3 проекта
Фотобиореактор — это устройство для выращивания микроскопических зелёных водорослей, которые как и всякие растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород, а это именно то, что нужно в полёте на Марс. Если везти с собой кислород с Земли, то его нужно целых три тонны на шестерых на полтора года. Кроме того, водоросли можно использовать в пищу и использовать для очистки воды на межпланетном корабле или марсианской станции, и тем самым выиграть суммарно до 60 тонн массы на тоже время. Именно поэтому без фотобиореакторов практически невозможны полеты за пределы Земли и освоение Луны, Марса и других планет. Подробнее о истории создания, составе и принципе действия фотобиореакторов можно прочесть в техническом описании.
Дело в том, что микроводоросли — это отличный источник растительных белков и микроэлементов для коров и других сельскохозяйственных животных. Добавление 10% сухой биомассы микроводорослей в корм позволяет улучшить состояние животных, дает им здоровье и способствует их быстрому росту.
В 1980-х годах Институт медико-биологических проблем (ИМБП) РАН смог одним из первых в мире создать биологическую систему жизнеобеспечения (БСЖО), основанную только на фотобиореакторах. Эта система была успешно испытана с участием человека, который жил в ней в течение месяца. Однако у созданной тогда установки был существенный недостаток — большое энергопотребление. Для одного человека требовалось непрерывно порядка 45 кВт электрической энергии. Для сравнения, летавшая тогда советская космическая станция “МИР” выдавала меньше 35 кВт с экипажем из 3 человек, а летающая сейчас Международная космическая станция - около 100 кВт с экипажем из 6 человек. К сожалению, созданная тогда система жизнеобеспечения была лишь прототипом и не могла быть использована в космосе.
Тем не менее, прогресс не стоит на месте, и за прошедшие 30 лет появилось большее понимание механизмов фотосинтеза, были созданы высокоэффективные источники света, стоимость средств автоматизации резко упала. Это позволяет приступить к созданию биологической системы жизнеобеспечения на новых, более современных принципах, основанных на опыте наших коллег из ИМБП.
Совместно мы строим современную, компактную, высокоавтоматизированную и энергоэффективную биологическую систему жизнеобеспечения на основе одноклеточных водорослей.
Мы — сообщество «Твой сектор космоса», созданное энтузиастами космонавтики в 2014 году для того, чтобы реальными делами приближать освоение космоса.
В прошлом году мы запустили на орбиту спутник «Маяк», чтобы доказать делом, что освоением космоса могут заниматься самые обычные люди, что космос ближе, чем все привыкли считать.
Мы уже четыре года выступаем с научно-популярными и образовательными лекциями, издаем книги о космической технике, организуем конкурсы детских рисунков, проводим Летнюю космическую школу для всех желающих.
Мы считаем, что объединившись, энтузиасты космонавтики могут самостоятельно запускать в космос ракеты и спутники. Мы считаем, что космонавтика – это компании единомышленников и интересная работа, это наука и творчество, это наше сияющее завтра, а не угасающее вчера. Мы считаем, что космонавтика – это красиво, и готовы поделиться красотой космоса с каждым.
Мы создаем ключевой элемент биологический системы жизнеобеспечения — фотобиореактор для интенсивной культивации микроводорослей, и после его создания лично я, Александр Шаенко, испытаю его на себе — буду дышать кислородом, произведенным микроводорослями.
В дальнейшем на основе созданной установки мы планируем построить космическую систему жизнеобеспечения и испытать ее в орбитальном полете. Первые летные испытания будут без человека, скорее всего, на малом космическом аппарате класса Cubesat с гетеротрофными аэробными микроорганимами в качестве пассажиров. Все-таки космические эксперименты с человеком очень дороги.
В перспективе мы планируем внедрять испытанную систему на МКС, если она к тому времени еще будет на орбите, на международной окололунной станции Deep Space Gateway и, если будут реальные проекты, на межпланетных кораблях, лунных и марсианских базах. Работая над проектом, мы сможем снять один из барьеров, препятствующих освоению дальнего космоса.
