Hvis menneskeheten kommer til å bli en ekstra farende og interplanetær art, vil en av de viktigste tingene være astronautens evne til å sørge for deres behov uavhengig. Å stole på vanlige leveranser av forsyninger fra Jorden er ikke bare inelegant; det er også upraktisk og veldig dyrt. Av denne grunn jobber forskere med å lage teknologier som lar astronauter sørge for egen mat, vann og pustende luft.
For dette formål utviklet et team av forskere fra Tomsk Polytechnic University i sentrum av Russland - sammen med forskere fra andre universiteter og forskningsinstitutter i regionen - en prototype for et orbital drivhus. Denne enheten er kjent som Orbital Biological Automatic Module, og lar planter dyrkes og dyrke i verdensrommet og kan være på vei til den internasjonale romstasjonen (ISS) i de kommende årene.
Siden begynnelsen av romalderen har det blitt utført mange eksperimenter som demonstrerte hvordan planter kan dyrkes under mikrogravitasjonsforhold. Imidlertid ble disse studiene utført ved bruk av drivhus lokalisert i stuene til orbitale stasjoner og innebar betydelige begrensninger med hensyn til teknologi og rom.
Av denne grunn begynte et forskerteam fra TPU å arbeide for å skalere og forbedre teknologiene som er nødvendige for å dyrke viktige landbruksavlinger. Prosjektgruppen inkluderer flere forskere fra Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), Institute of Petroleum Chemistry og Siberian Research Institute of Agriculture and Peat.
Som Aleksei Yakovlev, leder av TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, forklarte i en TPU News-utgivelse:
”For tiden forbereder vi en applikasjon for eksperimentet, og jobber gjennom den foreløpige designen og de tekniske løsningene. I 2020 bør vi fullføre søknaden og sende den inn. Deretter vil et koordineringsråd evaluere relevansen og viktigheten av den. Det har en tendens til å ta halvannet år fra søknaden til starten av eksperimentet, så vi regner med å bli med i et langsiktig program og motta midler i 2021. ”
Det smarte drivhusprosjektet vil inkludere teknologier utviklet ved TPU, som inkluderer smart belysning som vil akselerere plantevekst, spesialisert hydroponics, automatisert vanning og høstingsløsninger. For tiden konstruerer TPU en ny testbane slik at de kan utvide produksjonen på det smarte drivhuset.
"I Tomsk vil vi gjennomføre tverrfaglige studier og løse anvendte problemer innen agrobiophotonics," sa Yakovlev. "Samtidig inkluderer forskerteamet forskere fra Tomsk, Moskva, Vladivostok og internasjonale partnere fra Nederland som spesialiserer seg på klimakomplekser, inkludert en fra Wageningen University."
Til slutt ser Yakovlev og kollegene en autonom modul som vil kunne levere mat til astronauter og potensielt til og med hakke med ISS. De indikerte også at modulen ville inneholde et dyrkningsareal som måler 30 m² (~ 320 ft²) og at den ville være sylindrisk i form. Som Yakolev antydet, vil dette tillate modulen å bli spunnet opp for å simulere forskjellige tyngdekraftsbetingelser:
“Tyngdekraftsindeksen vil bli satt av modulens rotasjonshastighet rundt aksen. Vi forventer også at modulen vil være laget av fleksibelt materiale til kompakt montering og automatisk utpakking av bane. "
Disse inkluderer tyngdekraftsforholdene som er til stede på Månen og Mars, som opplever ekvivalent på omtrent 16,5% og 38% jordtyngdekraft (0,16654) g og 0,3794 g), henholdsvis. For øyeblikket er det ukjent hvor godt planter kan vokse på hver kropp, og forskning på den måten er fremdeles i sin spede begynnelse. Derfor kan informasjonen som gis av denne modulen vise seg å være veldig nyttig hvis og når planene for en månekoloni og / eller mars-koloni blir realisert.
Designen og prosjekteringen som går inn i modulen vil også ta hensyn til hva slags forhold som er til stede i rommet, for eksempel sol- og kosmisk stråling og ekstreme temperaturer. Utover det vil modulen undersøke hva slags avlinger som vokser godt i bane. Yakovlev sa:
“En annen viktig sak er valg av nødvendige og mest egnede landbruksavlinger og deres beskyttelse mot patogener i mikrogravitet. Vi tilbyr ulike typer salat, purre, basilikum og andre avlinger for dyrking i modulen.“
Tre TPU-eksperimenter ble nylig godkjent for transport til ISS og vil bli implementert senere i år. De inkluderer en enhet som er i stand til 3D-utskrift av komposittmaterialer, hus for en sverm av satellitter, og et flerlags nanokomposittbelegg som vil bli påført ISS-stolpehullene for å beskytte mot mikrometeoroidpåvirkning (Peresvet). Implementeringen av dem begynner senere i år og i 2021.
