Se l'umanità sta per diventare una specie spartana e interplanetaria, una delle cose più importanti sarà la capacità degli astronauti di provvedere ai propri bisogni in modo indipendente. Affidarsi a spedizioni regolari di rifornimenti dalla Terra non è solo poco elegante; è anche poco pratico e costoso. Per questa ragione, gli scienziati stanno lavorando per creare tecnologie che permettano agli astronauti di provvedere al proprio cibo, acqua e aria respirabile.

A tal fine, un team di ricercatori del Politecnico di Tomsk nella Russia centrale, insieme a scienziati di altre università e istituti di ricerca della regione, ha recentemente sviluppato un prototipo per una serra orbitale. Conosciuto come modulo automatico biologico orbitale, questo dispositivo consente agli astronauti di coltivare e coltivare piante nello spazio, e potrebbe essere diretto verso la Stazione Spaziale Internazionale (ISS) nei prossimi anni.

Dall'inizio dell'era spaziale, numerosi esperimenti hanno dimostrato che le piante possono essere coltivate in condizioni di microgravità. Però, questi studi sono stati effettuati utilizzando serre situate nei compartimenti abitativi delle stazioni orbitali, e comportava limitazioni significative in termini di tecnologia e spazio.

Per questa ragione, un team di ricerca della TPU ha iniziato a lavorare per ridimensionare e migliorare le tecnologie necessarie per coltivare importanti colture agricole. Il team del progetto include ricercatori aggiuntivi della Tomsk State University (TSU), Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics (TUSUR), l'Istituto di chimica del petrolio e l'Istituto di ricerca siberiano per l'agricoltura e la torba.

Come Aleksej Yakovlev, capo della TPU School of Advanced Manufacturing Technologies, spiegato in un comunicato stampa TPU:"Attualmente, stiamo preparando una domanda per l'esperimento e lavorando attraverso il progetto preliminare e le soluzioni tecniche. Nel 2020, dovremmo completare la domanda e inviarla. Quindi, un consiglio di coordinamento ne valuterà la pertinenza e l'importanza. Ci vuole un anno e mezzo dall'applicazione all'inizio dell'esperimento, quindi prevediamo di aderire a un programma a lungo termine e ricevere finanziamenti nel 2021".

Il progetto della serra intelligente incorporerà tecnologie sviluppate presso TPU, che includono l'illuminazione intelligente per accelerare la crescita delle piante, coltura idroponica specializzata, irrigazione automatizzata, e soluzioni di raccolta. Attualmente, TPU sta costruendo un nuovo banco di prova in modo da poter espandere la produzione sulla serra intelligente.

"A Tomsk, condurremo studi interdisciplinari e risolveremo problemi applicati nel campo dell'agrobiofotonica, " disse Jakovlev.

Alla fine, Yakovlev e i suoi colleghi immaginano un modulo autonomo che sarebbe in grado di fornire cibo agli astronauti e potenzialmente anche di attraccare con la ISS. Hanno anche indicato che il modulo conterrebbe un'area di coltivazione di 30 m² (~320 ft²) e che sarebbe di forma cilindrica. Yakolev ha indicato che ciò consentirebbe di ruotare il modulo per simulare diverse condizioni di gravità:

"L'indice di gravità sarà impostato dalla velocità di rotazione del modulo attorno al suo asse. Prevediamo inoltre che il modulo sarà realizzato in materiale flessibile per l'assemblaggio compatto e il disimballaggio orbitale automatico".

Questi includono le condizioni di gravità che sono presenti sulla luna e su Marte, che sperimentano l'equivalente di circa il 16,5% e il 38% della gravità terrestre (0,1654 g e 0,3794 g), rispettivamente. Attualmente, non si sa quanto bene possano crescere le piante su entrambi i corpi e la ricerca in tal senso è ancora agli inizi. Quindi, le informazioni fornite da questo modulo potrebbero rivelarsi utili se e quando verranno realizzati i piani per una colonia lunare e/o marziana.

Il design e l'ingegneria del modulo terranno conto anche dei tipi di condizioni presenti nello spazio, come la radiazione solare e cosmica e le temperature estreme. Oltre a questo, il modulo indagherà quali tipi di colture crescono bene in orbita. Jakovlev ha detto, "Un'altra questione importante è la selezione delle colture agricole necessarie e più adatte e la loro protezione contro i patogeni in condizioni di microgravità. Offriamo vari tipi di lattuga, porri, basilico e altre colture per la coltivazione nel modulo."

Tre esperimenti TPU sono stati recentemente approvati per il trasporto alla ISS e saranno implementati entro la fine dell'anno. Includono un dispositivo in grado di stampare in 3D materiali compositi, alloggiamenti per uno sciame di satelliti, e un rivestimento nanocomposito multistrato che verrà applicato agli oblò della ISS per la protezione dagli impatti dei micrometeoroidi (Peresvet). La loro implementazione inizierà entro la fine dell'anno e nel 2021.