Εάν η ανθρωπότητα πρόκειται να γίνει ένα εφεδρικό και διαπλανητικό είδος, ένα από τα πιο σημαντικά πράγματα θα είναι η ικανότητα των αστροναυτών να βλέπουν τις ανάγκες τους ανεξάρτητα. Η εξάρτηση από τακτικές αποστολές προμηθειών από τη Γη δεν είναι μόνο ανεπαρκής. είναι επίσης πρακτικό και πολύ ακριβό. Για το λόγο αυτό, οι επιστήμονες εργάζονται για να δημιουργήσουν τεχνολογίες που θα επιτρέψουν στους αστροναύτες να παρέχουν τα δικά τους τρόφιμα, νερό και αναπνεύσιμο αέρα.
Για το σκοπό αυτό, μια ομάδα ερευνητών από το Πολυτεχνείο του Τομσκ στην κεντρική Ρωσία - μαζί με επιστήμονες από άλλα πανεπιστήμια και ερευνητικά ινστιτούτα της περιοχής - ανέπτυξαν πρόσφατα ένα πρωτότυπο για ένα τροχιακό θερμοκήπιο. Γνωστή ως το Orbital Biological Automatic Module, αυτή η συσκευή επιτρέπει στα φυτά να καλλιεργούνται και να καλλιεργούνται στο διάστημα και θα μπορούσε να κατευθυνθεί προς τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS) τα επόμενα χρόνια.
Από την αρχή της Διαστημικής Εποχής, έχουν διεξαχθεί πολλά πειράματα που έδειξαν πώς μπορούν να καλλιεργηθούν φυτά υπό συνθήκες μικροβαρύτητας. Ωστόσο, αυτές οι μελέτες πραγματοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας θερμοκήπια που βρίσκονται στα διαμερίσματα των τροχιακών σταθμών και περιελάμβαναν σημαντικούς περιορισμούς από την άποψη της τεχνολογίας και του χώρου.
Για το λόγο αυτό, μια ερευνητική ομάδα από την TPU άρχισε να εργάζεται για να κλιμακώσει και να βελτιώσει τις τεχνολογίες που είναι απαραίτητες για την καλλιέργεια σημαντικών γεωργικών καλλιεργειών. Η ομάδα του έργου περιλαμβάνει επιπλέον ερευνητές από το Tomsk State University (TSU), το Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), το Ινστιτούτο Χημείας Πετρελαίου και το Ινστιτούτο Γεωργίας και Τύρφης της Σιβηρίας.
Όπως εξήγησε ο Aleksei Yakovlev, επικεφαλής της Σχολής Προηγμένων Τεχνολογιών Κατασκευής της TPU:
«Προς το παρόν προετοιμάζουμε μια αίτηση για το πείραμα και εργαζόμαστε μέσω του προκαταρκτικού σχεδιασμού και των τεχνικών λύσεων. Το 2020, πρέπει να συμπληρώσουμε την αίτηση και να την υποβάλουμε. Στη συνέχεια, ένα συμβούλιο συντονισμού θα αξιολογήσει τη σημασία και τη σημασία του. Τείνει να διαρκέσει ενάμισι χρόνο από την εφαρμογή έως την έναρξη του πειράματος, οπότε αναμένουμε να συμμετάσχουμε σε ένα μακροπρόθεσμο πρόγραμμα και να λάβουμε χρηματοδότηση το 2021. "
Το έξυπνο έργο θερμοκηπίου θα ενσωματώσει τεχνολογίες που αναπτύχθηκαν στην TPU, η οποία περιλαμβάνει έξυπνο φωτισμό που θα επιταχύνει την ανάπτυξη των φυτών, εξειδικευμένη υδροπονία, αυτόματη άρδευση και λύσεις συγκομιδής. Προς το παρόν, η TPU κατασκευάζει ένα νέο χώρο δοκιμών, ώστε να μπορούν να επεκτείνουν την παραγωγή στο έξυπνο θερμοκήπιο.
