Comments 42
Бда...
Проблема в том, что естественный фотосинтез использует не только воду, но и углекислый газ. А для дыхания человека намного важнее убрать из атмосферы жилого модуля углекислоту, чем добавить кислород. Иными словами человек раньше потеряет сознание и задохнётся от избытка углекислоты, чем от недостатка кислорода.
Космонавты не дураки - форточку откроют!
напрямую использовать её для производства кислорода и переработки углекислого газа в одном устройстве.
Там даже на картинке co2 потребляется.
Да, но на картинке растение, то есть естественный фотосинтез, а речь идёт об искусственном. А как вам нравится эти фразы:
Единственным ресурсом для такого устройства будет вода — аналогично процессу фотосинтеза, происходящему в природе.
Устройства искусственного фотосинтеза, с другой стороны, могут работать при комнатной температуре при давлении, которое существует на Марсе и Луне.
На самом деле это статья пример "будущих новостей". Ключевой является вот эта фраза:
Мы создали теоретическую основу для анализа и прогнозирования работы таких интегрированных устройств «искусственного фотосинтеза» для применения на Луне и Марсе.
Я так понимаю что со2 в ресурсы не занесли т.к. его космонавты и так избыточно производят.
На самом деле - нет. Дело в том, что обычные растения производят, кроме кислорода и продуктов питания ещё так называемую "непищевую биомассу". Часть её используется в дальнейшем как сырьё для химического и биохимического синтеза, остальное идёт в компост для создания так называемого почвоподобного субстрата. Поэтому углекислого газа надо значительно больше, чем могут надышать космонавты. Для Марсианской Колонии это не проблема, топливный завод на Марсе будет добывать его из атмосферы. А вот на Луне углерод редкость, и его придётся так или иначе завозить в составе продуктов питания, упаковки и компонентов топлива.
Ну так компост же после того как перегниёт опять возвращается в растения.
Для расширения производства продуктов вам всегда будет требоваться новый компост. Тем более в случае Марсианской Колонии, которая должна будет расширяться. Но главное, это химическое производство, для которого нужно разнообразное сырьё. Везти всё на Марс с Земли слишком дорого, а, с другой стороны, вокруг колонии целая планета разнообразных ресурсов.
Сначала вы утверждали что со2 перейдёт в компост. Теперь утверждаете, что компоста будет нехватать.
Это какое-то нарушение сохранения материи.
Если количество компоста уменьшается, то куда он будет деваться?
Подразумевается что количество зелени=константа.(как было 10 грядок, так и осталось)
На самом деле ситуация на Луне и Марсе абсолютно разная. На Марсе СО2 в изобилии есть в атмосфере, поэтому естественно будет широко использовать как сырьё. Кроме того Марсианская Колония будет постоянно развиваться, поэтому ей нужно всё большее количество пластиков, органических смол, и так далее. Поэтому на Марсе придётся развернуть огромное химическое производство.
Источник здесь, это один из проектов Марсианского общества.
На Луне дефицит не СО2, а элемента углерода, поэтому его, так или иначе, придётся экспортировать с Земли или с метеороидов класса углистых хондридов. Кроме того, на Луне в обозримом будущем не будет колонии (учитывайте разницу понятий База, Станция и Колония). Тем не менее углерод на Луне будет непрерывно расходоваться на производство продуктов питания и непищевой биомассы, которая, в свою очередь, будет использоваться в качестве химического сырья для самых разных производств (компост только одно из).
Ну да, в целом углерова будет нехватка. Но почему нельзя замкнуть по углероду цикл дыхания\пишеварения\фотосинтеза мне непонятно.
Потому, что углерод необходим и для производства, например, пластмасс и смол, которые расходуются при строительстве и эксплуатации Лунной Базы. Углерод, кстати, не единственный, те же проблемы с азотом, например.
где в "дыхания\пишеварения\фотосинтеза" вы увидели слово промышленность?
В слове "фотосинтез". Растение, кроме кислорода и продуктов питания производит непищевую биомассу, которая служит сырьём для переработки и местного производства.
Почему эту массу нельзя пустить на удобрения?
Можно пустить на удобрения, но тогда всё равно эквивалентные количества азота и углерода в готовых продуктах и полуфабрикатах необходимо доставлять с Земли или астероидов.
нужно, но не для дыхания. А мы говорим по замкнутость цикла дыхания.
А то у вас логика такая: нет смысла в рециркуляции чегото, все равно его не хватит и придётся завозить.
Нет смысла делать два разных производства, одна и та же пшеница в избытке дает кислород для дыхания, зерно для продуктов питания, солома (целлюлоза) для пластика, корни и листья для компоста. Почему "в избытке"? Да потому, что, кроме того углерода, который пошёл на продукты питания она связала углерод и для непищевой биомассы. На Лунной Базе вам неизбежно придётся экспортировать углерод и азот из других источников. Естественно культивироваться должна не только пшеница, но и с другими растениями принцип тот же.
