Недавно один из наших подписчиков прислал следующий вопрос:
Применяются ли на космических станциях растения для поддержания уровня кислорода? Насколько реалистично было бы полностью обеспечить космическую станцию или корабль кислородом при помощи растений?
На первый вопрос ответить очень легко — нет, растения для этих целей не применяются и, насколько мне известно, никогда не применялись. В целом идея обеспечения космической станции или корабля кислородом за счёт фотосинтеза выглядит логично, но в реальности труднореализуема.
Расчеты показывают, что требуется примерно 10 000 листьев, чтобы путём фотосинтеза обеспечить одного человека кислородом. На МКС находится экипаж из 6 человек, т.е. понадобится примерно 60 000 листьев. Деревья на МКС вырастить негде, поэтому вероятнее всего эти листья должны расти на каких-то небольших растениях, типа, например помидоров.
На одном помидорном кусте в среднем 30 листьев, т.е. на МКС нужно будет где-то поставить 2000 горшков с помидорами. Марк Уотни из фильма «Марсианин» с его плантацией картошки нервно курит в сторонке.
Для фотосинтеза нужен свет, но солнечный свет очевидным образом использовать будет нельзя. Во-первых МКС только 50% времени находится на солнечной стороне, а во-вторых в МКС очень мало иллюминаторов и почти всегда они задраены. Внутрь МКС солнечный свет почти не поступает.
Можно использовать искусственное освещение, но это потребует дополнительной энергии, а кроме того, как-то нужно будет рассеивать и отводить тепло создаваемое осветительными элементами.
Также вода, почва и питательные вещества (удобрения) для растений также должны откуда-то браться, и я даже не говорю о том, что экипаж почти все время вместо научных экспериментов будет вынужден посвятить уходу за растениями.
Однако есть хорошая альтернатива. В 60-х годах прошлого века в СССР проводилась серия экспериментов БИОС-1, БИОС-2, БИОС-3, по созданию замкнутых экосистем. В ходе эксперимента БИОС-1 с помощью 20 килограмм хлореллы (зелёные водоросли) удалось полностью обеспечить человека кислородом, при этом аквариум с водорослями имел объем всего 8 кубометров.
В теории достаточно большая ферма с водорослями может удовлетворять потребности экипажа МКС или другой космической станции в кислороде. Последующие эксперименты, как в СССР, так и в США (Биосфера-1, Биосфера-2 и др.) показали принципиальную возможность создания закрытой экосистемы самообеспечивающей себя кислородом.
Внедрять резервуары с водорослями на МКС для обеспечения людей кислородом все же смысла не имеет. Земля достаточно близко и не составляет большого труда пополнить запасы кислорода с Земли, а перекладывать заботу о дыхании экипажа на растения, которые требуют тщательного ухода и могут погибнуть — это заведомое снижение надежности. Бак с хлореллой менее надежен, чем бак со сжатым кислородом. Но вот для длительных полётов к другим планетам, а также для потенциальных колоний на Марсе, Луне и т.п. водоросли могут стать действительно незаменимым восполняемым источником кислорода.
Авторы: к.т.н. Петров А.В., астрофизик Карасенко Ф.В.
Подписывайтесь на наш канал здесь, а также на наш канал на youtube. Каждую неделю там выходят видео, где мы отвечаем на вопросы о космосе, физике, футурологии и многом другом!
