Если люди хотят путешествовать в отдаленные места в космосе, такие как Луна или Марс, им понадобятся способы жить в течение длительных периодов времени. И одна из ключевых задач в этой области заключается в том, как получить безопасную пищу и воду для еды и питья вдали от Земли.

На Международной космической станции (МКС) астронавты могут получать запасы с Земли с грузовыми космическими кораблями, посещающими космическую станцию, для чего требуется всего шесть часов. Но время в пути до Марса - минимум восемь месяцев. И если вы находитесь на Красной планете, вам нужно учиться идти в одиночку.

Ученые работали над решением этой проблемы. Они искали способы для астронавтов производить свою чистую воду и выращивать свою еду. И что не менее важно, они гарантируют, что любой риск заражения будет уменьшен, чтобы астронавты были как можно более безопасными и здоровыми в длительных миссиях.

Чистая вода

Питьевая вода - это то, что многие из нас принимают на Земле как должное, но в космических полетах ее трудно найти. МКС рециркулирует большую часть отработанной воды с использованием химикатов, но все еще полагается на значительные поставки воды с Земли, чтобы предоставить своим астронавтам доступ к чистой воде.

Проект под названием BIOWYSE надеялся найти решение проблемы воды для длительных миссий. В рамках проекта были рассмотрены способы хранения воды в течение длительных периодов времени, мониторинга ее в режиме реального времени на предмет загрязнения микробами, а затем дозирования чистой питьевой воды по мере необходимости путем дезактивации воды ультрафиолетовым светом, а не химикатами.

«Мы хотели создать систему, в которой вы можете взять ее от А до Я, от хранения воды до предоставления ее для питья», - сказал доктор Эммануил Детсис, координатор BIOWYSE.

Конечным результатом была полностью автоматизированная машина, которая могла выполнять все эти задачи. «Когда кто-то хочет пить воду, он нажимает кнопку», - сказал доктор Детсис. Вода проверяется, дезактивируется при необходимости, затем доставляется. «Это как кулер для воды», - сказал он.

Аппарат также может анализировать образцы с влажной поверхности внутри космического корабля, чтобы определить, не были ли они загрязнены и опасны ли для космонавтов. «В закрытой среде обитания у вас начинает расти влажность, и у вас могут быть грязные углы или участки», - сказал доктор Детсис. «Таким образом, мы разработали что-то, что могло бы быстро проверить эти области».

В рамках проекта был разработан прототип этой машины на Земле, длиной около метра, с идеей что на МКС можно будет использовать меньшую версию.

«Система разработана с учетом будущих сред обитания», - сказал доктор Детсис. «Космическая станция вокруг Луны или полевая лаборатория на Марсе в ближайшие десятилетия. Это места, где вода могла бы находиться там за некоторое время до прибытия экипажа».

Самодостаточность

Водe трудно найти, но она не редкость в солнечной системе. У Луны и Марса есть лед, который теоретически можно превратить в питьевую воду. Но более трудной перспективой для самообеспечения является пища - любую пищу для космонавтов необходимо доставлять с Земли.

Есть некоторые развивающиеся идеи того, как выращивать еду без постоянных миссий c пополнением запасов. В течение нескольких лет на МКС астронавты использовали такие машины, как Европейская модульная система культивирования (EMCS), запущенная в 2006 году, для исследования роста таких растений, как салат. Затем ECMS была заменена аналогичной машиной под названием Biolab в 2018 году.

Доктор Анн-Ирен Киттанг Йост из Центра междисциплинарных исследований в космосе (CIRiS) в Норвегии была координатором проекта, который рассматривал способы разработки новой системы выращивания растений, которые можно безопасно употреблять в пищу в космосе. Когда доктор Киттанг Йост начала проект, EMCS уже десять лет находился в космосе, и пришло время его обновить, говорит она.

«Мы нуждаемся в современных технологиях для выращивания продуктов питания для будущих космических исследований Луны и Марса».

Главная цель заключалась в том, чтобы разработать метод рециркуляции воды и питательных веществ внутри будущей машины для культивирования, а также более легкий мониторинг состояния растений, чтобы разработать идею «теплицы» в космосе.

Мы предусматривали машину, которая имела бы большее пространство для выращивания растений, чем EMCS размером с чемодан, с большей функциональностью. «Мы создали прототип, демонстрирующий, что мы можем перерабатывать питательные вещества и выращивать там салат», - сказала доктор Киттанг Йост. «Мы могли бы выращивать их и контролировать содержание питательных веществ в воде. Мы доказали эту концепцию».

Как и в случае с Biolab, прототип ECMS был разработан с использованием центрифуги для моделирования гравитации на Луне и Марсе, например, для измерения поглощения растениями питательных веществ или воды. Такие идеи могут быть полезны не только для космических путешествий, но и для людей на Земле. «Важно найти синергию с проблемами, которые у нас есть», - сказала доктор Киттанг Йост. Это включает в себя поиск способов повторного использования питательных веществ и воды в наших собственных теплицах, например, путем улучшения сенсорных технологий и разработки более совершенных способов мониторинга питательных веществ и здоровья растений.

Миры

Для того, чтобы путешествовать и даже жить в таких мирах, как Луна и Марс, такие технологии будут иметь решающее значение, позволяя астронавтам быть самодостаточными, когда они находятся далеко от Земли. И очень важно убедиться, что любая вода, хранящаяся в этих местах, обеззаражена и безопасна для питья.

«Это не будет похоже на МКС», - сказал доктор Детсис. «У вас не будет постоянного персонала. Будет период, когда лаборатория может быть пуста, в ней не будет персонала до тех пор, пока не прибудет следующая смена через три или четыре месяца (или дольше). Вода и другие ресурсы будут находиться там, и это может привести к накоплению микроорганизмов».

Доктор Киттанг Йост говорит, что с точки зрения производства безопасных продуктов питания, мы приближаемся к цели создания системы, которая может использоваться в будущих миссиях. «Мы совсем близко», - сказала она. «Конечно, это вызов. Но строительство теплицы должно быть осуществимо».