Jeśli ludzkość stanie się gatunkiem oszczędzającym i międzyplanetarnym, jedną z najważniejszych rzeczy będzie zdolność astronautów do samodzielnego zaspokajania swoich potrzeb. Poleganie na regularnych wysyłkach dostaw z Ziemi jest nie tylko nieeleganckie; jest również niepraktyczne i bardzo drogie. Z tego powodu naukowcy pracują nad stworzeniem technologii, które pozwolą astronautom na zaopatrzenie się w żywność, wodę i powietrze do oddychania.
W tym celu zespół naukowców z Tomsk Polytechnic University w centralnej Rosji - wraz z naukowcami z innych uniwersytetów i instytutów badawczych w regionie - niedawno opracował prototyp orbitalnej szklarni. To urządzenie, znane jako biologiczny automatyczny moduł orbitalny, pozwala uprawiać i uprawiać rośliny w przestrzeni kosmicznej, aw najbliższych latach może jechać na Międzynarodową Stację Kosmiczną (ISS).
Od początku ery kosmicznej przeprowadzono liczne eksperymenty, które wykazały, w jaki sposób rośliny można uprawiać w warunkach mikrograwitacji. Jednak badania te zostały przeprowadzone przy użyciu szklarni znajdujących się w przedziałach mieszkalnych stacji orbitalnych i wiązały się ze znacznymi ograniczeniami pod względem technologii i przestrzeni.
Z tego powodu zespół badawczy z TPU rozpoczął prace nad skalowaniem i ulepszaniem technologii niezbędnych do uprawy ważnych upraw rolnych. Zespół projektowy obejmuje dodatkowych badaczy z Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Institute of Petroleum Chemistry oraz Siberian Research Institute of Agriculture and Torf.
Jak wyjaśnił Aleksei Yakovlev, szef Szkoły Zaawansowanych Technologii Wytwarzania TPU w komunikacie prasowym TPU:
„Obecnie przygotowujemy aplikację do eksperymentu i pracujemy nad wstępnym projektem i rozwiązaniami technicznymi. W 2020 r. Powinniśmy wypełnić wniosek i go przesłać. Następnie rada koordynacyjna oceni jej znaczenie i znaczenie. Od złożenia wniosku do rozpoczęcia eksperymentu trwa półtora roku, więc spodziewamy się, że dołączymy do programu długoterminowego i otrzymamy fundusze w 2021 r. ”
Projekt inteligentnej szklarni będzie obejmować technologie opracowane w TPU, w tym inteligentne oświetlenie, które przyspieszy wzrost roślin, specjalistyczną hydroponikę, automatyczne nawadnianie i rozwiązania w zakresie zbiorów. Obecnie TPU buduje nowy teren testowy, aby mogli zwiększyć produkcję w inteligentnej szklarni.
„W Tomsku przeprowadzimy interdyscyplinarne badania i rozwiążemy zastosowane problemy w dziedzinie agrobiofotoniki” - powiedział Jakowlew. „Jednocześnie w skład zespołu badawczego wchodzą naukowcy z Tomska, Moskwy, Władywostoku oraz międzynarodowi partnerzy z Holandii specjalizujący się w kompleksach klimatycznych, w tym jeden z Uniwersytetu Wageningen.”
W końcu Jakowlew i jego koledzy przewidują autonomiczny moduł, który byłby w stanie dostarczać żywność astronautom, a nawet dokować z ISS. Wskazali również, że moduł będzie zawierał powierzchnię uprawy o powierzchni 30 m² (~ 320 stóp²) i że będzie miał kształt cylindryczny. Jak wskazał Yakolev, pozwoli to na rozkręcenie modułu w celu symulacji różnych warunków grawitacji:
„Wskaźnik grawitacji będzie ustalany na podstawie prędkości obrotowej modułu wokół jego osi. Oczekujemy również, że moduł będzie wykonany z elastycznego materiału do kompaktowego montażu i automatycznego rozpakowywania orbit. ”
Obejmują one warunki grawitacyjne występujące na Księżycu i Marsie, które doświadczają odpowiednika około 16,5% i 38% grawitacji ziemskiej (0,1654 sol i 0,3779 sol) odpowiednio. Obecnie nie wiadomo, jak dobrze rośliny mogą rosnąć na ciele, a badania nad tym efektem są jeszcze w powijakach. Dlatego informacje dostarczone przez ten moduł mogą okazać się bardzo przydatne, jeśli i kiedy zostaną zrealizowane plany kolonii księżycowej i / lub marsjańskiej.
Projekt i inżynieria zastosowana w module uwzględni również rodzaje warunków występujących w przestrzeni, takie jak promieniowanie słoneczne i kosmiczne oraz ekstremalne temperatury. Poza tym moduł zbada, jakie rodzaje roślin dobrze rosną na orbicie. Powiedział Jakowlew:
“Inną ważną kwestią jest wybór niezbędnych i najbardziej odpowiednich upraw rolnych oraz ich ochrona przed patogenami w mikrograwitacji. Oferujemy różne rodzaje sałaty, porów, bazylii i innych upraw do uprawy w module.“
Trzy eksperymenty TPU zostały niedawno zatwierdzone do transportu do ISS i zostaną wdrożone jeszcze w tym roku. Obejmują one urządzenie zdolne do drukowania materiałów kompozytowych 3D, obudowy dla roju satelitów oraz wielowarstwową powłokę nanokompozytową, która zostanie nałożona na iluminatory ISS w celu ochrony przed uderzeniami mikrometeoroidów (Peresvet). Ich wdrożenie rozpocznie się w tym roku oraz w 2021 r.