«Στο Τομσκ, θα διεξαγάγουμε διεπιστημονικές μελέτες και θα λύσουμε εφαρμοσμένα προβλήματα στον τομέα της αγροβιοφωτονικής», δήλωσε ο Γιακόβλεφ. «Ταυτόχρονα, η ερευνητική ομάδα περιλαμβάνει επιστήμονες από το Τομσκ, Μόσχα, Βλαδιβοστόκ και διεθνείς εταίρους από την Ολλανδία που ειδικεύονται σε κλιματικά συγκροτήματα, συμπεριλαμβανομένου ενός από το Πανεπιστήμιο του Wageningen».
Στο τέλος, ο Γιακόβλεφ και οι συνάδελφοί του οραματίζονται μια αυτόνομη ενότητα που θα μπορούσε να παρέχει τροφή για αστροναύτες και ενδεχομένως ακόμη και να ελλιμενίζει με το ISS. Έδειξαν επίσης ότι η ενότητα θα περιέχει μια περιοχή καλλιέργειας διαστάσεων 30 m² (~ 320 ft²) και ότι θα έχει κυλινδρικό σχήμα. Όπως ανέφερε ο Yakolev, αυτό θα επέτρεπε την περιστροφή της μονάδας για την προσομοίωση διαφορετικών συνθηκών βαρύτητας:
«Ο δείκτης βαρύτητας θα ρυθμιστεί από την ταχύτητα περιστροφής της μονάδας γύρω από τον άξονά της. Περιμένουμε επίσης ότι η μονάδα θα είναι κατασκευασμένη από εύκαμπτο υλικό για συμπαγή συναρμολόγηση και αυτόματη αποσυμπίεση σε τροχιά. "
Αυτές περιλαμβάνουν τις συνθήκες βαρύτητας που υπάρχουν στη Σελήνη και τον Άρη, οι οποίες βιώνουν το ισοδύναμο περίπου 16,5% και 38% της Γης βαρύτητας (0,1654 σολ και 0,3794 σολ), αντίστοιχα. Προς το παρόν, είναι άγνωστο πόσο καλά μπορούν να αναπτυχθούν τα φυτά σε οποιοδήποτε σώμα και η σχετική έρευνα είναι ακόμη στα σπάργανα. Ως εκ τούτου, οι πληροφορίες που παρέχονται από αυτήν την ενότητα θα μπορούσαν να αποδειχθούν πολύ χρήσιμες εάν και πότε πραγματοποιούνται σχέδια για σεληνιακή ή / και αποικία του Άρη.
Ο σχεδιασμός και η μηχανική που εντάσσονται στη μονάδα θα λάβουν επίσης υπόψη τα είδη των συνθηκών που υπάρχουν στο διάστημα, όπως η ηλιακή και κοσμική ακτινοβολία και οι ακραίες θερμοκρασίες. Πέρα από αυτό, η ενότητα θα διερευνήσει τι είδους καλλιέργειες αναπτύσσονται καλά σε τροχιά. Είπε ο Γιακόβλεφ:
“Ένα άλλο σημαντικό ζήτημα είναι η επιλογή των απαραίτητων και καταλληλότερων γεωργικών καλλιεργειών και η προστασία τους από παθογόνα στη μικροβαρύτητα. Προσφέρουμε διάφορους τύπους μαρουλιού, πράσων, βασιλικού και άλλων καλλιεργειών για καλλιέργεια στην ενότητα.“
Τρία πειράματα TPU εγκρίθηκαν πρόσφατα για μεταφορά στο ISS και θα εφαρμοστούν αργότερα φέτος. Περιλαμβάνουν μια συσκευή ικανή να εκτυπώσει σύνθετα υλικά 3D, περιβλήματα για ένα σμήνος δορυφόρων και μια πολυστρωματική νανοσύνθετη επίστρωση που θα εφαρμοστεί στις φινιστρίνες ISS για προστασία από κρούσεις μικρομετεωροειδών (Περσέτ). Η εφαρμογή τους θα ξεκινήσει αργότερα φέτος και το 2021.
