Ученые Томского политехнического университета вместе с коллегами из вузов и академических институтов Томска работают над масштабным проектом по созданию так называемой «орбитальной теплицы» — автономного модуля, в котором можно будет выращивать различные растения в условиях космоса. Томские политехники рассчитывают, что эта разработка войдет в Долгосрочную программу экспериментов на МКС.

По словам директора Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ Алексея Яковлева, еще одним перспективным направлением космических экспериментов станет комплексный проект «Создание орбитального биологического автоматического модуля». В настоящее время, по словам ученого, в ходе многочисленных орбитальных экспериментов уже установлена принципиальная возможность выращивания сельскохозяйственных растений в условиях микрогравитации. Однако все эти исследования проводились с размещением теплиц непосредственно в жилых отсеках орбитальных станций, и их конструкция имела множество ограничений и технологических барьеров, связанных со спецификой требований обитаемых космических модулей и крайне ограниченных площадей, выделяемых под теплицы.

Для масштабирования, отработки и совершенствования технологий выращивания значимых агрокультур ученые предлагают разработать специализированный автономный модуль — орбитальную теплицу. В команде проекта исследователи из ТПУ, ТГУ, ТУСУРа, Института химии нефти СО РАН и Сибирского научно-исследовательского института сельского хозяйства и торфа.

«Сейчас мы подготавливаем заявку на эксперимент, прорабатываем все технические решения конструкции, готовим эскизный проект. В 2020 году мы должны полностью подготовить заявку и подать ее. Далее ее будет рассматривать координационный совет, принимающий решение об актуальности и необходимости проекта. Практика показывает, что от заявки до старта самого эксперимента обычно проходит год-полтора, так что мы рассчитываем попасть в Долгосрочную программу и получить финансирование в 2021 году», — говорит Алексей Яковлев.

Эксперт добавляет, что создание «орбитальной теплицы» предполагает активное использование технологий, уже отработанных в smart-теплице Томского Политеха: «умного» освещения, ускоряющего рост растений, специальных гидропонных установок для выращивания растений, автоматического режима полива и сбора урожая и других. При этом сейчас томский полигон находится на реконструкции, предполагающей расширение возможностей «умной» теплицы.

«В Томске мы будем проводить междисциплинарные научные исследования и решать прикладные задачи в области агробиофотоники. При этом научный коллектив собрал не только ученых Томска, но представителей академических институтов Москвы, Владивостока и партнеров из Нидерландов, специализирующихся на климатических комплексах, в том числе из Вагенингенского университета. Что касается разработки «орбитальной теплицы», то мы предполагаем, что это будет автономный модуль, способный поставлять продукты питания для космонавтов и, при необходимости, пристыковаться к МКС через шлюз. Планируется, что площадь выращивания составит 30 м2. При этом его форма — цилиндрическая — должна помочь приспособиться к разным условиям гравитации, что позволит в далекой перспективе использовать его, например, на Луне или на Марсе. Показатель гравитации будет задаваться возможностью вращения модуля вокруг своей оси и скоростью вращения. Также мы рассчитываем, что модуль будет выполнен из гибкого материала для возможности компактной сборки и автоматической орбитальной распаковки», — поясняет Алексей Яковлев.

В рамках проекта ученые планируют решить ряд важных технологических задач: окончательно выбрать тип конструкции, создать системы автоматизации корпусных элементов, радиационной защиты, теплозащиты, энергоснабжения, освещения, диагностики и так далее.

«Конструкция и технологические решения модуля должны учитывать воздействие внешних факторов космического пространства, естественное облучение от солнца, использование «умного» освещения, роботизированного механизма для сбора урожая, специальной системы полива и грунтоудержания растений. Еще один важный вопрос — выбор необходимых и наиболее подходящих агрокультур и их защита от возбудителей болезней растений в условиях микрогравитации. В настоящее время мы предлагаем для выращивания в модуле различные виды салатов и салатной капусты, лука-порея, базилика и других культур. И это лишь часть задач, прорабатываемых междисциплинарным коллективом ученых», — подчеркивает политехник.

Напомним, ранее стало известно, что в утвержденную программу экспериментов на МКС вошли проекты томских политехников: «3D-печать», «Пересвет», «Рой малых космических аппаратов (МКА)» и «Исследование воздействия динамических нагрузок на корпусные элементы модуля российского сегмента Международной космической станции с использованием многоуровневого динамического моделирования». Основные работы по ним начнутся в 2020 году.