Как мы будем жить на Луне?
Жилые постройки из реголита, оборудованные "лунным" садом, где можно выращивать помидоры и салаты. Добро пожаловать на Луну. Следующее десятилетие преподнесет нам много сюрпризов, а также много положительных результатов в области технологий для жителей Земли.
Экипаж Crew-1, вылетевший 16 ноября 2020 года из Космического центра имени Кеннеди, останется на Международной космической станции (МКС) около шести месяцев и за это время должен будет провести ряд экспериментов, которые могут улучшить жизнь не только на Земле, но и во время будущих миссий по лунной колонизации.
Астронавтам предстоит следить за некоторыми растениями редиса и ухаживать за ними, изучать их рост в условиях микрогравитации. Производство продуктов питания в космосе будет ключом к возможности жить вдали от низкой околоземной орбиты. На самом деле будущее не вокруг Земли, а вокруг Луны и на Луне. Салат, шпинат, морковь, помидоры, зеленый лук, редис, перец, клубника, капуста и зелень - это продукты, определенные на борту МКС в качестве возможных сельскохозяйственных культур в будущем на Луне и Марсе.
3D-принтеры для строительства лунной космической базы
На Луне 3D-принтеры смогут использовать лазерные технологии и наземную пыль для производства структурных компонентов для будущих космических баз на месте. Лунный реголит можно "распечатать": эксперименты, проведенные итальянской командой, показали, что это возможно.
Архитектура системы, предполагающая использование энергоэффективных лазерных источников, должна быть простой и функциональной, чтобы можно было перейти от лабораторного прототипа к системе для реального применения. Наземные технологические разработки, такие как 3D-принтеры и производство добавок, применяемых к космическим элементам, таким как лунный реголит, могут не только внести значительный вклад в новые лунные миссии, но и помочь понять, как лучше управлять наземными ресурсами.
Недавнее европейское исследование, спонсируемое ЕКА, показало, что мочевина может сделать смесь для создания лунного бетона более работоспособной, прежде чем затвердеть и принять окончательную жесткую форму для будущих лунных мест обитания. Добавление мочевины в смесь лунного геополимера, цементно-подобного строительного материала, работает лучше, чем другие распространенные разбавители, такие как нафталин или поликарбоксилат, для уменьшения количества необходимой воды. Смесь, полученная на 3D-принтере, оказалась более прочной и сохранила хорошую обрабатываемость - свежий образец можно было легко формовать и сохранять свою форму, если он подвергался воздействию веса, в десять раз превышающего его собственный.
Жизнь на Луне
Демонстрация способности безопасно отправляться на Луну и возвращаться с нее, а также постоянное проживание на нашем спутнике - это два совершенно разных аспекта. Жизнь на Луне влечет за собой, как можно догадаться, рождение жилых единиц, способных поддерживать себя вне атмосферы, которая действует как защитный барьер, а также обеспечивает нас воздухом для дыхания.
На Луне необходимо будет все заново изобрести: первые астронавты будут фермерами, рабочими, техниками, машинистами, плотниками, они будут работать, чтобы производить то, что мы никогда не производили на Земле, начиная с домов, где вы можете жить в безопасности, транспорта, способного обеспечить не только связи между Землей и Луной, а также между Луной и Вратами лунной базы. Можно было представить, что Луна станет своего рода большой строительной площадкой, промышленной зоной, где будут производиться как технологическая часть, так и пропитание для выживания.
Наш спутник, имеющий одну шестую часть земной гравитации и отсутствие атмосферы, также позволит ему стать своеобразной стартовой базой, космическим портом для выхода на Марс. Для запуска космического полета с Луны потребовалось бы меньше энергии, чем на Земле. Поэтому мы уже можем себе представить, что все космические миссии по исследованию нашей Солнечной системы могут начинаться с нашего спутника.
Сад в космосе
Несмотря на то, что лунную и марсианскую почву невозможно возделывать, изучается и экспериментируется возможность строительства небольших огородов на месте с использованием гидропонной обработки почвы.
Гидропонное выращивание - это выращивание растений без земли, т.е. без почвы и благодаря воде, в которой растворяются подходящие питательные вещества, благодаря чему растения растут быстро и здоровыми. Другими словами, это выращивание растений в воде.
Целью является воспроизведение в космосе высококачественной пищи в небольшой среде, действительно экстремальной и враждебной, тщательно измеряя ресурсы, задействованные в процессе роста, и в то же время имея возможность удаленно анализировать состояние здоровья растений.
Veggie - так называется космическая оранжерея-сад, установленная в начале 2014 года на борту МКС и принятая во всем мире как беспрецедентная новинка, вызвавшая большой энтузиазм и породившая важные ожидания на будущее. Проект стартовал в апреле 2014 года, когда прототип теплицы Veg-01 был отправлен на МКС в капсуле Dragon. Среди растений, входящих в состав овощного сада-теплицы, мы также находим циннию, которая, помимо того, что является прекрасным цветком мексиканской пустыни, является первым цветком в космосе.
В конструкции теплицы Veggie была установлена специальная система для обеспечения растений водой, светом и питательными веществами. Система состоит из герметичной ростовой камеры, освещенной специальными светодиодными лампами, излучающими красную, зеленую и синюю частоты, которые являются наиболее эффективными для стимулирования роста растений. Теплица выглядит как своеобразная подушка, надутая воздухом, способная расти в высоту вместе с растениями. Благодаря этим элементам и заботе астронавтов Скотта Келли из NASA и Тимоти Пика из ЕКА, растения процветали и приносили плоды.
Благодаря программе Veggie астронавты смогли вырастить и впервые даже съесть свежий салат, выращенный в их теплице. Пространственная оранжерея, основание которой составляет примерно 30 × 36 сантиметров, имеет складные стенки, которые позволяют ей увеличивать объем по мере роста саженцев. Почва представляет собой субстрат на основе инертной глины.
Самый первый салат-латук, выращенный в условиях микрогравитации в 2014 году, однако, был заморожен и отправлен обратно на Землю, так как перед употреблением необходимо было провести тщательный анализ. Первый цикл экспериментов показал, что овощ не заражен и действительно абсолютно съедобен. Сама NASA с удовлетворением прокомментировала результаты, заявив, что в целом эти растения чище, чем в супермаркете.
С 10 по 19 июля 2020 года Национальным агентством новых технологий, энергетики и устойчивого экономического развития ENEA был разработан экспериментальный проект Virtual Greenhouse Experimental Lunar Module (V-GELM). Помимо ENEA, в проекте также участвовали Межведомственный центр восстановления территорий и окружающей среды (CITERA) и университеты Сапиенца в Риме и Университет Тускии. Проект предусматривал строительство высокотехнологичного сада для выращивания микрорастений на Луне, в космических полетах дальнего действия и в других экстремальных условиях, например, в полярных регионах Земли.
Высокотехнологичный огород был создан внутри специальной "теплицы иглу", предназначенной для выдерживания очень низких температур в Исследовательском центре Касачча, с использованием инновационных гидропонных технологий выращивания и виртуальных экспериментов для поддержания жизни астронавтов во время будущих дальних полетов. В частности, это наземная система культивации с рециркуляцией воды без использования пестицидов и агрофармацевтических препаратов, способная гарантировать членам экипажа, участвующим в космических полетах, высокое качество свежих продуктов питания и правильное питание, не забывая при этом о психологическом преимуществе выращивания растений в условиях ограниченной среды, например, в будущих внеземных базах или даже в экстремальных условиях, например, в жарких и холодных пустынях.