Als de mensheid een reservevarende en interplanetaire soort gaat worden, zal een van de belangrijkste dingen het vermogen van astronauten zijn om zelfstandig in hun behoeften te voorzien. Vertrouwen op regelmatige transporten van voorraden vanaf de aarde is niet alleen onelegant; het is ook onpraktisch en erg duur. Om deze reden werken wetenschappers aan het creëren van technologieën waarmee astronauten in hun eigen voedsel, water en ademlucht kunnen voorzien.
Daartoe heeft een team van onderzoekers van de Tomsk Polytechnic University in centraal Rusland - samen met wetenschappers van andere universiteiten en onderzoeksinstituten in de regio - onlangs een prototype ontwikkeld voor een orbitale kas. Dit apparaat staat bekend als de orbitale biologische automatische module en maakt het mogelijk dat planten in de ruimte kunnen worden gekweekt en gekweekt en dat ze de komende jaren naar het internationale ruimtestation (ISS) kunnen gaan.
Sinds het begin van het ruimtetijdperk zijn er talloze experimenten uitgevoerd die hebben aangetoond hoe planten kunnen worden gekweekt onder omstandigheden van microzwaartekracht. Deze studies werden echter uitgevoerd met kassen in de wooncompartimenten van omloopstations en brachten aanzienlijke beperkingen met zich mee op het gebied van technologie en ruimte.
Om deze reden is een onderzoeksteam van TPU begonnen met het opschalen en verbeteren van de technologieën die nodig zijn voor het telen van belangrijke landbouwgewassen. Het projectteam bestaat uit extra onderzoekers van Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), het Institute of Petroleum Chemistry en het Siberian Research Institute of Agriculture and Peat.
Zoals Aleksei Yakovlev, hoofd van de TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, uitlegde in een TPU-persbericht:
“Momenteel bereiden we een aanvraag voor het experiment voor en werken we aan het voorlopige ontwerp en de technische oplossingen. In 2020 moeten we de aanvraag invullen en indienen. Vervolgens beoordeelt een coördinatieraad de relevantie en het belang ervan. Het duurt meestal anderhalf jaar vanaf de aanvraag tot het begin van het experiment, dus we verwachten in 2021 deel te nemen aan een langetermijnprogramma en financiering te ontvangen. ”
Het slimme kasproject zal technologieën bevatten die bij TPU zijn ontwikkeld, waaronder slimme verlichting die de plantengroei zal versnellen, gespecialiseerde hydrocultuur, geautomatiseerde irrigatie en oogstoplossingen. Momenteel bouwt TPU een nieuwe proeftuin zodat ze de productie op de slimme kas kunnen uitbreiden.
"In Tomsk zullen we interdisciplinaire studies uitvoeren en toegepaste problemen op het gebied van agrobiofotonica oplossen", zei Yakovlev. “Tegelijkertijd bevat het onderzoeksteam wetenschappers uit Tomsk, Moskou, Vladivostok en internationale partners uit Nederland die gespecialiseerd zijn in klimaatcomplexen, waaronder een van Wageningen University.”
Uiteindelijk voorzien Yakovlev en zijn collega's een autonome module die astronauten van voedsel zou kunnen voorzien en mogelijk zelfs zou kunnen aanmeren bij het ISS. Ze gaven ook aan dat de module een teeltoppervlakte van 30 m² (~ 320 ft²) zou bevatten en dat deze cilindervormig zou zijn. Zoals Yakolev aangaf, zou dit de module kunnen laten draaien om verschillende zwaartekrachtomstandigheden te simuleren:
“De zwaartekrachtindex wordt bepaald door de rotatiesnelheid van de module om zijn as. We verwachten ook dat de module zal worden gemaakt van flexibel materiaal voor compacte montage en automatisch orbitaal uitpakken. ”
Deze omvatten de zwaartekrachtsomstandigheden die aanwezig zijn op de maan en Mars, die het equivalent ervaren van ongeveer 16,5% en 38% aardse zwaartekracht (0,1654 g en 0.3794 g). Op dit moment is het niet bekend hoe goed planten op beide lichamen kunnen groeien en onderzoek daarnaar staat nog in de kinderschoenen. Daarom kan de informatie die door deze module wordt verstrekt zeer nuttig zijn als en wanneer plannen voor een maan- en / of Mars-kolonie worden gerealiseerd.
Bij het ontwerp en de engineering van de module wordt ook rekening gehouden met de soorten omstandigheden die in de ruimte aanwezig zijn, zoals zonne- en kosmische straling en extreme temperaturen. Daarnaast zal de module onderzoeken welke soorten gewassen goed groeien in een baan om de aarde. Yakovlev zei:
“Een ander belangrijk punt is de selectie van noodzakelijke en meest geschikte landbouwgewassen en hun bescherming tegen ziekteverwekkers bij microzwaartekracht. In de module bieden we verschillende soorten sla, prei, basilicum en andere gewassen aan voor teelt.“
Drie TPU-experimenten zijn onlangs goedgekeurd voor transport naar het ISS en zullen later dit jaar worden geïmplementeerd. Ze bevatten een apparaat dat in staat is om composietmaterialen 3D te printen, behuizingen voor een zwerm satellieten en een meerlaagse nanocomposietcoating die op de ISS-patrijspoorten wordt aangebracht om te beschermen tegen inslagen van micrometeoroïden (Peresvet). Hun implementatie begint later dit jaar en in 2021.
