Космические оранжереи, Настоящее и будущее, Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Смолянина С.О., Ерохин А.Н., 2005

Космические оранжереи, Настоящее и будущее, Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Смолянина С.О., Ерохин А.Н., 2005.

   Книга посвящена актуальной в космической технике проблеме: созданию устройств для выращивания растений на борту пилотируемого космического летательного аппарата для воспроизводства витаминной зелени для питания экипажа. В ней даны классификация и обзор существующих космических оранжерей, описано воздействие факторов космического полета на рост и развитие растений. Сформулирована постановка задачи оптимального проектирования космических оранжерей и описаны особенности проектирования основных подсистем таких устройств. Представлен новый класс космических оранжерей с самораздвигающимися посевами растений на выпуклых посадочных поверхностях и проанализированы его преимущества методом компьютерного моделирования продуктивности посевов. Результаты анализа подтверждены опытными данными. Предложены новая система корневого питания, полива и аэрации растений для условий невесомости, а также методы расчета параметров ее конструкции и рабочего режима. Описаны конструкции салатных конвейерных цилиндрических оранжерей с различными искусственными источниками света и приведены результаты экспериментов по выращиванию в них посевов зеленых растений. Обсуждаются тенденции будущего конструктивного развития производственных космических оранжерей.




Классификация современных космических оранжерей.
Еще в начале XX века в работах К.Э. Циолковского (1986а; 1986b) были сформулированы некоторые принципы построения космических оранжерей для биорегенеративных систем жизнеобеспечения людей в космических кораблях: использование солнечного излучения в качестве внешнего источника энергии (была предложена, например, коническая компоновка оранжереи для этого случая), балансировка потоков потребления и выделения веществ между автотрофными и гетеротрофными организмами, применение многовидовой структуры биологических компонентов системы, расположение космических оранжерей вне обитаемых отсеков космических летательных аппаратов.

