Гидропонная оранжерея на Марсе. Авторы и права: NASA.
Если мы хотим отправлять миссии с экипажем в дальний космос, то нам необходимо найти решения для обеспечения экипажей едой и водой. Для космонавтов на борту Международной космической станции (МКС), которые регулярно получают грузы со всем необходимым с Земли, это не проблема. Но для миссий, путешествующих по таким направлениям, как Марс и далее, самодостаточность – это минимальное требование!
Решением этой проблемы занимаются такие проекты, как BIOWYSE и TIME SCALE. Эти две программы помогут обеспечить астронавтов устойчивым и возобновляемым источником питьевой воды и растительной пищи. При этом они удовлетворяют две наиболее важные потребности людей, выполняющих длительные миссии, которые уведут их далеко от дома.
Несмотря на то, что груз к МКС может быть доставлен всего за шесть часов (время между запуском и временем, когда капсула снабжения стыкуется со станцией), астронавты всё ещё полагаются на имеющиеся у них запасы. Фактически, примерно 80% питьевой воды на борту МКС поступает из водяного пара в воздухе (образующегося при дыхании), а также из обработанной химическими веществами воды из душа и мочи.
Еда это другое дело. По оценкам НАСА , каждый астронавт на борту МКС потребляет 0,83 кг. пищи за один приём пищи, что составляет примерно 2,5 кг. в день.
Короче говоря, МКС полагается на дорогостоящие миссии по снабжению, чтобы обеспечить себя 20% всей воды и пищей. Но если и когда астронавты установят аванпосты на Луне и Марсе, это будет не самый лучший вариант. Хотя отправка материалов на Луну может быть осуществлена в течение трёх дней, необходимость делать это регулярно сделает расходы на доставку еды и воды слишком высокими. Между тем, космическому кораблю требуется восемь месяцев, чтобы достичь Марса, что совершенно нецелесообразно.
Карликовая пшеница, произрастающая в Advanced Plant Habitat. Авторы и права: NASA.
Поэтому неудивительно, почему предлагаемые миссии на Луну и Марс включают в себя использование ресурсов на месте (ISRU), где астронавты будут использовать местные ресурсы, чтобы быть как можно более самодостаточными. Наличие льда на лунной и марсианской поверхностях позволит будущим колонизаторам обеспечивать себя водой. Но у миссий в дальний космос не будет такой возможности, пока они будут находиться в пути.
Чтобы обеспечить такого рода миссии водой, доктор Эммануил Детсис и его коллеги разрабатывают программу BIOWYSE. Этот проект начался как исследование способов хранения пресной воды в течение длительных периодов времени, отслеживания её в режиме реального времени на наличие признаков загрязнения, очистки её ультрафиолетовым светом (а не химикатами) и использования по мере необходимости.
В результате появилась автоматизированная машина, которая могла выполнять все эти задачи. Как объяснил доктор Детсис:
“Мы хотели создать систему, в которой вы можете получить всё в одном, от хранения воды до предоставления её для питья. Это означает, что вы храните воду, вы можете контролировать биологическое загрязнение, вы можете дезинфицировать её, если нужно, и, наконец, вы доставляете её в чашку для питья… Когда кто-то хочет пить, вы просто нажимаете кнопку. Это как кулер для воды”.
В дополнение к мониторингу хранимой воды, система BIOWYSE также способна анализировать влажные поверхности внутри космического корабля на наличие признаков загрязнения. Это важно, поскольку в закрытых системах, таких как космические корабли и космические станции, повышается влажность, что может привести к накоплению воды в нечистых областях.
“Система разработана с учётом будущих сред обитания. Будь то космическая станция вокруг Луны или полевая лаборатория на Марсе”, – добавил доктор Детсис.
Проект TIME SCALE позволит перерабатывать воду и питательные вещества для выращивания растений. Этот проект курирует доктор Анн-Ирен Киттанг Йост из Центра междисциплинарных исследований в космосе (CIRiS) в Норвегии.
Эта система мало чем отличается от Европейской модульной системы культивирования (EMCS) или системы Biolab, которые были отправлены на МКС в 2006 и 2018 годах (соответственно) для проведения биологических экспериментов в космосе. Черпая вдохновение из этих систем, доктор Йост и её коллеги создали “оранжерею в космосе”, которая могла бы выращивать растения и следить за их здоровьем. Как она выразилась:
“Мы нуждаемся в современных технологиях для выращивания продуктов питания для будущих космических исследований на Луне и Марсе. Мы взяли (ECMS) в качестве отправной точки для определения концепций и технологий, чтобы узнать больше о выращивании культур и растений в условиях микрогравитации”.
Как и его предшественники, Biolab и ECMS, прототип TIME SCALE использует вращающуюся центрифугу для имитации лунной и марсианской гравитации и измеряет влияние, которое это оказывает на поглощение растениями питательных веществ и воды. Эта система также может быть полезна здесь, на Земле, позволяя теплицам повторно использовать питательные вещества и воду, а также предоставляет более продвинутые сенсорные технологии для мониторинга здоровья и роста растений.
Прототип теплицы предназначенной для обеспечения астронавтов едой. Авторы и права: University of Arizona.
Подобные технологии будут иметь решающее значение, когда придёт время колонизировать Луну, Марсе и открыть путь ряду миссий в дальнем космосе. В ближайшие годы, благодаря проекту Артемида, НАСА планирует вернуться на Луну, что станет первым шагом в программе “устойчивого исследования Луны”.
Кроме всего прочего НАСА планирует создать орбитальную станцию (“Лунные Врата”), а также инфраструктуру на поверхности (Базовый Лагерь Артемиды) нашего спутника, необходимую для поддержания постоянного присутствия человека на Луне. Точно такая же хема будет использоваться и для миссий к Марсу.
Во всех случаях аванпосты должны быть относительно самодостаточными, поскольку миссии по пополнению запасов не смогут достичь их в течение нескольких часов, как в случае с МКС.
Имея технологии, которые могут гарантировать, что питьевая вода безопасна, чиста и стабильна, а растения можно выращивать на постоянной основе, аванпосты и миссии в дальнем космосе смогут достичь уровня самообеспеченности и будут меньше зависеть от Земли.
Источник: universetoday.ru