Тип публикации: отчёт о НИР
Год издания: 2014
Ключевые слова: системы жизнеобеспечения человека, замкнутость массообмена, физико-химическое окисление, фотосинтетическая продуктивность, космическое растениеводство, биорегенерация среды, космические станции
Аннотация: Проведены успешные эксперименты с отдельными видами культурных растений (пшеница, свекла, кресс салаты, горчица, салат, соя, ячмень, тритикале, эндивий, физалис) на нейтральном субстрате и почвоподобном субстрате (ППС), а также в режиме водной культуры для обновления фототрофного звена искусственных замкнутых экосистем. ПродемонстрПоказать полностьюирована возможность культивирования растений сои, как источника высокобелкового продукта для расширения диеты человека. Показана принципиальная возможность культивирования в условиях, приближенных к искусственным экосистемам, растений физалиса, плоды которого могут быть использованы в замкнутой экосистеме как компонент возобновляемого десертного меню. На примере салатных культур впервые рассмотрены особенности формирования разновозрастного конвейера на ППС, выделяющем СО2 в процессе своего функционирования. Экспериментально определен возрастной «шаг» такого конвейера, составляющий 4 суток и позволяющий обеспечить приемлемый «коридор» колебаний СО2 (0,02 мкмоль/(м2•ч)), что обеспечивает достаточную стабильность атмосферы для замкнутой экосистемы по этому газовому компоненту, а также приемлемую скорость окисления растительной биомассы в ППС. Экспериментально показана перспективность использования в условиях замкнутых экосистем излучения светодиодных источников света с облученностями 300-400 мкмоль/(м2•с) фотосинтетически активной радиации (ФАР) для салатных культур и около 700 мкмоль/м2•с ФАР для светолюбивых культур (на примере сои) с предпочтительным спектром излучения, близким к равноэнергетическому в области ФАР. Разработаны технологии минерализации несъедобной овощной биомассы в ППС при внесении в нее измельченных растительных отходов как одноименных видов растений (на примере свеклы), так и растений других видов (на примере моркови). Показана возможность повышения продуктивности растений на ППС в случае внесения в него более быстроразлагающейся биомассы, чем биомасса культивируемого вида. Экспериментально установлено, что неполная физико-химическая минерализация содержащей лигнин соломы с последующим внесением частично минерализованных продуктов в ППС и ирригационные растворы оказывает ингибирующее действие не только на урожай, но и на морфологические признаки пшеницы, являющейся основной культурой в замкнутой системе жизнеобеспечения с диетой европейского типа. Такое сильное ингибирующее воздействие может быть объяснено тем, что при частичной минерализации соломы образуются «активные» вещества фенольной природы, способные влиять на нормальный рост и развитие растений, культивируемых на ППС. Разработана технология более эффективного разложения органических отходов в реакторе физико-химической установки по их переработке. Усовершенствована форма сигнала тока. Вместо формы традиционной синусоиды с частотой 50 Гц предложена форма меандра с частотой 35 Гц, что позволило сократить продолжительность процесса минерализации отходов в реакторе на 18 % и получить 17 % -ную экономию по энергопотреблению. Создана установка и разработаны основы для физико-химического обессоливания реакторной жидкости при минерализации жидких выделений человека для возврата содержащегося в них NaCl человеку. Рассмотрены процессы поэтапного выделения NaCl из минерализованных жидких экзометаболитов человека, включая стадии электрохимического выделения содержащих натрий и калий солей с выходом около 27 % ионов натрия и образования фракции, содержащей около 98,8 % ионов Na и 41,7 % ионов K. Исследован физический процесс разделения растворов солей натрия и калия за счет их различной растворимости при разных температурах и получении соли с содержанием натрия около 72 % и калия около 28 %. Данная технология может быть доработана в дальнейшем для повышения содержания доли натрия в конечном продукте и/или использована как ступень в дальнейшей очистке натрий- калиевой смеси с помощью соленакапливающих овощных растений - солеросов.