Предпосылками для нового, практического этапа работ в области культивирования растений для космических систем жизнеобеспечения (СЖО) послужило, с одной стороны, появление пилотируемой космонавтики, а с другой — интенсивное развитие методов и технологий для промышленного растениеводства (защищенный грунт, гидропоника, агрегатопоника и аэропоника, светокультура, средства автоматического мониторинга состава питательных растворов для растений и др.), которые позволили получить информацию о потребностях растений в искусственной среде обитания. С наступлением космической эры высшие растения стали одним из излюбленных объектов изучения в космической биологии.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
Вместо предисловия (О.Г. Газенко).
ВВЕДЕНИЕ.
ГЛАВА 1. КЛАССИФИКАЦИЯ И ОБЗОР СУЩЕСТВУЮЩИХ КОСМИЧЕСКИХ ОРАНЖЕРЕЙ.
1.1. Классификация современных космических оранжерей.
1.2. Пищевые оранжереи для наземных моделей биолого-технических систем жизнеобеспечения.
1.3. Исследовательские космические оранжереи для условий микрогравитации.
1.4. Зеленные, или витаминные, космические оранжереи для условий микрогравитации.
ГЛАВА 2. ВОЗДЕЙСТВИЕ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ НА РАСТЕНИЯ В КОСМИЧЕСКИХ ОРАНЖЕРЕЯХ.
2.1. Воздействие на растения внешних факторов космического полета.
2.2. Воздействие на растения динамических факторов космического полета.
2.3. Воздействие на растения среды обитания внутри пилотируемого космического корабля.
2.3.1. Воздействие на растения газовой среды в космическом корабле.
2.3.2. Воздействие на растения загрязнителей газовой среды.
2.3.3. Воздействие на растения колебаний температуры и влажности воздуха, а также скорости воздушного потока.
2.3.4. Воздействие на растения изотопного состава воды.
ГЛАВА 3. КОСМИЧЕСКИЕ ОРАНЖЕРЕИ КАК ОБЪЕКТ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.
3.1. Постановка задачи проектирования космических оранжерей.
3.1.1. Постановка задачи оптимизации конструкции космических оранжерей.
3.1.2. Структура посева растений в космических оранжереях.
3.2. Классификация основных подсистем космических оранжерей и их характеристики.
3.2.1. Вегетационная система.
3.2.2. Система освещения.
3.2.2.1. Характеристики источников света для освещения растений.
3.2.2.2. Оптимизация светового режима в космических оранжереях.
3.2.2.3. Зависимость удельной производительности космической оранжереи от параметров светового режима.
3.2.2.4. Критерии и процедура оптимизации параметров светового режима в космических оранжереях.
3.2.2.5. Выбор параметров светового режима для космических оранжерей в частных случаях.
3.2.2.6. Выбор длительности товарной вегетации в космических оранжереях.
3.2.3. Система корневого снабжения.
3.2.3.1. Обзор методов корневого снабжения.
3.2.3.2. Обеспечение минерального питания растений в космических оранжереях.
3.2.3.3. Обеспечение увлажнения и аэрации корнсобитаемой среды.
3.2.3.4. Модели влагопереноса в капиллярно-пористой корнеобитаемой среде.
3.2.3.5. Определение диапазона оптимальных водных потенциалов в корнеобитаемой зоне.
3.2.3.6. Влияние конструктивных особенностей корневых модулей на продуктивность выращиваемых в них растений.
3.2.3.7. Методические проблемы экспериментального исследования влагопереноса в условиях невесомости и при воздействии силы тяжести.
3.2.3.8. Характеристики волокнистого ионообменного заменителя почвы "БИОНА-ВЗ" для космических оранжерей.
3.2.4. Система регулирования состава газовой среды.
3.2.5. Система термовлагорегулирования газовой среды.
3.2.6. Система контроля и управления.
ГЛАВА 4. СОВРЕМЕННЫЕ МОДЕЛИ КОСМИЧЕСКИХ ОРАНЖЕРЕЙ, РАЗРАБОТАННЫХ С РОССИЙСКИМ УЧАСТИЕМ, И КОСМИЧЕСКИЕ ОРАНЖЕРЕИ БУДУЩЕГО.
4.1. Научно-исследовательские космические оранжереи "Свет" и "Лада".
4.1.1. Краткое техническое описание оранжереи "Свет".
4.1.2. Параметры среды обитания растений в оранжереи "Свет" на борту орбитального комплекса "Мир".
4.1.3. Краткое техническое описание оранжереи "Лада".
4.1.4. Основные результаты космических опытов с растениями в оранжерее "Свет".
4.2. Экспериментальные образцы производственных цилиндрических конвейерных оранжерей.