Исходя из контекста складывается впечатление, что вы утверждаете что нет смысла делать маленькую теплицу, все равно её не хватит, чтобы закрыть потребности на 100%.
Когда же я вам пишу что можно сделать маленькую теплицу, для закрытия 50%(условно) потребностей, вы утверждаете что делать это смысла нет, всё равно придётся закрывать 100% потребностей. Где логика?
Исходя из контекста
Вы слишком далеко ушли от контекста.
Повторю, есть принципиальная разница между Луной и Марсом. На Луне в обозримом времени не будет колонии, будут относительно небольшие базы и станции, а значит не будет производство широкого ассортимента продукции. Луна относительно близко, перелёт занимает несколько дней, с использованием опорной околоземной орбиты и без задержки на окололунной орбите стартовать с Земли можно практически в любое время. Поэтому там имеет смысл утилизация углекислого газа, производство продуктов питания, компоста как органического удобрения и каких-то простых, но широко используемых расходников, типа спиртов, например. При этом кислород для атмосферы жилых модулей производится попутно и в избытке - его ещё придётся удалять.
Короче - Луну намного проще снабжать с Земли, но для снижения стоимости перевозок какие-то массовые товары, прежде всего продукты питания, можно производить на месте.
Иная ситуация на Марсе, где планируется создание Марсианской Колонии. Колония отличается от Базы и Станции тем, что заметная часть людей прилетает туда надолго, нередко до конца жизни. Они там живут, влюбляются, женятся, заводят и воспитывают детей. Поэтому в Марсианской Колонии необходимо создание развитой биохимической индустрии и производство широкого спектра продуктов. Лететь на Марс долго, на текущем технологическом уровне запуски имеют смысл только в относительно узкие окна, транспортировка грузов стоит дорого. Кроме того, само строительство Марсианской Колонии будет длительным процессом, поэтому нельзя построить оранжерею рассчитывая сразу покрыть все потребности на все времена. Поэтому надо строить теплицы (множественное число для обеспечения устойчивости к заболеваниям растений) условно на 200% текущей потребности, учитывая, что к прилёту следующей партии колонистов, через 26 месяцев, нужно накопить для них продукты, отстроить для себя хотя бы минимально комфортабельное жильё и освободить капсульный отель на космодроме для вновь прибывших. Одновременно надо произвести панели солнечных батарей и запустить ядерный реактор, построить посадочные площадки и стартовый комплекс, добывать воду, обслуживать топливное производство, и так далее. При этом надо не забывать об исследовании Марса.
Я же написал - можно пустить эту массу на удобрения. Но тогда вам всё равно для Лунной Базы придётся экспортировать углерод и азот в товарах, полуфабрикатах и сырье.
https://habr.com/ru/articles/740778/comments/#comment_25650506
Сначала подумалось, что речь пойдет о выведении генномодифицированных колонистов с фотосинтезирующей кожей.
А так не очень понятно зачем придумывать искусственный фотосинтез, если и природный нормально работает. На выходе сахар, а из сахара грибы или дрожжи могут производить нужную сложную органику, их уже умеют модифицировать для этого.
Вместо хлорофилла, который отвечает за поглощение света в растениях и водорослях, в этих устройствах используются полупроводниковые материалы, которыекоторые наверняка не умеют сами размножаться и их придется производить для масштабирования.
>> если и природный нормально работает
Проблема в непостоянстве... интерес к искуственному, я полагаю, больше связан с возможностью его точечного контроля, включения и выключения. Хотя, создать четыре отсека канаб растительных ферм "утро/день/вечер/ночь" по идее способно решить эту проблему. Но здесь встает вопрос энергоэффективности - сам процесс фотосинтеза для растений не цель, а способ прироста собственной массы (и последующего упомянутого вами размножения), которая будет полезна в колониях, но, например, крайне неэффективна на этапе "добраться до колонии".
У фотосинтеза эффективность невысокая, а растительные продукты не так просто очищать. Скорее всего, пытаются максимально упростить и дублировать процессы независимыми путями на первых этапах. Возможно, какие нибудь биологи, параллельно, тоже делают растения с повышенной эффективностью фотосинтеза или"подстройкой к спектру излучения".
У фотосинтеза эффективность невысокаяРазве? Рекордсменом является сахарный тростник с КПД преобразования солнечной энергии в химическую в районе 7-8% и это оценка с учетом трат на питание и прирост биомассы, и с учетом того, что половина солнечного света не попадает в спектр поглощения растениями (у кремния спектр поглощения раза в 2 шире). К тому же даже примерно неизвестен КПД описываемой фотосинтетической установки, кто сказал что он окажется выше? КПД солнечных панелей ~20% и к этим потерям добавятся потери на химических реакциях.
