Включить тёмную тему

Поговорим о космических теплицах

Будущее производства продуктов питания для людей строится в пустынных и холодных регионах. Условия в таких местностях максимально приближены к тем, в которых будут выращиваться овощи и фрукты на Луне или Марсе. 23 августа Германский центр авиации и космонавтики наконец-то объявил результаты своего проекта EDEN ISS.

Концепт космической теплицы

Исследователь Пол Забель провёл один год в окружении вечных льдов, выращивая растения без почвы с помощью искусственного освещения. Он был частью команды, которая работала зимой на исследовательской станции Ноймаер-3 Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера. Задачей Пола было произвести выращивание растений в условиях, неблагоприятных как для самих растений, так и для людей.

Исследователи были очень удивлены тем, что им потребовалось потратить так мало энергии на то, чтобы вырастить такой большой урожай. Этот результат здорово повлиял и на здоровье, и на настроение команды. Но, по всей видимости, рабочую нагрузку, которая необходима для поддержания системы, нужно будет значительно уменьшить, дабы сэкономить драгоценное время астронавтов в будущем.

Антарктическая теплица в данный момент функционирует и доступна для исследователей со всего мира. А из результатов проекта EDEN ISS появился концепт новой теплицы – космической. Развертываемой. Компактной. И пригодной для запуска в космос на ракете-носителе SpaceX Falcon 9.

Член исполнительного совета по космическим исследованиям и технологиям DLR Хансйорг Диттус высказался по поводу результатов проекта:

Для будущих долгосрочных космических миссий с экипажем потребуется пища, выращенная на месте обитания. Проект EDEN ISS доказал возможность выращивания растений в Антарктиде, тем самым продемонстрировав пригодность технологии для производства продуктов питания на Луне и Марсе. Представленная концепция космической теплицы – это ценный фундамент для наших будущих исследований.

Прокормить экипаж из шести человек

По словам руководителя EDEN ISS Даниэля Шуберта в течение одного года антарктическая теплица демонстрировала, что для производства достаточного количества пищи не потребуется большого помещения. Выращенной пищи хватит, чтобы дополнить рацион шести человек свежими продуктами питания примерно на треть.  Это вполне разумное дополнение к основным продуктам питания, которые астронавты возьмут с Земли. В целом, за девять с половиной месяцев на 12,5 квадратных метрах площади было произведено 268 килограмм продуктов — в их числе 67 килограмм огурцов, 117 килограмм салата и 50 килограмм томатов. Запах и вкус свежих овощей произвели неизгладимое впечатление на команду – растения явно оказали положительное влияние на их настроение в течение длительного периода изоляции. Эта взаимосвязь – запаха и вкуса свежих овощей с настроением людей – исследуется с точки зрения психологии.

Замёрзшая пустыня – Антарктида – является одним из самых захватывающих регионов мира для исследователей. Директор Института полярных и морских исследований имени Альфреда Вегенера  Антье Боэтьюс сама смогла насладиться вкусом сочной редьки, которая была выращена во время её пребывания на станции. Вот что Антье говорит об исследованиях в Антарктике:

Данные, которые мы получаем, в основном касаются вопросов изменения климата и биоразнообразия антарктического региона. Эта теплица – выдающийся пример того, как можно проводить исследования в других областях на станции Ноймаер-3. В конце концов, изучение регионов с неблагоприятной для существования человека окружающей средой делает нас ближе к космическим экспедициям. А постоянное снабжение свежими овощами и фруктами оказало довольно положительное влияние на нашу зимующую команду.

Потребляемая теплицей мощность в этом антарктическом эксперименте в среднем составила 0,8 кВт на 1 квадратный метр площади культивирования, что более чем в два раза меньше значения расчётного параметра для проектируемой космической теплицы – 2,1 кВт на квадратный метр. Это очень важно с точки зрения энергопотребления в космосе.

Рассада здесь растёт довольно быстро

Полу Забелю в среднем требовалось от трёх до четырёх часов в день для выращивания растений. Две трети времени были необходимы для технологического обслуживания теплицы, ещё одна треть – для посева и сбора урожая, а также для ухода за растениями. Кроме того, требовалось примерно от четырёх до пяти часов в день на проведение экспериментов. Всё же для будущих космических теплиц затрачиваемое время на исследования и обслуживание будет необходимо значительно сократить. Что касается технологий – в проекте EDEN ISS растения культивируются методом аэропоники. Это означает, что для их роста используется искусственный свет и питательные растворы – никакой почвы. Иногда на станции возникали проблемы с насосами, биопленки в резервуарах с питательным раствором были удивительно прочными. Но все эти проблемы были решены.

