Interfax-Russia.ru — Красноярские исследователи разработали модель для изучения арктических почв при помощи спутниковых данных.
Ученые Красноярского научного центра СО РАН создали модель для определения характеристик мерзлой арктической почвы при помощи спутниковых систем. Созданный программный комплекс позволит детально оценивать состояние Арктики — в частности, следить за реакцией льдов на изменение климата.
"Алгоритм построен на измерении комплексной диэлектрической проницаемости (величина, показывающая, во сколько раз сила взаимодействия двух электрических зарядов в среде меньше, чем в вакууме — ИФ) и разработан для талых и мерзлых минеральных почв. С его помощью можно отслеживать температуру, влажность и состояние поверхностной мерзлоты", — сообщает издание СО РАН "Наука в Сибири".
Для построения модели специалисты использовали образцы почвы, собранные в арктической тундре полуострова Ямал. Чтобы подобрать точные параметры, ученые рассмотрели три вида арктических почв с разным содержанием глинистой фракции. В процессе анализа выяснилось, что диэлектрические характеристики почвы в первую очередь зависят от количества находящейся в ней влаги.
"С развитием космических технологий появились возможности получать самую разную информацию об окружающей среде со спутников. К примеру, мы используем диэлектрическую модель, которая на основе спутниковых измерений определяет параметры почвы на конкретном участке суши. С помощью такого дистанционного зондирования можно изучать территории Арктики, анализировать причины экологических проблем. Для подобных практических приложений необходим особый инструмент. Именно его мы и разработали", — прокомментировал разработку младший научный сотрудник Института физики имени Л.В. Киренского Красноярского научного центра Андрей Каравайский.
Вместе с тем, по данным ученых, в настоящее время не существует универсальной диэлектрической модели, подходящей для всех ландшафтов и климатических условий. Это связано с тем, что диэлектрические свойства почвы зависят также от ее минерального состава, влажности и температуры.
"В дальнейшем исследователи панируют определить, насколько разработанный программный комплекс адекватно описывает и другие виды почв, разработать программы для других климатических территорий, и объединить все полученные алгоритмы в универсальную систему принятия решений", — добавляет издание.
Результаты исследования опубликованы в журнале International Journal of Remote Sensing.
Тем временем, ученые из Томского политехнического университета (ТПУ) вместе со своими коллегами из других вузов и академических институтов Томска работают над масштабным проектом по созданию так называемой "орбитальной теплицы" — автономного модуля, в котором можно будет выращивать различные растения в условиях космоса. Специалисты рассчитывают, что разработка войдет в Долгосрочную программу экспериментов на МКС.
Как рассказал директор Инженерной школы новых производственных технологий Томского политехнического университета Алексей Яковлев, в ходе многочисленных орбитальных экспериментов ученые уже подтвердили принципиальную возможность выращивания сельскохозяйственных растений в условиях микрогравитации. Однако, по его словам, все эти исследования проводились с размещением теплиц непосредственно в жилых отсеках орбитальных станций, и их конструкция имела множество ограничений и технологических барьеров, связанных со спецификой требований обитаемых космических модулей и крайне ограниченных площадей, выделяемых под теплицы. Поэтому, как пояснил Яковлев, томские исследователи и предложили разработать специализированный автономный модуль, который бы использовался для выращивания значимых агрокультур в космосе.
"Сейчас мы подготавливаем заявку на эксперимент, прорабатываем все технические решения конструкции, готовим эскизный проект. В 2020 году мы должны полностью подготовить заявку и подать ее", — сказал Яковлев.
В дальнейшем, по его словам, заявку будет рассматривать координационный совет, принимающий решение об актуальности и необходимости проекта.
"Практика показывает, что от заявки до старта самого эксперимента обычно проходит год-полтора, так что мы рассчитываем попасть в Долгосрочную программу и получить финансирование в 2021 году", — пояснил ученый.
Эксперт добавляет, что при создании "орбитальной теплицы" ученые планируют использовать технологии, уже отработанные в smart-теплице Томского политеха: "умное освещение", ускоряющее рост растений, а также специальные гидропонные установки для выращивания растений, автоматический режим полива и сбора урожая и других. К слову, в настоящее время томский полигон находится на реконструкции, предполагающей расширение возможностей "умной" теплицы.
"В Томске мы будем проводить междисциплинарные научные исследования и решать прикладные задачи в области агробиофотоники. При этом научный коллектив собрал не только ученых Томска, но представителей академических институтов Москвы, Владивостока и партнеров из Нидерландов, специализирующихся на климатических комплексах, в том числе из Вагенингенского университета", — отметил Яковлев.
Что касается "орбитальной теплицы", то, по его словам, ученые предполагают, что это будет некий автономный модуль, способный поставлять продукты питания для космонавтов и, при необходимости, пристыковаться к МКС через шлюз.
"Планируется, что площадь выращивания составит 30 м2. При этом его цилиндрическая форма должна помочь приспособиться к разным условиям гравитации, что позволит в далекой перспективе использовать его, например, на Луне или на Марсе. Показатель гравитации будет задаваться возможностью вращения модуля вокруг своей оси и скоростью вращения", — уточнил Яковлев.
Также, по его словам, специалисты планируют, что модуль будет выполнен из гибкого материала для возможности компактной сборки и автоматической орбитальной распаковки.
Кроме того, в рамках проекта ученые планируют решить ряд важных технологических задач: окончательно выбрать тип конструкции, создать системы автоматизации корпусных элементов, радиационной защиты, теплозащиты, энергоснабжения, освещения и диагностики неполадок.
"Конструкция и технологические решения модуля должны учитывать воздействие внешних факторов космического пространства, естественное облучение от солнца, использование "умного" освещения, роботизированного механизма для сбора урожая, специальной системы полива и грунтоудержания растений", — сообщил директор Инженерной школы новых производственных технологий ТПУ.
Еще один важный вопрос, как отметил Яковлев, — выбор необходимых и наиболее подходящих агрокультур и их защита от возбудителей болезней растений в условиях микрогравитации.
"В настоящее время мы предлагаем для выращивания в модуле различные виды салатов и салатной капусты, лука-порея, базилика и других культур", — сказал он.
Обозреватель Наталья Пономарева
Присоединяйтесь к Interfax–Russia в "Twitter‘е", "Вконтакте" и на "Facebook"