Но кроме того, мы будем искать применения созданной технологии и на Земле. Сейчас в России и за рубежом есть ряд фотобиореакторов для выращивания микроводорослей для сельскохозяйственных животных. Чаще всего это прозрачные аквариумы, которые освещаются лампами. Мы предполагаем, что созданные нами установки будут более выгодными в плане энергоэффективности и более высокого уровня автоматизации всего процесса, что позволит найти им свое место в сельском хозяйстве. Кроме того, микроводорости и фотобиореакторы для их культивации можно использовать для очистки стоков, очистки воздуха и обогащения его кислородом, выработки сырья для биотоплива и множества других практических задач.
Технология выглядит многообещающей и для космоса, и для Земли.
Сейчас мы создали первый прототип, провели его испытания в ИМБП и поняли как нам двигаться дальше, написав ТЗ на следующую экспериментальную установку. Собранные деньги пойдут на разработку и испытания отдельных узлов более эффективного фотобиореактора и на постройку на основе полученного опыта второго прототипа.
Мы — команда инженеров, запустивших спутник “Маяк”, и биологов ИМБП, создавших в 1980-х годах фотобиореактор для биологических систем жизнеобеспечения.
Руковожу нашей командой я, Александр Шаенко, лидер проекта “Маяк”, кандидат технических наук, инженер с более чем пятнадцатилетним опытом работы в космонавтике.
Наш главный биолог — Маргарита Александровна Левинских, доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник в ИМБП, в лаборатории «Биологические системы жизнеобеспечения человека». М. А. Левинских проводила исследования в области создания БСЖО человека и гравитационной биологии с целью продвижения технологии БСЖО на борт космических летательных аппаратов. При проведении исследований высших растений на борту орбитального комплекса «Мир» и на борту Российского сегмента МКС являлась ответственным исполнителем 23 космических экспериментов, проведенных в оранжереях «Свет» и «Лада». Принимала участие в проведении экзобиологических исследований в космических экспериментах «Биориск», «Экспоуз-Р» и «Экспоуз-Р2».
Конструкцией реактора занимается главный конструктор “Маяка” Михаил Лавров, инженер с более чем десятилетним опытом разработки электронных и радиоэлектронных приборов гражданского и военного назначения, космического и наземного применения для МКС, ГЛОНАСС и других.
Системой управления и электронной частью в целом занимается Илья Тагунов, который занимался электроникой и программированием и в “Маяке”, и в предыдущих проектах, связанных с разработкой аппаратуры и ПО для встраиваемых систем, математическим моделированием и защитой информации.
В проекте участвует больше и биологов, и инженеров, и менеджеров. Я перечислил только некоторых, чтобы не увеличивать текст без меры. Всего нас 10 человек.
На эти деньги мы собираем испытательные стенды для систем:
и после испытаний, второй прототип реактора. Стенды тех систем, на которые мы не соберем средства, будем делать самостоятельно, это не остановит, а только замедлит ход работ.
Все что выше, плюс испытательный стенд системы очистки полости реактора.
Все что выше, плюс испытательный стенд системы измерения оптической плотности среды.
Все что выше, плюс испытательный стенд системы обеспечения температурного режима среды.
Все что выше, плюс испытательный стенд системы управления реактором.
Все, что получится собрать больше отмеченного уровня, пойдет на создание полноразмерного, рабочего образца фотобиореактора.
Название проекта «435nm» — дань уважения первому пику спектра поглощения хлорофилла а в живом растении :)
Присоединяйтесь к чату в телеграм и общайтесь с командой и единомышленниками!
Поддержите проект и внесите вклад в реальное освоение космоса, наряду с ракетчиками и проектантами космических кораблей!
Руководитель проекта "Маяк", инженер, более 10 лет работающий в космической отрасли. Принял участие в разработке ракет-носителей "Ангара-А5" и KSLV-1, отечественной космической обсерватории "Миллиметрон", частного российского спутника DX1 компании Dauria Aerospace. Был главным конструктором в команде "Селеноход", единственном российском участнике конкурса Google Lunar X PRIZE. Кандидат технических наук, преподавал в МГТУ им. Баумана. В настоящее время руководит образовательной программой "Современная космонавтика" в Университете машиностроения. Основатель сообщества "Твой сектор космоса".