Концепция теплицы для Луны и Марса

Благодаря результатам проекта EDEN ISS была создана новая концепция космической теплицы. Она разработана таким образом, что её можно будет запустить на ракете SpaceX Falcon 9, а развёртываемая структура теплицы предоставит астронавтам необходимое пространство для выращивания пищи на Луне или Марсе. Площадь культивирования составит уже 30 квадратных метров, что почти в 3 раза больше той площади, на которой выращивались растения в арктическом эксперименте. Вся система позволит культивировать около 90 килограммов свежих продуктов в месяц — это половина килограмма пищи в день на одного астронавта в экипаже из шести человек.

Космическая теплица. Вид снизу (разрез)

Космическая теплица. Вид сверху (разрез)

Космическая теплица. Левая сторона (разрез)

Космическая теплица. Правая сторона (разрез)

Концепция этой теплицы может быть объединена с системой C.R.O.P. (Combined regenerative organic‐food production — Комбинированное регенеративное производство органических продуктов питания). Целью этой системы является обработка биоразлагаемых отходов и мочи для получения раствора удобрений, что будет полезно при выращивании растений. Это сделало бы концепцию теплицы практически замкнутой системой для поддержания существования обитаемых мест на Луне.

Пробуждение

После возвращения Пола Забеля в Германию антарктическая теплица была переведена в «спящий режим». Это было сделано после того, как команда DLR провела все работы по техническому обслуживанию каждой системы объекта в январе 2019-го года. Контейнер был полностью отремонтирован. В начале мая исследователи из Бремена вывели всю теплицу из «спящего режима» с помощью системы дистанционного управления. Ранее заложенный посев начал бурно расти. Такой шаг был предпринят, чтобы оценить ещё один вариант для космической миссии. В этом варианте теплица пребывает в пункт назначения (например, на Луну) раньше астронавтов, запускается дистанционно и работает в автоматическом режиме до прибытия людей. И как показала практика – такая модель довольно успешна. Теперь исследователи на арктической станции работают с сильной поддержкой со стороны инженеров в Бремене – люди стараются контролировать как можно большее количество процессов удалённо. Такой подход поспособствует минимизации рабочей нагрузки для экипажа и упростит процессы выращивания растений.

Сотрудничество

Теперь проект EDEN ISS открыт для всего мира – любые исследователи, которые хотят проводить эксперименты по выращиванию растений в Антарктике могут приехать сюда. Одним из новых партнёров проекта стало NASA. Агентство прислало на станцию семена салата – точно такие же, что сейчас растут на МКС.

Продовольственное обеспечение будущего

Глобальное производство продуктов питания является одной из ключевых социальных проблем XXI века. Рост численности населения планеты и одновременные проблемы, вызванные изменением климата, требуют новых способов возделывания сельскохозяйственных культур — даже в регионах с неблагоприятными климатическими условиями. Для пустынь и районов с низкими температурами, а также для полетов на Луну и Марс, закрытая теплица — это хороший вариант. Она позволяет собирать урожай независимо от погоды и времени года, а также снижает потребление воды и устраняет потребность в пестицидах и инсектицидах.

Интересные материалы:
Здесь можно найти красивые фотографии
Здесь можно пронаблюдать рост растений в теплице с интервалом в одни сутки

25
Войдите, чтобы читать и оставлять комментарии.
Богдан Павликевич
Участник

Чому б не провести наступний етап EDEN ISS у BEAM (Bigelow Expandable Activity Module)?

Андрей Марков
Участник

Замечательно! Спасибо!

Дмитрий Журко
Участник

Спасибо. Мощная тема. Ещё и потому что мы русские удивительно мало знаем именно об европейских исследованиях космоса и для космоса. О японцах и особенно китайцах пишут много и охотно. Китайцы,к тому же, явно заказывают такие публикации по-русски.

Андрей Марков
Участник

«мы русские удивительно мало знаем» — Не стоит всех русских равнять по себе.

Дмитрий Журко
Участник

Да неужели? Я не по себе ровняю, а по своим наблюдениям. Вот вас взять.

Андрей Марков
Участник

Я к Вашему «мы» не отношусь.

Дмитрий Журко
Участник

Рад за вас. Правда. Но я продолжу верить своим наблюдениям. Они мой критерий.

Показать скрытые комментарии

[скрыть] Последние комментарии

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам:

[X]
Если не получается зайти отсюда, попробуйте по ссылке.