mit Gasbarriereeigenschaften, Formgebung und Verarbeitung von Formteilen sowie Retortenverpackungsdesign, wurde gebildet, um den optimalen Behälter zu entwickeln.

Einer der raffiniertesten Aspekte der Konstruktion war die interne Struktur der Wassereinspritzöffnung, die ein Zurückfließen des Inhalts selbst nach dem Entfernen der Nadel verhindert. Würde der Inhalt durch die während der Wassereinspritzung geöffnete Öffnung austreten, könnte dies Präzisionsgeräte im Inneren der ISS beschädigen. Durch die Verengung des Innendurchmessers der Wassereinspritzöffnung und die Komprimierung des Dichtungsventils konnte ein Auslaufen oder Zurückfließen des Inhalts verhindert werden.

DNP hat auch die Form der Lebensmittel berücksichtigt, um den Astronauten das Essen zu erleichtern.

Beispielsweise wurde der Ausguss vergrößert, damit Suppe und Toppings gleichzeitig gegessen werden können; ein Seitenfalten (Tiefe des Behälters) wurde hinzugefügt, um das Fassungsvermögen zu erhöhen und gleichzeitig das Tragen zu erleichtern; und der Behälter wurde leicht und kompakt gestaltet, um die Last zu reduzieren und den Transport von möglichst viel japanischer Weltraumnahrung für Langzeitaufenthalte zu ermöglichen.

Ob auf der Erde oder im Weltraum – die Perspektive des Nutzers ist entscheidend. Diese Designphilosophie mag der Grund dafür sein, dass DNPs „Weltraum-Japanische-Lebensmittelverpackung“ seit über 15 Jahren als Standardverpackung verwendet wird und immer wieder angepasst wird.

Neben der weiteren Verbesserung der Speisekarte verfolgt Japanese Space Food das Ziel, „der Gesellschaft die Vorteile der Weltraumtechnologie zurückzugeben“, ganz im Sinne einer der Philosophien von JAXA.

Eine Möglichkeit, japanische Weltraumnahrungsmittel zum Wohle der Gesellschaft einzusetzen, besteht darin, sie als „Katastrophennahrung“ zu verwenden. Diese weist viele Ähnlichkeiten mit Weltraumnahrung auf, beispielsweise die Notwendigkeit der Langzeitlagerung bei Raumtemperatur und der einfachen Zubereitung. In den letzten Jahren wurden Lebensmittel, die als japanische Weltraumnahrungsmittel zertifiziert wurden, nach einer einfachen Prüfung durch die Japanische Gesellschaft für Katastrophennahrung auch als Katastrophennahrungsmittel zugelassen. Dies ebnet den Weg für weitere Verwendungszwecke dieser Lebensmittel.

Darüber hinaus ist der von DNP entwickelte Ausgießbeutel, der für die Verwendung in einem Wasserfüllbeutel angepasst wurde, so konstruiert, dass der Inhalt nicht verschüttet wird und er über eine große Trinköffnung verfügt, wodurch er als „medizinische Nahrung“ für Menschen, die aufgrund von Krankheit nicht aufstehen können, oder für ältere Menschen verwendet werden kann.

Mit Blick auf die Zukunft der Raumfahrtentwicklung gewinnt die Beteiligung privater Unternehmen zunehmend an Bedeutung. Nach dem Ende des Betriebs der ISS im Jahr 2030 soll der Betrieb von Raumstationen in der erdnahen Umlaufbahn an private Unternehmen übertragen werden. Die Beteiligung zahlreicher japanischer Firmen an der JAXA-Sonde „SLIM“ hat dabei für großes Aufsehen gesorgt.

Wenn Langzeitaufenthalte im Weltraum, einschließlich der Erforschung des Mars und der Mondmissionen, in Zukunft Realität werden, wird der Bedarf an fortschrittlicheren Technologien stetig steigen. Um diesen hohen Anforderungen gerecht zu werden, ist es wichtig, dass verschiedene private Unternehmen in die Raumfahrtentwicklung einsteigen, miteinander konkurrieren und ihre technologischen Fähigkeiten kontinuierlich verbessern.

Weltraumnahrung wird insbesondere häufig in kleinen Mengen produziert, was es kleinen Lebensmittelherstellern erleichtert, sich zu beteiligen. Viele Unternehmen mit Visionen und Hoffnungen für die Weltraumentwicklung sind bereits dabei. DNP, das seit rund 20 Jahren mit JAXA an der Verpackungsentwicklung zusammenarbeitet, wird sein einzigartiges Know-how und seine technischen Fähigkeiten optimal nutzen, um die Entwicklung dieser neuen Menüpunkte zu unterstützen.

Auch in Zukunft wird DNP als Vorreiter bei der Vernetzung von JAXA mit privaten Unternehmen mit vielfältigen Ideen agieren und Initiativen zur Verbesserung der Ernährung von Astronauten sowie zur Förderung eines gesunden Geistes und Körpers unterstützen.

• Bitte beachten Sie, dass die bereitgestellten Informationen zum Zeitpunkt der Veröffentlichung aktuell sind.