Om mänskligheten kommer att bli en extra farande och interplanetär art, är en av de viktigaste sakerna astronauternas förmåga att se till deras behov oberoende. Att förlita sig på regelbundna leveranser av leveranser från Jorden är inte bara inelegant; det är också opraktiskt och väldigt dyrt. Av denna anledning arbetar forskare för att skapa teknik som gör det möjligt för astronauter att skaffa sin egen mat, vatten och andningsluft.
För detta ändamål utvecklade ett team av forskare från Tomsk Polytechnic University i centrala Ryssland - tillsammans med forskare från andra universitet och forskningsinstitut i regionen - en prototyp för ett orbital växthus. Denna enhet, som är känd som den orbitala biologiska automatiska modulen, gör det möjligt för växter att odlas och odlas i rymden och kan komma till International Space Station (ISS) under de kommande åren.
Sedan rymdålderns början har ett flertal experiment genomförts som visade hur växter kan odlas under mikrogravitationsförhållanden. Dessa studier genomfördes emellertid med växthus som låg i bostadsområdena för orbitalstationer och innebar betydande begränsningar vad gäller teknik och rymd.
Av denna anledning började ett forskargrupp från TPU arbeta för att skala och förbättra den teknik som krävs för att odla viktiga jordbruksgrödor. Projektgruppen inkluderar ytterligare forskare från Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Institute of Petroleum Chemistry och Siberian Research Institute of Agriculture and Peat.
Som Aleksei Yakovlev, chef för TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, förklarade i en TPU-nyhetsmeddelande:
”För närvarande förbereder vi en applikation för experimentet och arbetar igenom den preliminära designen och tekniska lösningar. 2020 bör vi fylla i ansökan och skicka in den. Sedan kommer ett samordningsråd att utvärdera dess relevans och vikt. Det brukar ta ett och ett halvt år från ansökan till experimentets början, så vi räknar med att gå med i ett långsiktigt program och få finansiering 2021. ”
Det smarta växthusprojektet kommer att innehålla teknologier utvecklade vid TPU, som inkluderar smart belysning som kommer att påskynda växttillväxt, specialiserad hydroponics, automatiserad bevattning och skördlösningar. För närvarande bygger TPU en ny testplats så att de kan utöka produktionen på det smarta växthuset.
"I Tomsk kommer vi att genomföra tvärvetenskapliga studier och lösa tillämpade problem inom agrobiophotonics," sade Yakovlev. "Samtidigt inkluderar forskarteamet forskare från Tomsk, Moskva, Vladivostok och internationella partners från Nederländerna som specialiserat sig på klimatkomplex inklusive ett från Wageningen University."
I slutändan ser Yakovlev och hans kollegor en autonom modul som skulle kunna leverera mat till astronauter och potentiellt till och med docka med ISS. De indikerade också att modulen skulle innehålla en odlingsyta som mäter 30 m² (~ 320 ft²) och att den skulle vara cylindrisk i form. Som Yakolev antydde skulle detta tillåta att modulen spinnas upp för att simulera olika gravitationsförhållanden:
”Tyngdkraftsindexet kommer att ställas in av modulens rotationshastighet runt dess axel. Vi förväntar oss också att modulen kommer att vara tillverkad av flexibelt material för kompakt montering och automatisk ompackning av orbital. "
Dessa inkluderar tyngdkraftsförhållandena som är närvarande på Månen och Mars, som upplever motsvarigheten till cirka 16,5% och 38% Jordtyngd (0,1654) g och 0,3794 g) respektive. För närvarande är det okänt hur väl växter kan växa på endera kroppen och forskning om den effekten är fortfarande i sin barndom. Därför kan informationen från denna modul visa sig vara mycket användbar om och när planer för en mån- och / eller marskoloni realiseras.
Konstruktionen och konstruktionen som går in i modulen tar också hänsyn till de typer av förhållanden som finns i rymden, till exempel sol- och kosmisk strålning och extrema temperaturer. Utöver detta kommer modulen att undersöka vilka typer av grödor som växer bra i omloppsbana. Sa Yakovlev:
“En annan viktig fråga är valet av nödvändiga och lämpligaste jordbruksgrödor och deras skydd mot patogener i mikrogravitet. Vi erbjuder olika typer av sallad, purjolök, basilika och andra grödor för odling i modulen.“
Tre TPU-experiment godkändes nyligen för transport till ISS och kommer att genomföras senare i år. De inkluderar en anordning som kan 3D-trycka kompositmaterial, höljen för en svärm av satelliter och en flerskikts nanokompositbeläggning som kommer att appliceras på ISS-hålen för att skydda mot mikrometeoroidpåverkan (Peresvet). Genomförandet av dem börjar senare i år och 2021.
