Войти
Альтернатива микроэкологической системы жизнеобеспечения (MELiSSA) - это инициатива Европейского космического агентства (ESA) с целью разработки технология для будущей регенеративной системы жизнеобеспечения для долгосрочных пилотируемых космических полетов. Созданный в 1989 году, дизайн вдохновлен земной экосистемой. Сегодня MELiSSA - это консорциум, состоящий из 30 организаций по всей Европе.
Космические миссии с участием людей требуют необходимых ресурсов для поддержания жизни. Требуется примерно 5 кг / день на человека для метаболических расходных материалов (кислород, пища и питьевая вода) и 20 кг / день на человека для гигиенической воды. Чем дольше и длиннее миссии, тем труднее и дороже становится обеспечение ресурсов. Цель MELiSSA - создать в идеале искусственно закрытую экосистему для автономной переработки отходов в кислород, воду и пищу, потребляя только энергии для управления процессом.
Петля состоит из 4 отсеков с членами экипажа в центре. Это следующие отсеки:
Графическое описание процесса MELiSSA Этот отсек является местом сбора всех отходов миссии (например, мочевины, кухонных отходов и т. Д.), А также несъедобные части верхнего отдела растения (например, солома и корни). Цель отсека - анаэробно преобразовать эти отходы в аммоний, H 2, CO 2, летучие жирные кислоты и минералы. По соображениям биобезопасности и для оптимальной эффективности разложения камера работает в термофильных условиях (55 ℃). Процесс разложения в этом компартменте осуществляется протеолизом, сахаролизом и целлюлолизом.
Этот отсек отвечает за удаление конечных продуктов отделения сжижения; в основном летучие жирные кислоты.
Основная функция отсеков нитрификации заключается в переводе NH 4, производимого из отходов, в нитраты, которые являются наиболее подходящим источником азота для высших растений, а также Arthrospira platensis. Отделение состоит из смеси Nitrosomonas и Nitrobacter, которые окисляют NH 4 до NO 2 и NO 2 <29.>на NO 3 соответственно. Поскольку этот отсек представляет собой реактор с неподвижным слоем, важность гидродинамических факторов немного более важна, а также более сложна.
Четвертый отсек разделен на две части: отсек водорослей, заселенный цианобактериями : Arthrospira platensis и отсек высших растений (HP). Эти отсеки необходимы для регенерации кислорода и производства пищи.
Графическое описание экосистемы MELiSSA Замкнутая экосистема может рассматриваться как баланс масс между основными элементами, такими как углерод, водород, кислород, азот, сера. и фосфор (CHONSP), который сам по себе составляет 95% рециклируемой массы. Преобразование элементов отходов в ресурсы, которые могут быть использованы членами экипажа, может быть достигнуто двумя способами: физиохимически или биологически. Физиохимические процессы, такие как реакция Сабатье, приведут к высокой эффективности, однако требуется большое количество энергии с точки зрения температуры и давления. В то время как биологически при использовании фотосинтеза эффективность ниже, однако можно использовать температуру и давление окружающей среды. Фотосинтез - это процесс, при котором растения превращают световую энергию 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 этих фотосинтетических реакциях: переработке углекислого газа в кислород. Высшие растения (пшеница, рис, салат) будут использоваться для производства пищи для членов экипажа. Фотосинтезирующие микроорганизмы также будут использоваться для преобразования углекислого газа в кислород с возможностью использования выбранного микроорганизма как части приема пищи в качестве важного ресурса белка.
В отличие от естественной экосистемы, которая регулируется взаимодействием множества различных видов; Искусственно замкнутая экосистема имеет уменьшенное количество ступеней, ее размер и контроль позволяют достичь желаемых целей. Это сродни производственным процессам, превращающим сырье в полезные вещества. Тем не менее, одним из ключевых отличий является поставленная цель по переработке почти 100% отходов (ограничение исходного сырья), по существу, при использовании MELiSSA в замкнутом цикле. Достижение почти 100% для основных элементов, конечно, теоретическое. По сравнению с естественными экосистемами, даже Земля не является по-настоящему замкнутой системой: ежегодно тысячи тонн метеорного вещества падают на Землю из космоса, а тысячи тонн водорода и гелия покидают атмосферу Земли. Кроме того, искусственная экосистема по своей сути динамична, MELiSSA должна очень быстро реагировать на изменения в поведении человека. Это требует динамической системы управления, которая разрабатывается для каждого этапа процесса и системы в целом.
Текущий опытный завод MELiSSA расположен по адресу Universitat Autònoma de Barcelona и был открыт в 2009 году. Это место, где результаты, полученные MELiSSA international команда интегрирована и протестирована. Конечная цель эксплуатации экспериментальной установки - продемонстрировать, оценить и улучшить осуществимость концепции петли MELiSSA в наземных условиях, чтобы направить будущие разработки в сторону регенеративной системы жизнеобеспечения для космических приложений.
