×
Система AstroGro – еда, выращенная в космосе

 

Первые пилотируемые миссии за пределы орбиты Земли столкнутся с весьма важными проблемами. Первыми среди них стоят вопросы «как накормить команду?» и «как восполнять запасы всего необходимого для выживания без пополнений с Земли?». Поэтому NASA собирает все необходимые для выживания ингредиенты в космосе в одну систему и пытается замкнуть ее на самообеспечение. И появляются такие концепты, как AstroGro.

 

AstroGro – это распечатываемый с помощью 3D-принтера модуль (даже в условиях невесомости), который собирает все необходимое для создания сада в любых условиях, где может жить человек. Ему не страшна низкая освещенность, так как светодиоды освещают растения, а для жизни системе необходимо только немного воды. Взамен она вернет человеку свежую выращенную еду и чистый воздух. 

 

AstroGro – это альтернатива многим сотням тонн груза, которые необходимы для того, чтобы несколько человек долетели до Марса и прожили там какое-то время, а по возможности вернулись назад. Если без горючего современные корабли не могут обойтись, то без части еды – вполне. Ведь ее можно выращивать прямо на корабле в небольших садах. Скороспелые плоды с выращенных кустов если и не заменят полный рацион астронавта или космонавта (а то и тайконавта – а это китайский космонавт), то обогатят его организм витаминами и необходимыми нехимическими микроэлементами. К тому же свежая зелень, помидоры и прочие овощи вместо консервов и космических тюбиков – это просто приятно для тех, кто годами ест одно и то же.

 

Все гениальное просто. Поэтому система AstroGro максимально использует все, что может быть пригодно. Это, например, техническая вода из туалета для полива, в которой, кстати, содержатся необходимые для роста растения биологические вещества. Таким образом, не надо брать на борт дополнительных удобрений, а человеку не надо тратить на полив чистую воду. Растение поливается автоматически. За этим строго следит приложение на планшете и чип на каждом кусте, который анализирует всю необходимую информацию, чтобы куст не погиб. Таким образом, минимизируются потери. Человек не может залить куст или навредить ему непредумышленно. Все эти автоматические системы распечатываются наряду с прочей аппаратурой, необходимой для куста.

 

Что более важно в условиях космоса, это поглощение кустами углекислого газа и выделение кислорода в результате фотосинтеза под воздействием искусственного света, который имеет солнечный спектр. Все, что необходимо, идет в комплекте: семена растений и материал для 3D-принтинга. Можно брать на борт даже один 3D-принтер, но для безопасности планируется брать несколько для дублирования. К тому же с помощью 3D-технологий NASA планирует распечатывать на корабле и потом уже различных базах вне Земли большинство необходимых конструкций. Причем возможна и функция переработки, когда конструкцию можно разобрать и заново распечатать. Так тоже сокращается огромное количество предполагаемого космического груза. К тому же ученые собираются использовать и местный материал на разных планетах. Также для получения энергии планируют использовать солнечные панели, распечатываемые на месте или прямо в корабле.

 

Возвращаясь же к проекту самообеспечения свежей едой и воздухом, можно сказать, что подобные системы поднимают боевой дух первопроходцев в космосе, а зеленый цвет еды вообще благоприятно сказывается на психике. К тому же выращенные кусты могут некоторое время дублировать системы очистки воздуха в случае нештатных ситуаций.

 

AstroGro и прочие замкнутые системы, конечно, можно использовать не только в космосе. Так можно выращивать кусты в горах, в пещерах, в подводных лабораториях и городах, которые когда-нибудь все-таки построят. Подойдет любое замкнутое пространство, достаточно технически обеспеченное, чтобы можно было разместить 3D-принтер и получить доступ к различным источникам энергии. Кончилось топливо, невозможно использовать стандартные аккумуляторы, а ядерный синтез по соседству слишком опасен? Можно использовать гидроагрегаты, ставить ветродвигатели (при наличии открытых пространств и атмосферы) или заряжать гаджеты от энергии солнца. Техника необходима, чтобы мини-компьютеры держали все под контролем – от состояния почвы до времени полива.

 

 

Идея создавать на борту космического корабля сад, конечно, не нова, но наиболее реализуема. Человек не может слишком опираться на химию. К тому же система AstroGro может адаптироваться под различные меняющиеся условия. Достаточно ввести необходимые данные или позволить системе определить их самой с помощью сенсоров и датчиков. Так замкнутая система точно скажет об уровне кислотности почвы, о составе воды, об уровне углекислого газа в воздухе и интенсивности освещения. 

 

Что собой представляет AstroGro на стадии сборки? Это несколько пластиковых контейнеров, либо сразу оснащенных светодиодами, системой полива и электронной системой мониторинга, которая использует искусственный интеллект, чтобы обеспечить оптимальные условия выращивания, либо все эти комплектующие распечатываются по заданным параметрам при наличии необходимого материала.

 

Система управляется с помощью гаджетов, которые поддерживают работу приложений. Они могут регулировать температуру, освещение и увлажнение для оптимального роста растений. Модульное органическое садоводство можно контролировать по всем параметрам и адаптировать под изменяющиеся условия. Например, не хватает освещения, или переизбыток углекислого газа, или недостаток органических соединений – система подстроится, выдавая по возможности лучший результат в сложившихся условиях. Со всей системой управления может справляться даже ребенок, которому стоит только показать основы. 

 

Замкнутая система использует все ресурсы по максимуму. Так, отживший свое куст повторно перерабатывается, давая удобрения для новых растений, как и «туалетный полив». Причем на переработку идут даже пластиковые контейнеры, из которых сделана упаковка для системы.

 

Для роста растений и мониторинга их здоровья AstroGro использует радиочастоты (РЧ) для системы измерения поглощения света. Разработчики говорят, что камеры для мониторинга требуют слишком много инвестиций в оборудование и компьютерные алгоритмы, так что AstroGro имеет только пару передающих антенн, которые работают на частотах 2,45 ГГц и используются для определения поглощения молекулы воды. Направленная антенна передает импульсы радиоволной до антенны приемника, и система определяет, сколько энергии поглощается. Простая система, но эффективность высока. Радиоволны даже могут быть использованы для нагрева растений, чтобы довести куст до оптимальной температуры, которая больше подходит для роста.

 

Система AstroGro имеет световые датчики со спектральными фильтрами, чтобы оценивать качество и интенсивность освещения. Если света оказывается недостаточно, светодиоды обеспечивают дополнительное освещение, переводя его на нужную частоту. Кроме того, капсула контролирует влажность почвы, вычисляет цикл гидратации и обеспечивает полив по графику с лучшим уровнем рН.

 

Кусты могут спокойно расти в условиях невесомости. Только подача воды в этом случае идет прямо в почву. Отсутствие силы тяжести компенсируется сдерживающими системами. 

 

Но ключевой особенностью AstroGro, конечно, является то, что системы для посадки кустов могут быть напечатаны в любых количествах, чтобы удовлетворить спрос даже для большого количества людей. 

 

В первую очередь данную систему станут использовать на МКС для сокращения количества груза, доставляемого на орбиту, и для удовлетворения нужд космонавтов, которые смогут есть свежую пищу. 

 

Видео ниже частично демонстрирует возможности AstroGro:

 

Автор: Степан Мазур