Hvis menneskeheden vil blive en ekstra-farende og interplanetær art, vil en af de vigtigste ting være astronauternes evne til at sikre deres behov uafhængigt. At stole på regelmæssige forsendelser af forsyninger fra Jorden er ikke kun inelegant; det er også upraktisk og meget dyrt. Af denne grund arbejder forskere med at skabe teknologier, der giver astronauter mulighed for at sørge for deres egen mad, vand og åndbar luft.
Med henblik herpå har et team af forskere fra Tomsk Polytechnic University i det centrale Rusland sammen med forskere fra andre universiteter og forskningsinstitutter i regionen for nylig udviklet en prototype til et orbitalt drivhus. Denne enhed, der er kendt som det orbitale biologiske automatiske modul, tillader, at planter dyrkes og dyrkes i rummet og kan være på vej til den internationale rumstation (ISS) i de kommende år.
Siden begyndelsen af rumalderen er der udført adskillige eksperimenter, der demonstrerede, hvordan planter kan dyrkes under mikrogravitationsbetingelser. Imidlertid blev disse undersøgelser udført ved hjælp af drivhuse placeret i boligrummet i orbitalstationer og involverede betydelige begrænsninger med hensyn til teknologi og rum.
Af denne grund begyndte et forskerteam fra TPU at skalere og forbedre de teknologier, der er nødvendige til dyrkning af vigtige landbrugsafgrøder. Projektteamet inkluderer yderligere forskere fra Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Institut for Petroleumskemi og Siberian Research Institute of Agriculture and Torv.
Som Aleksei Yakovlev, leder af TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, forklarede i en TPU-nyhedsmeddelelse:
”I øjeblikket forbereder vi en ansøgning til eksperimentet og arbejder gennem den foreløbige design og tekniske løsninger. I 2020 bør vi afslutte ansøgningen og indsende den. Derefter evaluerer et koordineringsråd dens relevans og betydning. Det har en tendens til at tage et og et halvt år fra ansøgningen til starten af eksperimentet, så vi forventer at deltage i et langvarigt program og modtage finansiering i 2021. ”
Det smarte drivhusprojekt vil inkorporere teknologier, der er udviklet ved TPU, og som inkluderer smart belysning, der vil fremskynde plantevækst, specialiseret hydroponik, automatiseret kunstvanding og høstløsninger. På nuværende tidspunkt konstruerer TPU en ny testplads, så de kan udvide produktionen på det smarte drivhus.
”I Tomsk vil vi gennemføre tværfaglige undersøgelser og løse anvendte problemer inden for agrobiophotonics,” sagde Yakovlev. ”Samtidig inkluderer forskerteamet forskere fra Tomsk, Moskva, Vladivostok og internationale partnere fra Holland med speciale i klimakomplekser, herunder et fra Wageningen Universitet.”
I sidste ende forestiller Yakovlev og hans kolleger et autonomt modul, der ville være i stand til at levere mad til astronauter og potentielt endda dokke med ISS. De indikerede også, at modulet ville indeholde et dyrkningsareal på 30 m² (~ 320 ft²), og at det ville være cylindrisk i form. Som Yakolev antydede, ville dette muliggøre, at modulet spændes op for at simulere forskellige tyngdekraftforhold:
”Tyngdekraftsindekset indstilles af modulets rotationshastighed omkring dets akse. Vi forventer også, at modulet vil være lavet af fleksibelt materiale til kompakt samling og automatisk orbital udpakning. ”
Disse inkluderer tyngdekraftsforholdene, der er til stede på Månen og Mars, som oplever ækvivalentet med ca. 16,5% og 38% jordtyngdekraft (0,1654 g og 0,3794 g), henholdsvis. På nuværende tidspunkt er det ukendt, hvor godt planter kan vokse på begge krop, og forskning med den virkning er stadig i sin spædbarn. Derfor kan informationerne, som dette modul leverer, vise sig at være meget nyttige, hvis og når planer for en månekoloni og / eller Mars-koloni realiseres.
Designet og konstruktionen, der går ind i modulet, tager også hensyn til de slags forhold, der er til stede i rummet, såsom sol- og kosmisk stråling og ekstreme temperaturer. Ud over det vil modulet undersøge, hvilke slags afgrøder der vokser godt i kredsløb. Yakovlev sagde:
“Et andet vigtigt spørgsmål er udvælgelsen af nødvendige og mest egnede landbrugsafgrøder og deres beskyttelse mod patogener i mikrogravitet. Vi tilbyder forskellige typer salat, purre, basilikum og andre afgrøder til dyrkning i modulet.“
Tre TPU-eksperimenter blev for nylig godkendt til transport til ISS og vil blive implementeret senere på året. De inkluderer en enhed, der er i stand til 3D-udskrivning af kompositmaterialer, huse til en sverm af satellitter og en flerlags nanokompositbelægning, der vil blive påført ISS-porthuller for at beskytte mod mikrometeoroidpåvirkning (Peresvet). Deres implementering begynder senere på året og i 2021.
