Для длительных космических миссий нужны самовосстанавливающиеся системы, которые: обеспечивают свежей пищей, вырабатывают кислород, перерабатывают отходы. Такие технологии по отдельности уже разрабатываются. Так, учёные из Сибирского федерального университета разрабатывают модель фермы для выращивания на Луне. Испанские исследователи изучали выращивание грибов в космосе с имитацией марсианской атмосферы, и 10 % из данных грибов смогли расти и размножаться.

Однако интеграции систем выращивания растений, грибов и переработки отходов в единую замкнутую систему в открытых источниках не обнаружено.

В практической части была поставлена задача разработать модель автономной технологии (источника) питания космонавтов и кислорода для дыхания. Идея заключается в том, чтобы на основе изучения системы выращивания растений, выращивания грибов, разработать новую технологию для использования в длительных космических экспедициях или в длительной работе на станциях на планете Марс.

Перед моделированием системы проведены изучения выращивания грибов и эксперименты по выращиванию растений (микро зелени), результаты которых позволили построить модель комплексной биоциклической автономной системы выращивания и переработки.
Условия космического корабля, а также космической станции предполагают максимально – эффективное использование пространства, которое ограничено, а также предполагает минимизацию веса и объема материалов и оборудования, которые можно взять на корабль. Соответственно, предлагаемая автором работы комплексная биоциклическая автономная система выращивания и переработки должна основываться на принципах оптимизации пространства, веса, способности регенерации и циклического (повторного) использования применяемых компонентов.

Для длительных космических миссий нужны самовосстанавливающиеся системы, которые: обеспечивают свежей пищей, вырабатывают кислород, перерабатывают отходы.

Методология.
Анализ научных данных исследований в области гидропоники и аэропоники. Изучение результатов экспериментов по выращиванию грибов в экстремальных условиях.

Проведенные практические эксперименты:
Выращивание микрозелени в грунте и в гидропонной установке.
Наблюдение за ростом грибов в домашних условиях и на ферме.

Лабораторные исследования:
В Тюменском государственном университете изучались образцы растений с помощью специализированных приборов. С помощью газоанализатора и датчиков хлорофильного индекса были определены наиболее эффективные семена с точки зрения урожайности и способности поглощать CO₂.

В своей работе я предложил инновационную технологию — комплексную биоциклическую автономную систему выращивания и переработки, которая позволяет выращивать свежую зелень и грибы прямо на борту космического корабля или на Марсе, перерабатывать органические отходы в питательные среды, замкнуть цикл жизнеобеспечения как в природе.

В целях соблюдения технологических процессов и биобезопасности целесообразно разделение схемы монтажа данной системы выращивания на 3 отдельных изолированных блока, которые могут в разобранном и упакованном виде доставляться на космических кораблях и монтироваться на орбите или на Марсе в один БИОЦИКЛИЧЕСКИЙ МОДУЛЬ с ориентировочным размером (длина – 3,2 м., ширина 2 м, высота 2 м.). Приведем краткое описание каждого из блоков с учетом возможных физических параметров и функциональности.

ПЕРВЫЙ БЛОК – гидропонное выращивание зеленых растений и выращивание растений в грунте с регулируемым уровнем температуры, влажности, освещения, полива. Описание:
15 лотков для микрозелени (общая площадь ~4,5 м²);
3 лотка для выращивания овощей;
Цикл роста: 7–8 дней;
Урожайность: до 320 г в день на человека;
После сбора урожая корни идут на переработку.
Также выращивание растений является естественным источником кислорода для дыхания космонавтов, также зеленые растения поглощают углекислый газ (параметры и показатели данного процесса являются предметом дальнейшего развития данной работы).

ВТОРОЙ БЛОК – выращивание грибов, состоящее из двух контуров: инкубационного и конура выращивания с регулируемым уровнем освещения, влажности и температуры. Описание:
10 лотков для выращивания грибов;
6 лотков для инкубации мицелия;
Цикл: 5–6 недель;
Урожайность: до 300 г в день на человека;

Грибы — источник белка, витаминов и разнообразия
Грибы не заменят 100% питания космонавтов, но они могут стать источником свежей (земной) пищи, так как в полетах в основном используют сублимированные продукты. Грибы содержат все необходимые человеческому организму вещества: белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные соли, соответственно поиск технологий их выращивания (также, как и растений) в замкнутых системах является важным направлением для включения грибов рацион питания космонавта на постоянной (циклической) основе без возможности постоянной доставки с Земли.

Расчеты производительности выращивания растений и грибов в БИОЦИКЛИЧЕСКОМ МОДУЛЕ являются предварительными, ориентированными на показатели выращивания на Земле. В возможном выращивании в космических экспедициях будет еще очень много различных аспектов, последовательное изучение которых является основным направлением дальнейшего развития данной работы. Теоретически установка может использоваться в условиях невесомости, для этого нужны мембраны, через которые прорастают растения и грибы.
ТРЕТИЙ БЛОК – рабочее пространство из трех контуров: сбор (с системой измельчения), переработка субстрата (с системой термического и ультрафиолетового обеззараживания компонентов) и контура формирования субстрата и внесения мицелия.

Предлагаемую идею БИОЦИКЛИЧЕСКОГО МОДУЛЯ разработанную на основе предложенной автором технологии Комплексной автономной биоциклической системы выращивания и переработки удалось продемонстрировать в разработанной физической модели в масштабе 1 к 10, с автоматизацией на основе Arduino Uno (датчики контролируют: влажность, температуру, уровень CO₂, освещённость. Система сама включает: полив, увлажнение, свет, вентиляцию
Параметры отображаются на ЖК-дисплее).