Я не специалист в фотовольтаике, но по относительно последним статьям обещают эффективность порядка 12%. Принципиально, имхо, важнее реализация, строить оранжерею на первых порах наверное сложно, а привезти и обновлять реагенты проще.
Ну а так, какие нибудь одноклеточные водоросли наверняка ещё эффективнее и удобнее, хотя и капризнее. Пусть будут параллельные системы.
А так не очень понятно зачем придумывать искусственный фотосинтез, если и природный нормально работает.
Живые растения - объекты достаточно капризные и в сложных условиях разных планет могут оказаться недостаточно жизнеспособными. Предположим, у вас плантация растений погибла (метеорит пробил купол теплицы на Марсе), потребуется время для того, чтобы восстановить плантацию (вырастить новую), да и новый метеорит может ее погубить. При достаточно эффективном и достигшем уровня сравнительной дешевизны искусственном фотосинтезе - его аппараты не будут требовать чрезмерно тепличных условий, как живые растения, и при мелких катастрофах восстановить их работоспособность легче и быстрее. Заменил поврежденные элементы и запустил процесс снова.
если и природный нормально работает.
"Если". Проблема в том, что пока никому не удалось создать устойчивую искусственную биосистему. С другой стороны это гонка за призраком, потому, что устойчивые чисто технические и комбинированные системы (наиболее очевидная на МКС, но и на атомных подводных лодках) давно уже работают.
"Одна из возможностей — собирать солнечную энергию (которой в космосе предостаточно) " ну за орбитой Плутона я бы не сказал, Солнечной энергии предостаточно у Меркурия.
Так я что-то не пойму - уже есть установки фотосинтеза пригодные для повседневной эксплуатации ? А сколько будет весить такая установка для космического корабля ? Не легче ли будет использовать плазмохимическое разложение СО2 ?
позволяет растениям и другим организмам получать солнечный свет, воду и углекислый газ, преобразуя их в кислород и энергию в виде сахара.
Как это антропоцентрично звучит. У растений нет цели кислород вырабатывать. Им углерод нужен из СО2.
есть облака межзвзедного спирта, меня даже отговаривали (в игре звездная война)где то после койпера. переживали фотками с плутона после фоток с лужников - типа с одной камеры
Потребность человека в кислороде усложняет процесс космических путешествий.
ага, а других проблем там вообще нет :)))
поэтому решаем проблему фотосинтеза и сразу вылетаем :))))
Вот так и появляются синтетойды, сначала искусственный фотосинтез, потом искусственная женщина, потом трансформация кожаного мешка в киборга, бизнес по производству имплантов, жизнь на Марсе будет не совсем такой, какой ее описывали фантасты прошлого века...
Путешествие на Марс в один конец обычно занимает порядка двух лет,
Вообще-то, перелет с Земли на Марс по энергетически выгодной траектории займет около 8 месяцев. Два года, это видимо, срок полета в оба конца с учетом времени ожидания подходящего положения Земли для обратного старта с орбиты Марса.
Это тоже не совсем так. Один синод (время, между противостояниями Земли и Марса) длится примерно 26 месяцев. Так как для наиболее энергетически выгодного перелёта посадка на целевую планету должна совершаться во время противостояния, то к этому времени надо добавить время перелёта на Марс. Получается, что экспедиция, рассчитанная на один синод длится примерно 31-32 месяца.
Я думаю, что текущего уровня развития атомной энергетики достаточно для обеспечения энергией космических колоний
Для обеспечения текущих потребностей - безусловно. Но есть проблемы. Во первых, топливо для классических атомных станций мало, во вторых оно требует сложного и экологически вредного процесса обогащения, в третьих атомные станции создают массу радиоактивных отходов. Анейтронный синтез в этом отношении имеет много преимуществ, за исключением того, что для наиболее простой анейтронной реакции необходим гелий-3, то есть тоже очень редкое топливо.
Если управляемый термояд объединить с управляемыми фотосинтетическими системами, то это несомненно будет революция в кубе.
Сейчас искуственный фотосинтез даже на Земле уже иногда выгоднее внедрять, не то, что в космосе.
Все эти вертикальные фермы на гидропонике, это же об этом.
А так в СССР в подвале какогото новосибирского института проводили длительные эксперименты с людьми в замкнутом пространстве, и вроде по воздуху цикл даже щамкнули, правда, на водорослях.
Космические колонии: как искусственный фотосинтез может стать ключом к устойчивой жизни за пределами Земли