Космические оранжереи - история, настоящее, будущее

Автор lev53, 29.10.2013 11:01:20

« предыдущая - следующая »

0 Пользователей и 1 гость просматривают эту тему.

lev53

Уважаемые коллеги!
Один из вопросов космонавту Сергею Николаевичу Рязанскому (о микрооранжерее  "Лада") навеял тему, которая, кажется, ещё не обсуждалась специально на форуме (прежде, чем решиться её открыть - поискал на форуме, нашёл 110 ссылок, но все разрозненные и в разных темах, в основном "марсианских"). Прошу великодушно извинить, если это не так.
Думаю, ни у кого не вызывает возражений, что одним из решающих факторов организации длительных полётов за пределы околоземной орбиты, создания баз на Луне, Марсе, является создание замкнутых экосистем. Воздух, вода и продукты - определяющая величина для стартовой и особенно, конечной массы корабля и посадочного модуля.
В трудах К.Э Циолковского, "Звезде КЭЦ" А. Беляева оранжереи были описан достаточно подробно. С.П. Королёв также считал этот вопрос принципиальным.
Если не ошибаюсь, первые семена растений на орбите - Второй корабль-спутник (1960), на пилотируемом корабле - "Восток-5" (1963), опыты с хлореллой - "Союз-9" (1970), первая отечественная" оранжерея" на орбите - "Оазис-1М" ("Салют-1, 1971), вторая- "Оазис-2" ("Союз-13", 1973). Затем - "Вазоны", следующие "Оазисы", "Биос", "Гравистат", "Светоблок" на "Салютах", "Свет" на "Мире", биоблоки на "Бионах", наконец, микрооранжерея "Лада" (в одном источнике - "Лада-8") на МКС. Вероятно, что-то пропустил.
Но такое впечатление, что за 40 лет почти ничего не изменилось. Всё тот же горох., пеналы размером с сумку, карликовые резервуары.  И, главное - очень скромное место в программах научных исследований. А почему?  Да, растениям пока не очень нравится невесомость, и путь к гигантским помидорам и клубнике оказался сложнее. И что? Тупик навсегда? Не будут цвести яблони на Марсе и не станет любимым местом отдыха на орбитальной станции оранжерея размером хотя бы с огородную теплицу?
Предлагаю обсудить, чего реально достигла и какие позиции "застолбила" космическая биология - именно растениеводство - за всю историю космонавтики (советской, российской, мировой), какие проблемы не удалось преодолеть и поговорить о них, ну, и хотя бы немного помечтать о перспективах "космических садов и огородов"!
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".

SFN

Оранжереи большого размера будут очень дороги. Пока необходимости в питании космонавтов с собственных грядок нет, эксперименты с тем же успехом можно проводить в микромодулях.

А помечтать можно. На форуме особый интерес к космическим оранжереям имеет Кенгуру. Сейчас обсуждается его перспективный проект - сферическая оранжерея с фермой.

pkl

Цитатаlev53 пишет:
Но такое впечатление, что за 40 лет почти ничего не изменилось. Всё тот же горох., пеналы размером с сумку, карликовые резервуары. И, главное - очень скромное место в программах научных исследований. А почему? 
Вероятно, потому, что экспедицию на Марс и лунную базу отложили в долгий ящик. Соответственно, нет необходимости в определённых технологиях. И оранжереям ещё повезло! ЯРДы вообще загнулись, а с искусственной гравитацией и не начинали.
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Выход из колыбели В БУДУЩЕМ может возникнуть только в случае конфликта цивилизаций. А. Семёнов (с)

SFN

С искгравитецией как раз начинали, но загнулось. ЯРД в разнообразных видах на слуху. А про тихую кропотливую работу по созданию микрогравитационного растениеводства вспоминают редко.

Статья в НК 2002 №1 Оранжерея для МКС «Космические агрономы» готовятся к посевной

 Скрытый текст:
М.Побединская, «Новости космонавтики».
Фото ИМБП

Валерий Корзун и Сергей Трещёв с постановщиками
эксперимента «Лада-1».

