Мелисса

Внешние видео
Внешние видео
	Программа космических исследований MELiSSA - в фильме представлено краткое введение в исследовательскую программу и информация о нынешней пилотной установке.

Альтернатива микроэкологической системе жизнеобеспечения ( MELiSSA ) — это инициатива Европейского космического агентства (ESA) с целью разработки технологии будущей регенеративной системы жизнеобеспечения для долгосрочных пилотируемых космических полетов. Созданный в 1989 году дизайн вдохновлен наземной экосистемой. По состоянию на 2023 год MELiSSA представляет собой консорциум, состоящий из 30 организаций по всей Европе. ^[1]

Концепция жизнеобеспечения

Космические миссии с участием людей требуют необходимых ресурсов для поддержания жизни. На каждого человека необходимо примерно 3,56 кг питьевой воды и 26 кг воды для гигиены. ^[2] Чем дольше и дальше проходят миссии, тем сложнее и дороже становится доставлять ресурсы. Цель MELiSSA — в идеале создать искусственно закрытую экосистему для автономной переработки отходов в кислород, воду и пищу, используя только энергию для управления процессом.

Петля МЕЛИССА

Петля состоит из 4 отсеков, в центре которых находятся члены экипажа. Отсеки:

Ожижающее отделение (отделение 1):

Этот отсек является местом сбора всех отходов миссии, таких как мочевина и кухонные отходы, а также несъедобных частей отсека высших растений (т. е. соломы и корней). Целью отсека является анаэробная трансформация этих отходов в аммоний , H ₂ , CO ₂ , летучие жирные кислоты и минералы. По соображениям биобезопасности и оптимальной эффективности разложения камера работает в термофильных условиях (55 °C). Процесс деградации в этом компартменте осуществляется путем протеолиза , сахаролиза и целлюлолиза .

Фотогетеротрофный отсек (отдел 2):

Этот отсек отвечает за удаление конечных продуктов сжижающего отделения; преимущественно летучие жирные кислоты .

Нитрифицирующее отделение (отделение 3):

Основная функция нитрифицирующего отделения – циклический цикл NH _4.⁺ вырабатывается из отходов в нитраты, которые являются наиболее благоприятным источником азота для высших растений, а также Arthrospira Platensis . Компартмент состоит из смеси Nitrosomonas и Nitrobacter, окисляющих NH _{4 .}⁺ к № ₂⁻ и № ₂⁻ к № ₃⁻, соответственно. Поскольку этот отсек представляет собой реактор с неподвижным слоем, важность гидродинамических факторов немного более важна, но и более сложна.

Фотоавтотрофный отсек (отдел 4):

Четвертый отсек разделен на две части: отсек с водорослями , заселенный цианобактериями Arthrospira Platensis , и отсек с высшими растениями. Эти отсеки необходимы для регенерации кислорода и производства пищи.

Принцип работы искусственной экосистемы

Замкнутую экосистему можно рассматривать как баланс массы между основными элементами: углеродом, водородом, кислородом, азотом, серой и фосфором (CHONSP), которые сами по себе представляют 95% массы, подлежащей переработке. Преобразование элементов отходов в ресурсы, которые могут быть использованы членами экипажа, может быть достигнуто двумя способами: физико-химическим или биологическим. Физико-химические процессы, такие как реакция Сабатье, могут привести к высокой эффективности, но требуется большое количество энергии с точки зрения температуры и давления. В биологических процессах с использованием фотосинтеза эффективность ниже, но можно использовать температуру и давление окружающей среды. Фотосинтез — это процесс, при котором растения преобразуют энергию света в химическую энергию сахаров и других органических соединений. В химических реакциях используются углерод и вода с побочным продуктом кислорода, выбрасываемым в атмосферу. MELiSSA частично основана на фотосинтетических реакциях: переработке углекислого газа в кислород. Высшие растения (пшеница, рис, ингредиенты для салатов) будут использоваться для производства продуктов питания для членов экипажа. Фотосинтезирующие микроорганизмы также будут использоваться для преобразования углекислого газа в кислород с возможностью использования выбранных микроорганизмов в составе пищи в качестве важного белкового ресурса.

