Управление образования Муниципального района Давлекановский район Республики Башкортостан Муниципальное общеобразовательное бюджетное учреждение гимназия №5 муниципального района Давлекановский район Республики Башкортостан
Алексеева Стефания 14 лет Учащаяся 8Б класса МОБУ гимназия №5
Научный руководитель: Ахмадеева Г. Ю., учитель физики МОБУ гимназия №5 2024 год

Космическая оранжерея

Содержание

Введение.
Глава I. 1.1 Теория К. Э. Циолковского.
1.2 Условия выращивания растений в космосе. Нынешние биотехнологии.
1.3 Будущие оранжереи в космосе.
Глава II. Макет космической оранжереи.
Список литературы.

Введение

Меня зовут Алексеева Стефания и это мой проект «Оранжерея в космосе». Наверно вы думаете, что такого в этой работе, почему именно эта тема? Я вам отвечу: эта работа – лучшее что вы когда либо слышали и услышите, ведь в этой работе заложена не только увлекательная теория, оригинальная практика, здесь осталась частица моей души. Тот проект, который делается с большим интересом, всегда будет интересным и лучшим. История выбора этой темы необычна. В один день, казалось бы на первый взгляд обычный, ни в чем не отличающийся от других, я пошла на лекцию башкирского агронома – Даяна Султановича. И оказывается в тот момент я вошла не в обычную аудиторию, как мне показалось, я вошла в совершенно новую вселенную. Эта вселенная была для меня биологией и космосом. Увидев все препараты, рабочие моменты, опыты, во мне зародилось необычное чувство, которого прежде я никогда не ощущала. Во мне загорелась идея, а после нее – цель. И теперь я здесь и рассказываю вам о моем проекте. Эта работа разрешит множество проблем на Международной Космической станции: регенерация кислорода, долгосрочные полеты в космос за счет обеспечения питания. И кто знает, возможно, благодаря развитию сельского хозяйства в космосе, мы откроем дверь в новое - в будущее.

Актуальность – для долгосрочного пребывания в космосе требуется питание, также на станции мкс выделяется огромное количество углекислого газа, который негативно влияет на космонавтов, следовательно, требуется регенерация кислорода. Развитие сельского хозяйства в космосе разрешит множество проблем на станции МКС (Международная космическая станция) и обеспечит будущее межпланетных полетов, следовательно, мою тему можно считать актуальной. Цель моей работы – заложить основу развития сельского хозяйства в космосе.
Я поставила перед собой такие задачи:

1. Разобрать теорию К.Э. Циолковского и выяснить значение оранжереи в космосе;
2. Узнать какие условия требуются для выращивания растений в космосе
3. Разобрать как работают нынешние биотехнологии в космосе
4. Выяснить какие оранжереи на станции МКС ждут нас в будущем.
5. Собрать макет оранжереи, которые используют космонавты;
6. Провести опыт с растениями.  

