Các phi hành gia tương lai có thể thưởng thức rau tươi từ nhà kính trên quỹ đạo

Dựa vào các chuyến hàng cung cấp thường xuyên từ Trái đất không chỉ là không phù hợp; nó cũng không thực tế và rất tốn kém. Vì lý do này, các nhà khoa học đang nghiên cứu để tạo ra công nghệ cho phép các phi hành gia tự cung cấp thức ăn, nước uống và không khí thở cho họ.

Để đạt được mục tiêu này, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đại học Bách khoa Tomsk ở miền trung nước Nga - cùng với các nhà khoa học từ các trường đại học và viện nghiên cứu khác trong khu vực - gần đây đã phát triển một nguyên mẫu cho nhà kính quỹ đạo. Được gọi là Mô-đun tự động sinh học quỹ đạo, thiết bị này cho phép thực vật được trồng và chăm bón trong không gian và có thể hướng đến Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) trong những năm tới.

Kể từ khi bắt đầu Kỷ nguyên Không gian, nhiều thí nghiệm đã được thực hiện để chứng minh cách trồng cây trong điều kiện vi trọng lực. Tuy nhiên, những nghiên cứu này được thực hiện bằng cách sử dụng các nhà kính đặt trong khoang sống của các trạm quỹ đạo và có những hạn chế đáng kể về mặt công nghệ và không gian.

 

Vì lý do này, một nhóm nghiên cứu từ TPU đã bắt đầu làm việc để mở rộng quy mô và cải tiến các công nghệ cần thiết để canh tác các loại cây nông nghiệp quan trọng. Nhóm dự án bao gồm các nhà nghiên cứu bổ sung từ Đại học Bang Tomsk (TSU), Đại học Bang Tomsk về Hệ thống Điều khiển và Điện tử vô tuyến (TUSUR), Viện Hóa học Dầu mỏ và Viện Nghiên cứu Nông nghiệp và Than bùn Siberia.

Như Aleksei Yakovlev, người đứng đầu Trường Công nghệ Sản xuất Tiên tiến TPU, giải thích trong một bản tin TPU:

“Hiện tại chúng tôi đang chuẩn bị đơn đăng ký thử nghiệm, đồng thời tiến hành thiết kế sơ bộ và các giải pháp kỹ thuật. Năm 2020, chúng ta nên hoàn thiện hồ sơ và nộp nó. Sau đó, một hội đồng điều phối sẽ đánh giá mức độ phù hợp và tầm quan trọng của nó. Có xu hướng mất một năm rưỡi từ khi nộp đơn đến khi bắt đầu thử nghiệm, vì vậy chúng tôi dự kiến ​​sẽ tham gia một chương trình dài hạn và nhận được tài trợ vào năm 2021 ”.

Dự án nhà kính thông minh sẽ kết hợp các công nghệ được phát triển tại TPU, bao gồm ánh sáng thông minh sẽ thúc đẩy sự phát triển của cây trồng, các giải pháp thủy canh chuyên biệt, tưới tiêu tự động và thu hoạch. Hiện tại, TPU đang xây dựng một bãi thử nghiệm mới để họ có thể mở rộng sản xuất trên nhà kính thông minh.

Nhà kính nguyên mẫu đang được thiết kế để cung cấp cho các phi hành gia một chế độ ăn chay liên tục. Hình ảnh: Đại học Arizona

Yakovlev cho biết: “Tại Tomsk, chúng tôi sẽ tiến hành các nghiên cứu liên ngành và giải quyết các vấn đề ứng dụng trong lĩnh vực sinh vật học nông nghiệp. “Đồng thời, nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Tomsk, Moscow, Vladivostok, và các đối tác quốc tế từ Hà Lan chuyên về các phức hợp khí hậu, trong đó có một nhóm từ Đại học Wageningen.”

Cuối cùng, Yakovlev và các đồng nghiệp của ông đã hình dung ra một mô-đun tự trị có khả năng cung cấp thực phẩm cho các phi hành gia và thậm chí có khả năng cập bến ISS. Họ cũng chỉ ra rằng mô-đun sẽ chứa một khu vực canh tác rộng 30 m² (~ 320 ft²) và nó sẽ có dạng hình trụ. Như Yakolev đã chỉ ra, điều này sẽ cho phép mô-đun được quay để mô phỏng các điều kiện trọng lực khác nhau:

“Chỉ số trọng lực sẽ được thiết lập bởi tốc độ quay của mô-đun quanh trục của nó. Chúng tôi cũng mong đợi rằng mô-đun sẽ được làm bằng vật liệu linh hoạt để lắp ráp nhỏ gọn và tự động giải nén quỹ đạo. ”

Chúng bao gồm các điều kiện trọng lực hiện có trên Mặt trăng và sao Hỏa, tương đương với khoảng 16,5% và 38% trọng lực Trái đất (0,1654 g và 0,3794 g), tương ứng. Hiện tại, người ta vẫn chưa biết thực vật có thể phát triển tốt như thế nào trên cả hai thân và việc nghiên cứu về tác dụng đó vẫn còn trong giai đoạn sơ khai. Do đó, thông tin được cung cấp bởi mô-đun này có thể rất hữu ích nếu và khi kế hoạch về một thuộc địa của Mặt Trăng và / hoặc Sao Hỏa được thực hiện.

 

Lúa mì lùn phát triển trong Môi trường thực vật tiên tiến. Nhà cung cấp: NASA

Thiết kế và kỹ thuật đi vào mô-đun cũng sẽ tính đến các loại điều kiện tồn tại trong không gian, chẳng hạn như bức xạ mặt trời và vũ trụ và nhiệt độ khắc nghiệt. Ngoài ra, mô-đun sẽ điều tra những loại cây trồng nào phát triển tốt trên quỹ đạo. Yakovlev nói:

“Một vấn đề quan trọng khác là việc lựa chọn các loại cây nông nghiệp cần thiết và phù hợp nhất và bảo vệ chúng chống lại mầm bệnh trong môi trường không trọng lực. Chúng tôi cung cấp nhiều loại rau diếp, tỏi tây, húng quế và các loại cây khác để trồng trọt trong mô-đun. "

Ba thí nghiệm TPU gần đây đã được phê duyệt để vận chuyển lên ISS và sẽ được thực hiện vào cuối năm nay. Chúng bao gồm một thiết bị có khả năng in 3D vật liệu composite, vỏ bọc cho một nhóm vệ tinh và lớp phủ nanocompozit nhiều lớp sẽ được phủ lên các cửa lỗ của ISS để bảo vệ khỏi các tác động của micrometeoroid (Peresvet). Việc triển khai chúng sẽ bắt đầu vào cuối năm nay và vào năm 2021.

 

Thư viện - Hình ảnh

Liên kết website

Ngày Khoa học và Công nghệ 18 tháng 5 - Bộ Khoa học và Công nghệ

Giải thưởng Tạ Quang Bửu 2013 - Bộ Khoa học và Công nghệ