   19 ноября в ЦПК им. Ю.А.Гагарина прошла тренировка участников предстоящей 5-й основной экспедиции на МКС Валерия Корзуна и Сергея Трещёва по эксперименту «Растения-2» (другое обозначение эксперимента - «Лада-1», по названию исследовательской оранжереи «Лада», которую планируется установить на борту МКС). Космонавты знакомились с оборудованием, целями и задачами эксперимента, постановщиками которого являются специалисты Института медико-биологических проблем.
   Это будет первый долговременный биологический эксперимент на борту МКС. В полете планируется провести посев семян и культивирование салатных растений в течение 30 суток, причем экипаж сможет на борту использовать растения в качестве пищевой добавки к рациону питания.
   Интерес к экспериментам по выращиванию растений в условиях космического полета возник одновременно с первыми полетами человека в космос. Создание оранжерей на борту КА при длительных космических полетах, в т.ч. и межпланетных, позволит выращивать растения, необходимые для обеспечения нормального рациона питания человека, а также для получения кислорода. Наличие растений на борту необходимо и для психологической поддержки экипажей, оторванных от привычной земной среды обитания, - оранжерея является «кусочком Земли» в космосе. Так, в ходе выполнения экспериментов в оранжерее «Свет» на борту ОК «Мир» космонавты высказывали пожелание, чтобы была предусмотрена возможность постоянного визуального наблюдения за растениями и контакта с ними с целью психологической разгрузки.
   При проведении экспериментов на «Мире» были достигнуты значительные успехи в области космической биологии растений - была показана возможность нормального развития и репродукции в условиях невесомости.
   Оранжерея «Свет» была установлена в модуле «Кристалл» в 1990 г., в ней проведено семь экспериментов по выращиванию растений общей длительностью около 600 суток.

Аппаратура «Лада-1».

   В экспериментах «от семени до семени» получены «космические» семена у пшеницы сорта «Апогей» и у листовой горчицы Brassica rapa. Полученные в условиях космоса семена этих растений оказались жизнеспособными, после посадки в оранжерею «Свет» на борту ОК «Мир» они проросли и дали нормальные растения. Удалось получить и второе поколение «космических» семян у растений пшеницы «Апогей» в эксперименте «Оранжерея-5» (март-июнь 1999 г., ЭО-27), что имеет большое значение для дальнейшего развития исследований в области создания систем жизнеобеспечения космических экипажей. В ходе эксперимента «Оранжерея-6» в мае-июне 2000 г. (ЭО-28) удалось вырастить на борту станции «Мир» салатные растения.
   При проведении экспериментов по выращиванию растений в оранжерее «Свет» была разработана технология культивирования растений, позволяющая компенсировать изменения физических условий среды в невесомости и обеспечить растения всем необходимым для их нормального роста и развития. (Подробности о серии экспериментов «Оранжерея» на борту ОК «Мир» - в НК №2, 1999 г. с.8; №4, 1999 г. с.24; №7, 2000 г. с.11).
   Проведенные на «Мире» эксперименты не только позволили получить новые данные о росте и развитии растений в условиях космического полета, но и выявили ряд моментов, которые будут учитываться в будущем при культивировании растений на борту МКС:

   • требуется дальнейшая разработка методов и оборудования для регулирования водно-воздушного режима для условий микрогравитации;
   • необходимо предусмотреть постоянный контроль за содержанием этилена в воздухе станции, так как его концентрация является важным фактором при культивировании растений;
   • требуется разработка способов более оперативного получения текущей информации по мониторингу среды обитания растений.

Эксперименты с оранжереей «Свет» на станции «Мир»
показали перспективность данного направления космической
биологии.

