Наши партнеры

АКТУАЛЬНОСТЬ
Американская программа «Artemis» 2029г. и планы Роскосмоса и Китайского
национального космического агентства по созданию лунной базы 2035 г нацелены на:
долгосрочные исследования геологии, топографии, поиск ресурсов,
технологическое развитие. И что важно: отработку решений для автономного присутствия
человека вдали от Земли, что отвечает характеру нашей разработки.
https://www.nasa.gov/humans-in-space/artemis/
https://www.space.com/russia-china-shared-nuclear-reactor-2035-moon
?
?
?
ПРОБЛЕМАТИКА
ПРОБЛЕМАТИКА

Адаптация системы

распыления:

Разработка системы

распыления и сбора

питательного тумана

для условий низкой

гравитации.

Высокая стоимость доставки грузов на Луну (порядка 1,2 млн. долларов за килограмм)
делает логистику крайне затратной и ограничивает автономность лунной базы.

Принудительная

аэродинамическая

циркуляция:

Использование

принудительной

циркуляции вместо

традиционной аэропоники.

Предотвращение

гипоксии корней:

Сдувание излишков

влаги дает доступ

к воздуху.

Эффективный сбор

конденсата:

Увеличение

эффективности сбора

конденсата на задней

стенке сектора

установки.

Эргономичная

топология:

Интеграция установки

в стеновые ниши или

углы модулей лунной

базы.

ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЦЕЛЕСООБРАЗНОСТЬ

$16.2M
Доставка зелени (месяц)
$114 тыс.
Эксплуатация аэропоники (месяц)
~$16 млн.
Экономия в месяц (на 1 чел.)
~2 мес.
Срок окупаемости системы
Обзор проекта

Цель и задачи

Цель

Цель проекта

Создать и протестировать прототип автоматизированной аэропонной установки закрытого цикла для условий лунной базы. Целевая функция установки — ежедневная генерация 200 г фитомассы листовых культур, что позволит покрывать 50% суточной потребности экипажа в витаминах А, С, К, закрывать 2,5% калорийности рациона, поддерживать минеральный баланс и способствовать перистальтике ЖКТ.

Задачи

3D макет

Собрать прототип аэропонной установки

Экономика

Рассчитать энергопотребление

Анализ

Провести сравнительный анализ растений для выращивания

Гипоксия

Рассчитать варианты решения проблемы с гипоксией корней

Циклорама

Составить циклограмму работы

Электроника

Собрать схему подключения электронных компонентов

Экономика

Рассчитать экономическую целесообразность

Гидравлика

Рассчитать гидравлику

Печатная плата

Спаять печатную плату

Новизна

Технологические решения для автономного растениеводства в условиях лунной базы

Spray

Система распыления

Специализированный сбор тумана для условий низкой гравитации.

Circulation

Циркуляция

Принудительная аэродинамика для ускоренной доставки тумана к корням.

Hypoxia

Доступ кислорода

Сдувание излишков влаги предотвращает гипоксию корней.

Condensate

Сбор конденсата

Увеличение эффективности сбора конденсата на задней стенке сектора установки.

Topology

Интеграция

Эргономичная топология для ниш и углов модулей базы.

Дорожная карта проекта

Дорожная карта проекта

1

Постановка задач

Определение целей и задач проекта. Анализ потребностей растений, условий эксплуатации и технических ограничений.

Анализ
Планирование
2

3D моделирование

Создание трёхмерных моделей всех компонентов системы. Прорабатываем конструкцию корпуса и крепления.

3D
Прототип
3

Электроника

Разработка системы датчиков и автоматики полива. Программирование контроллеров.

Микроконтроллер
Программирование
4

Выращивание

Запуск системы и настройка условий роста. Оптимизация питательных сред.

Гидропоника
Уход
5

Тестирование

Комплексная проверка всех систем, нагрузочные тесты и финальная валидация.

Тестирование
Финал
Расчеты – Аккордеон

Расчеты

Расчет 1 – Скорость выдаваемая вентилятором

v = Q / (π · (D² − d²) / 4)

Расчет 1
Расчет 2 – Минимальная скорость для сдува капли

vmin = √(2 · g · σ / (ρ · r))

Расчет 2
Расчет 3 – Обоснование необходимости вентиляторов
Расчет 3
Расчет 4 – Влияние установки на лунную базу
Расчет 5 – Гидравлическая нагрузка
Расчет 6 – Давление потока воздуха
Расчет 6
Расчет 7 – Угол наклона...
Расчет 8 – Расстояние от ламп...
Расчет 9 – Электроэнергия...
Расчет 10 – Экономика...
Расчет 11 – Угол отражателя...
Расчет 12 – Графики...

3D-модель

3D-модель
полная 3D-модель установки
горшки
горшки для растений
электроника
блок электроники установки
вентилятор служит для аэрации корней
фитолампы компенсируют растениям отсутствие солнечного света
отражатели фитоламп
форсунки
блок фильтрации
блок насоса и бака с водой

Выбор культур

Кейл

Влияние: Предотвращение остеопении.

  • Критическая доза Витамина К.
  • Высокая устойчивость к стрессам.

Мангольд

Влияние: Метаболический гомеостаз.

  • Восполнение железа и магния.
  • Регенерация биомассы.

Базилик

Влияние: Нейростимуляция.

  • Преодоление вкусовой апатии.
  • Синтез фитонцидов.

Лунная гравитация

Проблема
Fпов > mg
Вода задерживается на корнях
Возникает гипоксия корней
Решение
Наш выбор
ПАВ

Твин-20
Коэффициент: 0.038 Н/м (у воды 0.078 Н/м).

Снижает поверхностное натяжение для активного оттока влаги.

Вентиляция

3 вентилятора (0,028 м³/с) для активного газообмена.

Открыть расчеты

Электроника

Компоненты электроники

Компоненты системы

  • Питание: Переменный ток, преобразователь
  • Датчики и интерфейс: Температуры и влажности, освещенности, уровень воды, экран, энкодер
  • Силовая часть: Вентилятор, фито-лампы, насос, UV-лампа
  • Микроконтроллер: Raspberry Pi Pico
Архитектура системы

Архитектурный состав

На схеме представлена архитектура электронной системы управления.

  • Модульный блок: Компоненты в защищенном от влаги корпусе.
  • Интерфейсный модуль: Верхний ярус с дисплеем и энкодером.
  • Центральный контроллер: Средний ярус — обработка сигналов и логика.
  • Силовая часть: Нижний ярус — релейные модули и клеммные колодки.
  • Периферия: Интегрированные датчики различных типов.
Наша команда
  • Анохина
    Екатерина
    Биолог-исследователь
  • Носков
    Марк
    Инженер-конструктор
  • Широкова
    Елизовета
    Инженер-конструктор
  • Васильева
    Ника
    Инженер-программист
  • Елисейкина Екатерина
    Инженер-физик
  • Стельмух Никита
    Наставник
  • Мясникова Алина
    Наставник
  • Федорова Мария
    Стажёр