Ако човечеството ще се превърне в резервоар и междупланетен вид, едно от най-важните неща ще бъде способността на астронавтите да се грижат за нуждите си независимо. Разчитането на редовни доставки на доставки от Земята е не само неелегантно; също е непрактично и много скъпо. Поради тази причина учените работят за създаването на технологии, които биха позволили на астронавтите да осигурят собствена храна, вода и дишащ въздух.
За тази цел екип от изследователи от Томския политехнически университет в централна Русия - заедно с учени от други университети и изследователски институти в региона - наскоро разработиха прототип за орбитална оранжерия. Известно като Орбитален биологичен автоматичен модул, това устройство позволява растенията да се отглеждат и култивират в космоса и може да се насочи към Международната космическа станция (МКС) в следващите години.
От началото на космическата ера са проведени многобройни експерименти, които демонстрират как растенията могат да се култивират в условия на микрогравитация. Тези проучвания обаче са проведени с използване на оранжерии, разположени в жилищните отделения на орбиталните станции и включват значителни ограничения по отношение на технологията и пространството.
Поради тази причина изследователски екип от TPU започна работа за мащабиране и усъвършенстване на технологиите, необходими за отглеждането на важни селскостопански култури. Екипът на проекта включва допълнителни изследователи от Томския държавен университет (TSU), Томския държавен университет за системи за управление и радиоелектроника (TUSUR), Института по нефтена химия и Сибирския научноизследователски институт по земеделие и торф.
Както обясни Алексей Яковлев, ръководител на Училището за усъвършенствани производствени технологии на ТПУ:
„В момента подготвяме заявление за експеримента и работим над предварителния дизайн и технически решения. През 2020 г. трябва да попълним заявлението и да го подадем. След това съвет за координация ще оцени неговата значимост и важност. Това отнема година и половина от заявлението до началото на експеримента, така че очакваме да се присъединим към дългосрочна програма и да получим финансиране през 2021 г. “
Проектът за интелигентни оранжерии ще включва технологии, разработени в TPU, който включва интелигентно осветление, което ще ускори растежа на растенията, специализирана хидропоника, автоматизирано напояване и решения за прибиране на реколтата. В момента TPU изгражда нова тестова площадка, така че те да могат да разширят производството в интелигентната оранжерия.
„В Томск ще проведем интердисциплинарни проучвания и ще разрешим приложни проблеми в областта на агробиофотониката“, каза Яковлев. „В същото време изследователският екип включва учени от Томск, Москва, Владивосток и международни партньори от Холандия, специализирани в климатични комплекси, включително един от Университета Вагенинген.“
В крайна сметка Яковлев и неговите колеги предвиждат автономен модул, който би могъл да доставя храна за астронавтите и потенциално дори да се свързва с МКС. Те също така посочиха, че модулът ще съдържа площ за култивиране с размери 30 м² (~ 320 ft²) и че ще има цилиндрична форма. Както Яколев посочи, това ще позволи модулът да се завърти, за да симулира различни гравитационни условия:
„Индексът на гравитация ще бъде определен от скоростта на въртене на модула около неговата ос. Очакваме също така, че модулът ще бъде направен от гъвкав материал за компактно сглобяване и автоматично орбитално разопаковане. "
Те включват гравитационните условия, които са налице на Луната и Марс, които имат еквивалент на около 16,5% и 38% земна гравитация (0,1654 г и 0,3794 г), съответно. Понастоящем не е известно колко добре могат да растат растенията или върху тялото, и изследванията в този смисъл все още са в начален стадий. Следователно информацията, предоставена от този модул, може да се окаже много полезна, ако и когато се реализират планове за лунна и / или марсианска колония.
Дизайнът и инженерството, които влизат в модула, също ще вземат предвид видовете условия, които присъстват в космоса, като слънчева и космическа радиация и крайни температури. Отвъд това модулът ще проучи какви видове култури растат добре в орбита. Каза Яковлев:
“Друг важен въпрос е подборът на необходимите и най-подходящи селскостопански култури и тяхната защита срещу патогени в микрогравитацията. Предлагаме различни видове маруля, праз, босилек и други култури за отглеждане в модула.“
Наскоро бяха одобрени три TPU експеримента за транспорт до МКС и ще бъдат реализирани по-късно тази година. Те включват устройство, способно за 3D отпечатване на композитни материали, корпуси за рояк спътници и многослойно нанокомпозитно покритие, което ще бъде нанесено върху ISS портфолиото за защита от микрометеороидни въздействия (Peresvet). Изпълнението им ще започне по-късно тази година и през 2021 година.