   Космонавты высказывали пожелание выращивать на орбите листовые овощные растения: их, в отличие от, например, пшеницы, можно употреблять в пищу прямо на орбите. Ожидается, что в ходе эксперимента «Растения-2» («Лада-1») будет получена информация, которая позволит оценить продукционные характеристики листовых овощных растений в невесомости, отработать агротехнические приемы, провести отбор наиболее перспективных культур для использования в дальнейшем в космических оранжерейных устройствах.
   Во время проведения серии экспериментов «Оранжерея» на борту «Мира» возник ряд вопросов, потребовавших дополнительных исследований. Так, например, было отмечена гибель проростков на ранних стадиях развития; у растений, выращенных в условиях космического полета, наблюдалось изменение состава минеральных элементов. Исследователи предположили, что причиной тому могла быть переувлажненность заменителей почвы, применяемых в космических оранжереях, ведь особенности влагопереноса в условиях невесомости изучены мало. В целях правильного выбора заменителей почвы и режима полива для оранжерейной установки «Лада» были необходимы опережающие исследования в условиях космического полета. Поэтому эксперимент «Растения-2» предварялся экспериментом «Массоперенос», выполненным 26-27 июня 2001 г. в ходе экспедиции МКС-2 с целью изучения особенностей влагопереноса в заменителях почвы в условиях микрогравитации. В устройстве «Экспериментальная кювета», разработанном с учетом особенностей конструкции оранжереи «Лада», изучалась динамика капиллярной пропитки влаги в заменителе почвы (торговая марка «Турфейс»), что позволило рассчитать алгоритм полива растений на борту.
   Новая космическая оранжерея «Лада» для МКС создана с учетом опыта эксплуатации оранжереи «Свет». Следует отметить, что к оборудованию, разрабатываемому для этапа развертывания МКС, предъявляются жесткие требования по ограничению времени работы космонавтов, массы и энергопотребления. Эти требования учитывались разработчиками новой оранжереи - Институтом медико-биологических проблем и Лабораторией космической динамики (г.Логан, штат Юта, США) - при создании «Лады».
   В США создаются несколько оранжерейных устройств для использования на МКС (BPS - Biomass Production System, PRU - Plant Research Unit и другие). Они обладают системами контроля температуры, влажности и этилена в атмосфере, но эти устройства сложные, дорогие и нуждаются в ресурсах, которых не будет на МКС в течение ряда лет. Работа с оранжереей «Свет» на борту «Мира» продемонстрировала, что эксперименты могут быть успешно проведены при помощи простой, надежной и недорогой аппаратуры, что актуально в период развертывания станции. Оранжерея «Лада» обеспечит получение данных и разработку методик, которые необходимы для гарантированного успеха экспериментов, планируемых для проведения в более сложных оранжерейных устройствах.
   «Лада» по габаритам примерно в четыре раза меньше оранжереи «Свет», потребляет около 60 Вт. Масса комплекта оборудования около 16 кг (незаправленного водой) и 21 кг (заправленного водой). Оранжерея «Лада» является системой модульного типа, в ее состав входят блок управления и блок выращивания растений, состоящий, в свою очередь, из соединенных с помощью зажимов блока освещения, листовой камеры и корневого модуля. Доставка оранжереи на борт МКС ожидается в июле 2002 г.

lev53

Большое спасибо за статью! А что, если попробовать собрать здесь антологию космических оранжерей и принципиальных результатов, полученных на них? Не думаю, что число базовых моделей сильно больше 10. А их история - это история экспедиций на орбитальных станциях (может быть, и не всех), кроме самых первых (тот же "Союз-13" и может быть, "Союз-12", если тринадцатый повторял его программу). При этом вряд ли каждая экспедиция на ОС привозила новую модель оранжереи.
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".

Старый

ЦитатаSFN пишет:
 На форуме особый интерес к космическим оранжереям имеет Кенгуру. Сейчас обсуждается его перспективный проект - сферическая оранжерея...
...в вакууме. :)
1. Ангара - единственный в истории мировой космонавтики случай когда новая ракета по всем параметрам хуже старой. (с) Старый Ламер
2. Всё что связано с Ангарой подчинено единственной задаче - выкачать из бюджета и распилить как можно больше денег.
3. Чем мрачнее реальность тем ярче бред.

pkl

ЦитатаSFN пишет:
С искгравитецией как раз начинали, но загнулось. ЯРД в разнообразных видах на слуху. А про тихую кропотливую работу по созданию микрогравитационного растениеводства вспоминают редко.
Всё, что делается - это совершенно несерьёзно. Кроме, может, ядерного буксира, который ни разу ни ЯРД.

По сабжу же - я уже лет 20 мечтаю про специализированный оранжерейный модуль. :(
Вообще, исследовать солнечную систему автоматами - это примерно то же самое, что посылать робота вместо себя в фитнес, качаться.Зомби. Просто Зомби (с)
Выход из колыбели В БУДУЩЕМ может возникнуть только в случае конфликта цивилизаций. А. Семёнов (с)

lev53

Уважаемые коллеги!
Если знаете, подскажите, с чем было связано повышенное содержание в атмосфере ОС "Мир" этилена, обладающего фитотоксическим действием, негативно влиявшим на результаты экспериментов с растениями (хотя бы причины - биогенные, техногенные, неизвестные)?
Влияет ли как-то этилен в концентрациях 0,3 - 1,8мг/м3 на организм человека?
Решён ли как-то этот вопрос на МКС или он был специфичен только для "Мира"?
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".

