Ученые совершили очередное открытие, которое позволит путешествовать на Марс

0
10

Американские ученые провели исследование, связанное с адресным освещением растений красными и синими светодиодами. Проведенные эксперименты показали, что освещенные растения росли в закрытом пространстве так же, как и в нормальных условиях, но энергоэффективность освещения была намного выше по сравнению с уже имеющимися вариантами. Открытие может способствовать увеличению эффективности растениеводства во время длительных полетов по исследованию космического пространства.

Исследователи обнаружили, что листья салата хорошо развивались, когда соотношение красных и синих светодиодов было 95 к 5 соответственно, и они размещались недалеко от растения. Адресное светодиодное освещение позволяет использовать примерно на 90% меньше электрической энергии, чем традиционное освещение и на 50% меньше энергии, чем общее светодиодное освещение всего помещения.

Проведенное исследование позволяет утверждать, что эта модель может быть важной составной частью на пути создания контролируемой окружающей среды в сельском хозяйстве, как в космосе, так и на Земле.

Развитие растений на Земле, в конечном счете, обусловлено наличием солнечного света и фотосинтезом. Вопрос в том, как земляне могут повторить это в космосе. Если у вас оборудование, которое создает ограниченные энергетические ресурсы (солнечные батареи), адресное светодиодное освещение является лучшим вариантом. И тогда можно не заострять внимание на горячих дорогостоящих светильниках высокой мощности.

Одним из основных препятствий для длительных космических экспедиций является наличие биорегенеративной системы жизнеобеспечения – искусственной, автономной экосистемы, которая имитирует биосферу Земли. Вояж на Марс, туда и обратно, может продлиться около 1000 дней и потребует очень много еды, воды и кислорода, которые нынешние космические аппараты доставить туда не смогут.

Разработка модуля для эффективного выращивания сельскохозяйственных культур позволит космическому экипажу выращивать продовольствие во время длительных экспедиций на Луну или Марс. Если земляне научаться проектировать более энергоэффективные экосистемы, они смогут выращивать овощи, что позволит осуществлять более длительные космические экспедиции. Можно, например, представить теплицу на Луне.

В настоящее время основной проблемой при выращивании сельскохозяйственных растений в закрытом пространстве считается большое энергопотребление (от 600 – 1000-ватт), в случае использования натриевых ламп, которые традиционно применяются для имитации солнечного света и стимулируют фотосинтез растений. Кроме того, такие лампы могут опалить растения, если их разместить слишком близко и требуют системы фильтрации для поглощения избыточного тепла, которое они создают.

Освещение растений составляет около 90 процентов от общего энергопотребления. В таком случае понадобится ядерный реактор, чтобы накормить экипаж из четырех человек урожаем, выращенным под традиционными натриевыми лампами.

Чтобы спроектировать более эффективную систему нужно использовать в качестве источника освещения светодиоды, мощностью около 1 ватта каждый, намного меньшие и более прочные, чем традиционные лампы. Более того, для светодиодов характерно, что они не излучают лучистое тепло, не нагреваются, что позволяет им находиться достаточно близко от растений. Это очень важный момент, потому что на листья растений попадает максимальное количество света.

Вместо минимального 13см расстояния между обычными лампами и растением, в таком случая светодиоды можно разместить в 4 сантиметрах от листьев.

Исследователи также нашли оптимальное соотношение красного и синего света, которое позволит вырастить листовой салат. Их система освещения сократила общее количество энергии, необходимой для роста растений «на порядок» по сравнению с традиционным освещением.

Следующий шаг в исследованиях – это попытка найти стадии роста растений, когда нужно увеличить или уменьшить освещение, что позволит оптимизировать условия выращивания и сэкономить еще больше электроэнергии.