Отличительные особенности искусственной экосистемы

В отличие от естественной экосистемы, которая регулируется взаимодействием множества различных видов; искусственно закрытая экосистема имеет уменьшенное количество шагов, ее размер и контроль регулируются для достижения желаемых целей. Это сродни промышленным процессам, превращающим сырье в полезные вещества. Однако одним из ключевых отличий является целевая задача по переработке почти 100% отходов (ограничение исходного сырья), что, по сути, позволяет MELiSSA работать в замкнутом цикле.

Достижение почти 100% по основным элементам является теоретическим. По сравнению с природными экосистемами даже Земля не является по-настоящему закрытой системой: каждый год тысячи тонн метеоритного вещества падают на Землю из космоса, а тысячи тонн водорода и гелия покидают атмосферу Земли. Более того, искусственная экосистема по своей сути динамична; MELiSSA должна очень быстро реагировать на изменения в поведении людей. Для этого необходима динамическая система управления, разрабатываемая для каждого этапа процесса и системы в целом.

Пилотный завод

Нынешний пилотный завод MELiSSA расположен в Автономном университете Барселоны и был открыт в 2009 году. ^[3] Это место, где интегрируются и тестируются результаты, полученные международной командой MELiSSA. Конечная цель работы пилотного завода — продемонстрировать, оценить и улучшить осуществимость концепции контура MELiSSA в наземных условиях, чтобы направить будущие разработки в направлении регенеративной системы жизнеобеспечения для космических применений.

Ссылки

^ Штатный писатель. «Программа MELiSSA (Альтернативная микроэкологическая система жизнеобеспечения) — Внеземные экосистемы» . eoПортал . Проверено 10 мая 2023 г.
^ Хендрикс, Лариса; Де Вевер, Хелен; Германс, Вероник; Мастролео, Феличе; Морен, Николя; Уилмотт, Анник; Янссен, Пол; Мергей, Мергей (2006). «Микробная экология закрытой искусственной экосистемы MELiSSA (Альтернатива микроэкологической системы жизнеобеспечения): новое изобретение и разделение земной системы питания и регенерации кислорода для дальних космических исследований» (PDF) . Исследования в области микробиологии . 157 . Эльзевир: 77–86. дои : 10.1016/j.resmic.2005.06.014 . Проверено 10 мая 2023 г.
^ Лассер, К.; Брюне, Дж.; де Вивер, Х.; Диксон, М.; Дюссап, Г.; Годия, Ф.; Лейс, Н.; Мергей, М.; Ван дер Стратен, Д. (август 2010 г.). «Гравитационная и космическая биология 23(2) августа 2010 г. 3 МЕЛИССА: ЕВРОПЕЙСКИЙ ПРОЕКТ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ЖИЗНИ» . Гравитационная и космическая биология . 23 (2):9 . Проверено 10 мая 2023 г.

Внешние ссылки

[1] Штатный писатель. «Программа MELiSSA (Альтернативная микроэкологическая система жизнеобеспечения) — Внеземные экосистемы» . eoПортал . Проверено 10 мая 2023 г.

[2] Хендрикс, Лариса; Де Вевер, Хелен; Германс, Вероник; Мастролео, Феличе; Морен, Николя; Уилмотт, Анник; Янссен, Пол; Мергей, Мергей (2006). «Микробная экология закрытой искусственной экосистемы MELiSSA (Альтернатива микроэкологической системы жизнеобеспечения): новое изобретение и разделение земной системы питания и регенерации кислорода для дальних космических исследований» (PDF) . Исследования в области микробиологии . 157 . Эльзевир: 77–86. дои : 10.1016/j.resmic.2005.06.014 . Проверено 10 мая 2023 г.

[3] Лассер, К.; Брюне, Дж.; де Вивер, Х.; Диксон, М.; Дюссап, Г.; Годия, Ф.; Лейс, Н.; Мергей, М.; Ван дер Стратен, Д. (август 2010 г.). «Гравитационная и космическая биология 23(2) августа 2010 г. 3 МЕЛИССА: ЕВРОПЕЙСКИЙ ПРОЕКТ ЗАКРЫТОЙ СИСТЕМЫ ПОДДЕРЖАНИЯ ЖИЗНИ» . Гравитационная и космическая биология . 23 (2):9 . Проверено 10 мая 2023 г.

[1]

[2]

[3]