Глава I. 1.1 Теория К. Э. Циолковского

Космическое сельское хозяйство — это эквивалент агрономии на Земле, то есть культивирование зерновых культур и других материалов для еды в космосе или на астрономических объектах вне земли. Идея выращивать растения в космосе принадлежит Константину Эдуардовичу Циолковскому. Задолго до начала пилотируемых полётов он заявил, что зеленая флора в будущем станет главным источником питания и поддержания состава атмосферы на космических кораблях. Учёный придумал, как можно решить проблему невесомости и отсутствия гравитации в условиях космоса. В своём «Альбоме космических путешествий» Циолковский нарисовал схему космической оранжереи с искусственно созданной гравитацией. По его мнению, растения в космосе должны были расти внутри своеобразного конуса, вращающегося вокруг своей оси, а основанием с круглой линзой оно должно было быть повёрнуто к солнцу. Также Циолковский продумал, какие это должны быть растения: плодовитые, мелкие, без толстых стволов. По его задумке такие растения смогут обеспечивать колонизаторов космоса биологически активными веществами и микроэлементами, а также регенерировать кислород и воду. Ещё в 1933 году учёный создал проект космической оранжереи, который нашли в его рукописях. Спустя почти тридцать лет, в 1962 году, главный конструктор ОКБ-1 Сергей Королёв поставил задачу перед инженерами, проектирующими станцию «Салют»: «Надо бы начать разработку «Оранжереи (ОР) по Циолковскому», с наращиваемыми постепенно звеньями или блоками, и надо начинать работать над «космическими урожаями». С 70-х годов в СССР проводили эксперименты по замкнутым системам. В 1972 году началась работа «БИОС-3» — эта система действует и сейчас. Комплекс оснащён камерами для выращивания растений в регулируемых искусственных условиях — фитотронами. В них выращивали пшеницу, сою, салат чуфу, морковь, редис, свёклу, картофель, огурцы, щавель, капусту, укроп и лук. Учёные смогли достичь производства замкнутого цикла: на 100% по воде и воздуху и на 50-80% по питанию. Главные цели Международного центра замкнутых экологических систем — изучить принципы функционирования таких систем различной степени сложности и разработать научные основы их создания.

1.2 Условия выращивания растений в космосе. Нынешние биотехнологии

Условия выращивания растений в космосе включают обеспечение системы жизнеобеспечения. Для этого нужны минеральное питание, вода, свет, определённые характеристики окружающей среды: температура, влажность и состав воздуха. Некоторые особенности выращивания растений в космосе: Отсутствие силы тяжести. Из-за этого растение не понимает, в какую сторону ему расти. Решение проблемы — искусственный свет, к которому тянутся стебли. Сложности с поливом. Шарики воды разлетаются в разные стороны. Бортовые оранжереи оснащают системой дозированного полуавтоматического полива. Космическая радиация. Постоянное излучение может вызывать повреждения ДНК и мутации. Растения высаживают в специальных боксах, защищённых от радиационного воздействия. Нарушение теплообмена. Возникает при плохой вентиляции замкнутого пространства. Выход — принудительное искусственное проветривание. Для выращивания растений в космосе используют гидропонику. Семена помещают в закреплённые на горизонтальной поверхности ёмкости с искусственным субстратом. Для полива используют воду или специальную питательную жидкость, которая подаётся в космический «грунт» автоматически. Космические оранжереи предназначены для выращивания растений в условиях невесомости. Их задача — получение на борту свежей витаминной продукции, а также создание замкнутой системы жизнеобеспечения космических экипажей, которая поглощает углекислый газ, производит кислород и обеспечивает экипаж злаками, овощами.

1.3 Будущие оранжереи в космосе

В МГУ (Московский государственный университет) разрабатывают космическую оранжерею нового типа. Её можно будет использовать в условиях невесомости на любых космических аппаратах с обитаемыми отсеками. Уникальность оранжереи — модульная структура: отдельные блоки можно собирать и разбирать, как конструктор, выбирая удобный размер и расположение. Комплекс обладает высокой автономностью и практически автоматический. Оранжерея позволяет выращивать любые растения высотой до 30 см: горох, карликовые сорта помидоров и перцев, микрозелень и т. д.. Оранжерея пригодна не только для МКС и Российской орбитальной станции, но и для дальних миссий, например, для строительства базы на Луне или полёта на Марс. Также в Московском институте медико-биологических проблем РАН (Российская академия наук) разрабатывают оранжерею конвейерного типа «Витацикл-Т». В установке предусмотрены несколько модулей для выращивания растений из семян, которые заполняются по очереди. Например, в первый день засевается один корневой модуль, через четыре дня — второй, ещё через четыре дня — третий и так далее. В результате каждые четыре дня устройство выдаёт рассчитанную порцию салата. Перед учёными стоят две крупные проблемы для реализации проекта космической оранжереи: Изменчивая космическая погода. Траектория космической станции пролегает по-разному, поэтому на Земле в точности повторить будущие условия для работы оранжереи «вживую» не получается. Сложности со сбором и грамотной интерпретацией данных. Нужны новые программы по визуализации данных Эксперимент «Витацикл-Т» предполагает создание оранжереи, позволяющей выращивать растения в промышленных масштабах. По словам заведующего лабораторией разработки и реализации медико-биологических программ ИМБП РАН (Институт медико-биологических проблем РАН) Юрия Смирнова, она будет напоминать улитку, в которую космонавты с определенной периодичностью будут закладывать полоски семян и снимать урожай. Первой планируется вырастить пекинскую капусту.

