Если человечество станет запасным и межпланетным видом, одной из самых важных вещей будет способность астронавтов самостоятельно осознать свои потребности. Полагаться на регулярные поставки материалов с Земли не только не элегантно; это также непрактично и очень дорого. По этой причине ученые работают над созданием технологий, которые позволили бы астронавтам обеспечивать свою пищу, воду и воздух для дыхания.
С этой целью группа исследователей из Томского политехнического университета в центральной части России - вместе с учеными из других университетов и исследовательских институтов в регионе - недавно разработали прототип орбитальной теплицы. Этот прибор, известный как орбитальный биологический автоматический модуль, позволяет выращивать и выращивать растения в космосе и в ближайшие годы может направиться на Международную космическую станцию (МКС).
С начала космической эры были проведены многочисленные эксперименты, которые продемонстрировали, как растения можно культивировать в условиях микрогравитации. Однако эти исследования проводились с использованием теплиц, расположенных в жилых отсеках орбитальных станций, и включали значительные ограничения с точки зрения технологии и пространства.
По этой причине исследовательская группа из ТПУ начала работать над масштабированием и совершенствованием технологий, необходимых для выращивания важных сельскохозяйственных культур. Команда проекта включает дополнительных исследователей из Томского государственного университета (ТГУ), Томского государственного университета систем управления и радиоэлектроники (ТУСУР), Института химии нефти и Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства и торфа.
Как пояснил в пресс-релизе ТПУ Алексей Яковлев, руководитель Школы передовых технологий производства ТПУ:
«В настоящее время мы готовим заявку на эксперимент, прорабатываем предварительные проектные и технические решения. В 2020 году мы должны заполнить заявку и подать ее. Затем координационный совет оценит его актуальность и важность. С момента подачи заявки до начала эксперимента, как правило, уходит полтора года, поэтому мы рассчитываем присоединиться к долгосрочной программе и получить финансирование в 2021 году ».
Проект «Умная теплица» будет включать технологии, разработанные в ТПУ, которые включают интеллектуальное освещение, которое ускорит рост растений, специализированную гидропонику, автоматизированное орошение и уборку урожая. В настоящее время ТПУ строит новый испытательный полигон, чтобы они могли расширить производство в интеллектуальной теплице.
«В Томске мы будем проводить междисциплинарные исследования и решать прикладные проблемы в области агробиофотоники», - сказал Яковлев. «В то же время в исследовательскую группу входят ученые из Томска, Москвы, Владивостока и международные партнеры из Нидерландов, специализирующиеся на климатических комплексах, в том числе один из Университета Вагенингена».
В конце концов, Яковлев и его коллеги представляют автономный модуль, который сможет снабжать астронавтов едой и даже стыковаться с МКС. Они также указали, что модуль будет содержать площадь культивирования площадью 30 м ² (~ 320 фут ²) и что он будет иметь цилиндрическую форму. Как указал Яколев, это позволило бы развернуть модуль для имитации различных условий гравитации:
«Индекс гравитации будет определяться скоростью вращения модуля вокруг своей оси. Мы также ожидаем, что модуль будет сделан из гибкого материала для компактной сборки и автоматической орбитальной распаковки ».
К ним относятся условия гравитации, которые присутствуют на Луне и Марсе, которые испытывают эквивалент примерно 16,5% и 38% гравитации Земли (0,1654 г и 0,3794 г) соответственно. В настоящее время неизвестно, насколько хорошо растения могут расти на любом теле, и исследования в этом направлении все еще находятся в зачаточном состоянии. Следовательно, информация, предоставленная этим модулем, может оказаться очень полезной, если и когда будут реализованы планы для лунной и / или марсианской колонии.
Проектирование и проектирование, которое входит в модуль, также будет учитывать виды условий, которые присутствуют в космосе, такие как солнечное и космическое излучение и экстремальные температуры. Помимо этого, модуль будет исследовать, какие виды культур хорошо растут на орбите. Сказал Яковлев:
“Еще одним важным вопросом является выбор необходимых и наиболее подходящих сельскохозяйственных культур и их защита от патогенных микроорганизмов в условиях микрогравитации. Мы предлагаем различные виды салата, лука-порея, базилика и других культур для выращивания в модуле.“
Три эксперимента TPU были недавно одобрены для транспортировки на МКС и будут выполнены позже в этом году. Они включают в себя устройство, способное к 3D-печати композитных материалов, корпуса для скопления спутников и многослойное нанокомпозитное покрытие, которое будет наноситься на иллюминаторы МКС для защиты от микрометеороидных ударов (Пересвет). Их реализация начнется в конце этого года и в 2021 году.
