Wenn die Menschheit zu einer freien und interplanetaren Spezies werden soll, wird eines der wichtigsten Dinge die Fähigkeit der Astronauten sein, sich unabhängig um ihre Bedürfnisse zu kümmern. Sich auf regelmäßige Lieferungen von Vorräten von der Erde zu verlassen, ist nicht nur unelegant. es ist auch unpraktisch und sehr teuer. Aus diesem Grund arbeiten Wissenschaftler daran, Technologien zu entwickeln, mit denen Astronauten für ihre eigene Nahrung, Wasser und Atemluft sorgen können.
Zu diesem Zweck hat ein Forscherteam der Polytechnischen Universität Tomsk in Zentralrussland zusammen mit Wissenschaftlern anderer Universitäten und Forschungsinstitute in der Region kürzlich einen Prototyp für ein orbitales Gewächshaus entwickelt. Dieses als Orbital Biological Automatic Module bekannte Gerät ermöglicht das Züchten und Kultivieren von Pflanzen im Weltraum und könnte in den kommenden Jahren zur Internationalen Raumstation (ISS) gelangen.
Seit Beginn des Weltraumzeitalters wurden zahlreiche Experimente durchgeführt, die zeigten, wie Pflanzen unter Schwerelosigkeitsbedingungen kultiviert werden können. Diese Studien wurden jedoch unter Verwendung von Gewächshäusern durchgeführt, die sich in den Wohnräumen von Orbitalstationen befanden, und waren mit erheblichen technologischen und räumlichen Einschränkungen verbunden.
Aus diesem Grund begann ein Forschungsteam von TPU, die für den Anbau wichtiger landwirtschaftlicher Nutzpflanzen erforderlichen Technologien zu skalieren und zu verbessern. Das Projektteam besteht aus weiteren Forschern der Staatlichen Universität Tomsk (TSU), der Staatlichen Universität für Kontrollsysteme und Radioelektronik Tomsk (TUSUR), des Instituts für Erdölchemie und des Sibirischen Forschungsinstituts für Landwirtschaft und Torf.
Wie Aleksei Yakovlev, Leiter der TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, in einer TPU-Pressemitteilung erklärte:
„Derzeit bereiten wir eine Anwendung für das Experiment vor und arbeiten an der vorläufigen Planung und den technischen Lösungen. Im Jahr 2020 sollten wir den Antrag ausfüllen und einreichen. Anschließend bewertet ein Koordinierungsrat seine Relevanz und Bedeutung. Es dauert in der Regel anderthalb Jahre von der Bewerbung bis zum Beginn des Experiments. Wir gehen daher davon aus, dass wir uns einem langfristigen Programm anschließen und 2021 Finanzmittel erhalten. “
Das Smart Greenhouse-Projekt wird Technologien umfassen, die am TPU entwickelt wurden. Dazu gehören intelligente Beleuchtung, die das Pflanzenwachstum beschleunigt, spezialisierte Hydrokulturen, automatisierte Bewässerung und Erntelösungen. Derzeit baut TPU ein neues Testgelände, um die Produktion auf dem intelligenten Gewächshaus zu erweitern.
"In Tomsk werden wir interdisziplinäre Studien durchführen und angewandte Probleme auf dem Gebiet der Agrobiophotonik lösen", sagte Jakowlew. "Gleichzeitig umfasst das Forschungsteam Wissenschaftler aus Tomsk, Moskau, Wladiwostok und internationale Partner aus den Niederlanden, die sich auf Klimakomplexe spezialisiert haben, darunter einen von der Universität Wageningen."
Am Ende stellen sich Jakowlew und seine Kollegen ein autonomes Modul vor, mit dem Astronauten mit Lebensmitteln versorgt und möglicherweise sogar an die ISS angedockt werden können. Sie gaben auch an, dass das Modul eine Anbaufläche von 30 m² enthalten und eine zylindrische Form haben würde. Wie Yakolev angedeutet hat, würde dies ermöglichen, das Modul zu drehen, um verschiedene Schwerkraftbedingungen zu simulieren:
„Der Schwerkraftindex wird durch die Drehzahl des Moduls um seine Achse festgelegt. Wir erwarten auch, dass das Modul aus flexiblem Material für eine kompakte Montage und ein automatisches Auspacken der Umlaufbahn hergestellt wird. “
Dazu gehören die Schwerkraftbedingungen auf Mond und Mars, die etwa 16,5% und 38% Erdschwerkraft (0,1654) entsprechen G und 0,3794 G), beziehungsweise. Gegenwärtig ist nicht bekannt, wie gut Pflanzen auf beiden Körpern wachsen können, und die diesbezügliche Forschung steckt noch in den Kinderschuhen. Daher könnten sich die von diesem Modul bereitgestellten Informationen als sehr nützlich erweisen, wenn Pläne für eine Mond- und / oder Mars-Kolonie realisiert werden.
Das Design und die Konstruktion des Moduls berücksichtigen auch die im Weltraum herrschenden Bedingungen wie Sonnen- und kosmische Strahlung sowie extreme Temperaturen. Darüber hinaus wird das Modul untersuchen, welche Arten von Pflanzen im Orbit gut wachsen. Sagte Jakowlew:
“Ein weiteres wichtiges Thema ist die Auswahl der notwendigen und am besten geeigneten landwirtschaftlichen Kulturpflanzen und deren Schutz vor Krankheitserregern in der Schwerelosigkeit. Wir bieten verschiedene Arten von Salat, Lauch, Basilikum und anderen Pflanzen für den Anbau im Modul an.“
Drei TPU-Experimente wurden kürzlich für den Transport zur ISS genehmigt und werden noch in diesem Jahr durchgeführt. Dazu gehören ein Gerät zum 3D-Drucken von Verbundwerkstoffen, Gehäuse für einen Satellitenschwarm und eine mehrschichtige Nanokompositbeschichtung, die zum Schutz vor Mikrometeoroideneinschlägen auf die ISS-Bullaugen aufgebracht wird (Peresvet). Ihre Umsetzung wird später in diesem Jahr und im Jahr 2021 beginnen.