4.2.1. Краткое техническое описание оранжерей "Фитоцикл" и "Фитоцикл СД".
4.2.2. Краткое техническое описание оранжерей "Витацикл" и "Фитоконвейер".
4.2.3. Результаты наземных опытов с растениями в цилиндрических конвейерных оранжереях "Фитоцикл" и "Фитоцикл СД".
4.3. Проекты оранжерей для марсианской экспедиции и будущих планетных баз.
ГЛАВА 5. ОПТИМИЗАЦИЯ ХАРАКТЕРИСТИК КОСМИЧЕСКИХ ОРАНЖЕРЕЙ ЗА СЧЕТ ОРГАНИЗАЦИИ САМОРАЗДВИГАЮЩИХСЯ ПОСЕВОВ РАСТЕНИЙ НА ВЫПУКЛЫХ ПОСАДОЧНЫХ ПОВЕРХНОСТЯХ.
5.1. Оранжереи с различными формами посадочной и светящей поверхностей.
5.1.1. Оранжереи со сферической посадочной поверхностью.
5.1.2. Оранжереи с цилиндрической посадочной поверхностью.
5.1.3. Оранжереи с тороидальной посадочной поверхностью.
5.2. Объемные характеристики посевов на посадочных поверхностях различной формы.
5.3. Энергетические характеристики посевов.
5.4. Сравнение эффективности различных компоновок космических оранжерей с выпуклыми посадочными поверхностями.
5.5. Компьютерное моделирование фотосинтетической продуктивности посевов в оранжереях различной формы.
5.5.1. Модель фотосинтетической продуктивности самораздвигающегося посева на цилиндрической посадочной поверхности.
5.5.2. Модель распределения фотосинтезирующей поверхности по высоте посева.
5.5.3. Модель светораспределения в посеве.
5.5.4. Модель световой кривой фотосинтеза посева.
5.5.5. Описание физической модели для идентификации математического описания конвейерных посевов.
5.5.6 Оценка свойств самораздвигающихся посевов растений в салатной оранжерее методом компьютерного моделирования.
5.6. Основные результаты анализа свойств самораздвигающихся посевов растений.
ГЛАВА 6. СИСТЕМА КОРНЕВОГО СНАБЖЕНИЯ С РЕВЕРСИВНОЙ ВОДОПОДАЧЕЙ ЧЕРЕЗ ЗАПОРНУЮ МЕМБРАНУ ДЛЯ КОНВЕЙЕРНОЙ КОСМИЧЕСКОЙ ОРАНЖЕРЕИ.
6.1. Описание и принцип действия системы реверсивной подачи воды в корневые модули.
6.1.1. Устройство системы реверсивной водоподачи для невесомости и наземных условий.
6.1.2. Циклограмма работы системы реверсивной водоподачи.
6.1.3. Критериальные соотношения между параметрами системы реверсивной водоподачи.
6.2. Система корневого снабжения для конвейерной космической оранжереи с цилиндрической посадочной поверхностью.
6.2.1. Конструкция корневого модуля.
6.2.2. Устройство блока корневых модулей для конвейерной цилиндрической оранжереи.
6.2.3. Гидравлическая схема и циклограмма работы блока водообеспечения для конвейерной цилиндрической оранжереи.
6.3. Расчет параметров системы корневого снабжения для цилиндрической конвейерной оранжереи.
6.3.1. Оптимизация параметров системы корневого снабжения.
6.3.2. Идентификация математических моделей движения воды в корневых модулях с пористым почвозаменителем.
6.3.3. Расчет параметров блока корневых модулей цилиндрической оранжереи.
6.3.4. Расчет параметров циклограммы работы системы корневого снабжения с реверсивной водоподачей.
6.3.4.1. Определение объема и длительности закачки воды в корневые модули.
6.3.4.2. Определение длительности паузы между закачкой и откачкой воды в корневых модулях.
6.3.4.3. Определение длительности откачки воды из корневых модулей.
6.3.4.3.1. Оценка длительности переходного процесса откачки из корневого модуля со свежезаправленным почвозаменителем.
6.3.4.3.2. Коррекция процесса откачки воды из корневых модулей после вегетации растений.
6.4. Наземные испытания системы корневого снабжения растений с реверсивной водоподачей в вегетационных опытах с зеленными растениями.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА.
СПИСОК ЦИТИРУЕМЫХ АВТОРСКИХ СВИДЕТЕЛЬСТВ И ПАТЕНТОВ.



Бесплатно скачать электронную книгу в удобном формате, смотреть и читать:
Скачать книгу Космические оранжереи, Настоящее и будущее, Беркович Ю.А., Кривобок Н.М., Смолянина С.О., Ерохин А.Н., 2005 - fileskachat.com, быстрое и бесплатное скачивание.

Скачать pdf
Ниже можно купить эту книгу по лучшей цене со скидкой с доставкой по всей России.Купить эту книгу


Скачать - pdf - Яндекс.Диск.




Теги: книги по научной литературе :: Беркович :: Кривобок :: Смолянина :: Ерохин :: космическая оранжерея