2021 年 10 月德國航天航空中心新聞,兩家荷蘭專業公司正在與DLR合作進行月球和火星種植溫室營養液混合系統的研發和效果試驗。
在太空種植農作物實際上還有很長的路要走,但正逐漸成為事實,至少對於專門開發特種肥料和灌溉系統的Priva和EVE Techniek這兩家荷蘭專業公司而言正是如此。
太空溫室系統研發對於人類未來長期在月球和火星上生活至關重要,這需要生物再生生命支援系統(Bio-regenerative Life Support Systems,BLSS)來確保航天員的生命。荷蘭Priva公司和德國航空航天中心(Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfart,DLR)歷經一年多的聯合設計和開發合作,兩個用於未來月球和火星溫室的營養液混合系統的原型裝置現已研製完成,並安裝在DLR位於不來梅的 EDEN 實驗室中,開始對系統效果進行測試。目的是,2025年建成一個1:1的月球溫室系統演示設施。
月球和火星溫室的概念模型。圖片來源:Liquifer Systems Group
“原型裝置的模組化結構能夠使該系統靈活地適應未來不斷變化的需求。”DLR 執行長 Anke KaysserPyzalla教授解釋說,太空研究成果已經可以在氣候惡劣地區(如沙漠和北極地區)的糧食生產中得以應用。
水、氧氣和食物的供應
營養自動混合高效系統是未來研究的重要基礎。“肥料養分自動配置是營養液迴圈的核心,可以為植物提供精確的養分。與 Priva 公司的戰略合作可以加快我們計劃中的月球溫室系統的開發進度。”DLR空間系統研究所EDEN研究小組的創始人及負責人Daniel Schubert博士指出。CEA(受控環境農業)技術整合是穩定供應水、氧氣和新鮮食物的核心。
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當提到該專案時,總部設在靠近德國邊境的卡西納芬市(Klazienaveen)的EVE Techniek公司人員Piet Veenstra和Marco Evers興奮地表示“太好了!我們認為這是一項重大挑戰。如果問我們真實性,我們會毫不猶豫地馬上回答說‘是的’。”
精確施肥的緊湊系統
為太空溫室設計專屬肥料和灌溉系統花費了18個月的時間。Priva公司供水系統經理 Edgar Konijnendijk說:“這些裝置專為較小的室內種植系統而設計。我們特別重視小型、緊湊的系統,該系統也滿足精確營養計量的高要求。”
肥料混合系統是荷蘭Priva公司專門為 DLR新研製開發的原型裝置,是專門用於太空種植EDEN ISS系統的一部分。整個裝置由三個子系統組成:混液罐水位控制系統,施肥控制系統,灌溉和排水系統。整個系統由 Priva 控制計算機 (Connext)控制和調節不同型別的施肥方案。
EVE Techniek公司的Piet和Marco每天都會對Priva 系統進行操作。兩人被當作“Priva 專家”回答大家的提問。他們盡力向人們解釋該系統的工作原理:“我們使用的系統由兩個緊湊罐體組成。在一個容積為 500 升的罐中,不斷加入所需的肥料,直到達到施肥所要求的劑量,當在該混液罐滿足了上述條件,水才會進入人們可能稱之為全天候施肥罐中。用這個罐中的水澆灌植物。每五分鐘向根部噴灑一次,同時,混液罐可非常精準地向施肥罐提供肥液。”
月球溫室系統技術試驗
在接下來的幾個月裡,DLR-EDEN 團隊將把原型裝置連線到不來梅基地 EDEN 實驗室閉環測試設施(Closed-loop Test Facility,CLTF)的灌溉系統上。CLTF 是為月球和火星開發的太空試驗種植溫室。使用氣培法種植,每五分鐘將兩個原型機提供的營養液噴灑到實驗溫室中的植物根部。未來,微生物接種、肥料比例變化和灌溉最佳化將是進一步研究的課題。
“有了這兩個新的原型裝置,我們就達到了一個重要的里程碑,我們研發執行方案是到2025年建成一個完整的1:1月球溫室系統測試演示器。”Daniel Schubert博士說。