Nếu loài người sẽ trở thành một loài xa xôi và liên hành tinh, một trong những điều quan trọng nhất sẽ là khả năng của các phi hành gia nhìn thấy nhu cầu của họ một cách độc lập. Dựa vào các lô 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 làm việc để tạo ra các công nghệ cho phép các phi hành gia cung cấp thức ăn, nước và không khí dễ thở cho riêng họ.
Cuối cùng, 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 biết đến như là Mô-đun tự động sinh học quỹ đạo, thiết bị này cho phép các nhà máy được trồng và canh tác trong không gian và có thể hướng tới Trạm vũ trụ quốc tế (ISS) trong những năm tới.
Kể từ khi bắt đầu Thời đại vũ trụ, nhiều thí nghiệm đã được tiến hành chứng minh làm thế nào thực vật có thể được canh tác trong điều kiện vi trọng lực. Tuy nhiên, những nghiên cứu này đã được thực hiện bằng cách sử dụng nhà kính nằm trong các khoang sống của các trạm quỹ đạo và liên quan đến những hạn chế đáng kể về 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 Hệ thống điều khiển và Điện tử vô tuyến Tomsk (TUSUR), Viện Hóa học Dầu khí và Viện nghiên cứu Nông nghiệp và Than bùn Siberia.
Như Mitchsei Yakovlev, người đứng đầu Trường công nghệ sản xuất tiên tiến TPU, đã giải thích trong một bản phát hành của TPU News:
Hiện tại chúng tôi đang chuẩn bị một ứng dụng cho thí nghiệm và làm việc thông qua các giải pháp thiết kế và kỹ thuật sơ bộ. Năm 2020, chúng ta nên hoàn thành ứng dụng và nộp nó. Sau đó, một hội đồng điều phối sẽ đánh giá mức độ phù hợp và tầm quan trọng của nó. Nó có xu hướng mất một năm rưỡi từ khi áp dụng cho đến khi bắt đầu thử nghiệm, vì vậy chúng tôi hy vọng 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 tăng trưởng thực vật, thủy canh chuyên dụng, tưới tự động và các giải pháp thu hoạch. Hiện tại, TPU đang xây dựng một khu vực thử nghiệm mới để họ có thể mở rộng sản xuất trên nhà kính thông minh.
Yakovlev cho biết, tại Tomsk, chúng tôi sẽ tiến hành các nghiên cứu liên ngành và giải quyết các vấn đề được áp dụng trong lĩnh vực agrobiophotonics. Đồng thời, nhóm nghiên cứu bao gồm các nhà khoa học từ Tomsk, Moscow, Vladivostok và các đối tác quốc tế đến từ Hà Lan chuyên về các khu phức hợp khí hậu trong đó có một người đến từ Đại học Wageningen.
Cuối cùng, Yakovlev và các đồng nghiệp của mình 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 kết nối với ISS. Họ cũng chỉ ra rằng mô-đun sẽ chứa diện tích canh tác rộng 30 mét vuông (~ 320 ft²) và nó sẽ có dạng hình trụ. Như Yakolev đã chỉ ra, điều này sẽ cho phép mô-đun được quay lên 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 xung quanh trục của nó. Chúng tôi cũng hy vọng 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 diện trên Mặt trăng và Sao Hỏa, trải nghiệm tương đương với khoảng 16,5% và 38% trọng lực Trái đất (0,1254 g và 0.3794 g), tương ứng. Hiện tại, vẫn chưa biết thực vật có thể phát triển tốt như thế nào trên cơ thể và nghiên cứu về hiệu quả đó vẫn còn ở giai đoạn sơ khai. Do đó, thông tin được cung cấp bởi mô-đun này có thể chứng minh rất hữu ích nếu và khi các kế hoạch cho một thuộc địa mặt trăng và / hoặc sao Hỏa được thực hiện.
Thiết kế và kỹ thuật đi vào mô-đun cũng sẽ tính đến các loại điều kiện có trong không gian, chẳng hạn như bức xạ mặt trời và vũ trụ và cực đoan về nhiệt độ. Ngoài ra, mô-đun sẽ điều tra những loại cây trồng 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 vi trọng lực. Chúng tôi cung cấp nhiều loại rau diếp, tỏi tây, húng quế và các loại cây trồng khác để trồng trọt trong mô-đun.“
Ba thí nghiệm TPU gần đây đã được phê duyệt để vận chuyển đến ISS và sẽ được thực hiện vào cuối năm nay. Chúng bao gồm một thiết bị có khả năng in vật liệu composite 3D, vỏ cho một loạt các vệ tinh và lớp phủ nanocompozit đa lớp sẽ được áp dụng cho các cửa sổ ISS để bảo vệ chống lại các tác động của micrometoid (Peresvet). Việc thực hiện của họ sẽ bắt đầu vào cuối năm nay và năm 2021.