Старый

Цитатаlev53 пишет:
Уважаемые коллеги!
Если знаете, подскажите, с чем было связано повышенное содержание в атмосфере ОС "Мир" этилена, обладающего фитотоксическим действием, негативно влиявшим на результаты экспериментов с растениями (хотя бы причины - биогенные, техногенные, неизвестные)?
Влияет ли как-то этилен в концентрациях 0,3 - 1,8мг/м3 на организм человека?
Решён ли как-то этот вопрос на МКС или он был специфичен только для "Мира"?
Не этилена а этиленгликоля. 
Из антифриза заправленого в систему терморегулирования. 
1. Ангара - единственный в истории мировой космонавтики случай когда новая ракета по всем параметрам хуже старой. (с) Старый Ламер
2. Всё что связано с Ангарой подчинено единственной задаче - выкачать из бюджета и распилить как можно больше денег.
3. Чем мрачнее реальность тем ярче бред.

Антикосмит

Этиленгликоль и для людей опасен. А этилен для растений обладает гормональной активностью и стимулирует разные процессы: от плодоношения, до ускоренного созревания плодов
Сойдет

lev53

Извините, если я ошибся, но в диссертационной работе http://medical-diss.com/medicina/ontogenez-reproduktsiya-i-metabolizm-vysshih-rasteniy-v-usloviyah-kosmicheskogo-poleta неоднократно упоминается именно этилен.
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".

Старый

Цитатаlev53 пишет:
Извините, если я ошибся, но в диссертационной работе http://medical-diss.com/medicina/ontogenez-reproduktsiya-i-metabolizm-vysshih-rasteniy-v-usloviyah-kosmicheskogo-poleta неоднократно упоминается именно этилен.
Для медика невелика разница как правильно называется компонент антифриза.
1. Ангара - единственный в истории мировой космонавтики случай когда новая ракета по всем параметрам хуже старой. (с) Старый Ламер
2. Всё что связано с Ангарой подчинено единственной задаче - выкачать из бюджета и распилить как можно больше денег.
3. Чем мрачнее реальность тем ярче бред.

lev53

"...Идём через тернии. Полёт нормальный".

Антикосмит

ЦитатаСтарый пишет:
Цитатаlev53 пишет:
Извините, если я ошибся, но в диссертационной работе http://medical-diss.com/medicina/ontogenez-reproduktsiya-i-metabolizm-vysshih-rasteniy-v-usloviyah-kosmicheskogo-poleta неоднократно упоминается именно этилен.
Для медика невелика разница как правильно называется компонент антифриза.
Не-а. В автореферате все точно. Медики химию штудируют будь здоров. А путей поступления масса: и растения его выделяют, и, возможно, человек, может полиэтилен фонил какой.
Сойдет

Старый

ЦитатаАнтикосмит пишет:
Не-а. В автореферате все точно. Медики химию штудируют будь здоров.
Вы хотели сказать "когдпато штудировали"? ;)
Цитата А путей поступления масса: и растения его выделяют, и, возможно, человек, может полиэтилен фонил какой.
А поглотитель не поглощал... :)
1. Ангара - единственный в истории мировой космонавтики случай когда новая ракета по всем параметрам хуже старой. (с) Старый Ламер
2. Всё что связано с Ангарой подчинено единственной задаче - выкачать из бюджета и распилить как можно больше денег.
3. Чем мрачнее реальность тем ярче бред.

Антикосмит

02.11.2013 14:16:08 #15 Последнее редактирование: 02.11.2013 14:19:50 от Антикосмит
Автореферат читай, Старый! Там все написано. Не стоял там на поглотителе блок окисления легких углеводородов. Хорошо еще концентрацию метана не приводили...

ЦитатаБыла высказана гипотеза о возможном влиянии на растения в условиях космического полета этилена, который мог накапливаться в атмосфере OK «Мир», поскольку очистка воздуха станции в штатном режиме проводилась лишь с помощью сорбционных фильтров, которые не поглощали низкомолекулярные углеводороды.

Сойдет

SFN

Этилен очень важный для растений газ. Ускоряет созревание плодов. По жизни когда видите "бананы газованные" - знайте, что их обработали этиленом (были зеленые - стали желтые).
Поэтому, когда проводили опыты на ОПС и получили разницу в результатах с контролем на земле, то возникла мысль что кроме невесомости влияет еще этилен. Помнится, проводили дополнительный контроль с добавлением этилена в атмосферу оранжереи.

lev53

ЦитатаАнтикосмит пишет:
В автореферате все точно. Медики химию штудируют будь здоров.
Спасибо от лица медиков, в т.ч. написавших 1-2 автореферата :-) И всё же - неужели причина осталась невыясненной?
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".


lev53

В смысле - кто преимущественно выделяет - люди, сами растения, материалы, система терморегулирования, ещё что-то...
"...Идём через тернии. Полёт нормальный".