Глава II. Макет космической оранжереи

Для создания мини-оранжереи в космосе необходимо обеспечить для растений систему жизнеобеспечения. Им нужны минеральное питание, вода, свет, определённые характеристики окружающей среды: температура, влажность и состав воздуха. Например, в оранжерее «Витацикл-Т» предусмотрены несколько модулей для выращивания растений из семян, которые заполняются по очереди. В первый день засевается один корневой модуль, через четыре дня — второй, ещё через четыре дня — третий и так далее. Таким образом, на 24-й день получают спелые растения в первом корневом модуле, на 28-й — во втором и так далее, то есть каждые четыре дня устройство выдаёт рассчитанную порцию салата.

Для практической части я сделала макет мини-оранжереи в космосе (рисунок или Приложение 1). Для этого я сделала чертеж, далее приступила к сборке. Стены оранжереи склеила. После чего приступила к созданию вентилятора. Сначала я вырезала круг из плотной бумаги, далее сделала надрезы и рассоединила их. Покрасила. В качестве держателя использовала зубную палку. Сделала отверстие и вставила в макет оранжереи. Для движения закрепила на клей, но только по краям. Сделаем основу – искусственные грядки. Для этого я взяла плотную бумагу, покрасила. Сделала отверстия для посадки растений. Приступим к освещению. Я взяла небольшую в длину гирлянду, после чего прикрепила ее к макету. Замена солнечных лучей обеспечена. После долгой и усердной работы мини-оранжерея готова.  

Заключение

Я разобрала теорию К.Э. Циолковского и выяснила значение оранжереи в космосе, узнала какие условия требуются для выращивания растений в космосе, разобрала как работают нынешние биотехнологии в космосе, выяснила какие оранжереи на станции МКС ждут нас в будущем. Работая над проектом, я познакомилась с новыми людьми, которые смогли придать мне сил и мотивации. Также с учеными из отраслей: химии, физики, биологии, я обсуждала технические задачи и необходимые условия для создания проекта «Космическая оранжерея». Я собрала макет оранжереи (Приложение 1) , которые используют космонавты. Провела опыт с растениями (ссылка для просмотра: https://pin.it/5FUbNyeJy). Я буду прикладывать все свои усилия, чтобы о моем проекте узнало как можно больше людей, ведь эта тема очень важна для будущего человечества. Развитие космической оранжереи способствует продвижению науки! Мне понравилось работать и изучать возможности выращивания сельского хозяйства в космосе. Я рада, что выбрала именно эту тему. Этот проект – начало моего вклада в науку. Дальше – больше! До новых встреч.

Список литературы

1. Циолковский К. Э. Альбом Космических путешествий / К. Э. Циолковский; составитель: к.и.н. Н. М. Осипова, редактор кандидат культурологии А. В. Работкевич, Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Архив Российской академии наук. — Москва : Архив РАН, 2021. — 76, 4 с. ил., факс. — ISBN 978-5-6041820-6-2.
2.  https://vc.ru/flood/742741-selskoe-hozyaistvo-na-orbite-chto-vyrashivayut-kosmonavty.
3. https://www.roscosmos.ru4. https://www.roscosmos.ru/33603/?ysclid=m4a958ctqy198786567
4. en.wikipedia.org