一种设置于载人航天器内的植物栽培设备

技术领域

本实用新型涉及一种在长期载人的航天器内为航天员居住舱增加氧气含量、减少二氧化碳含量的设备。

背景技术

当前，载人航天器内空气的含氧浓度大多设计为30％，其余的70％则为氮气。据研究报告，当空气中的氧浓度在18％至30％时，理应能够满足航天员维持身体健康的生理需要。但是，必须同时控制二氧化碳浓度在1％以下才行。因为当空气中的二氧化碳达到2％～10％时，轻则使人头痛，血压升高，重则致人昏迷，甚至死亡。航天器内空间狭小，极易发生二氧化碳浓度超标。为此，当今的载人航天器大多在生命保障系统的空气净化和供氧设施中採用氢氧化锂或碱性金属的过氧化物去除二氧化碳或用固态胺分子筛收集二氧化碳，而后再以化学或物理的方法加以处理。这类方法产生的碱性金属盐及航天员的排泄物和各种生活、工作垃圾都会污染太空舱。所以，用物理、化学方法消除二氧化碳，从环保角度看，实非上策。而植物在生长过程中的光合作用可以吸收二氧化碳，产生氧气，正是载人航天器内部环境的需要。因此，在载人航天器内部装备可以培植植物的设备，实现植物吸碳制氧，是解决太空舱空气中二氧化碳净化和供氧问题的理想途径。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种装置于长期载人的航天器内，用于栽培植物的设备。

本实用新型一种设置于载人航天器内的植物栽培设备的技术方案是：其总体为筐形，其结构包括网筐、防水膜、植物培养基质层和供水管系。其中，网筐构成本实用新型植物栽培设备的框架，使用具有一定刚性的线材或板条材制作，网筐的前后左右和底部均为网状结构，上口开放。网筐总体可以为方块形、圆墩形或斗形。网筐壁的网孔孔径为2～30mm。其中，孔径20～30mm的大孔网筐适于栽培常绿草皮或一般温室蔬果花木，而孔径2～4mm的小孔网筐适于栽培萍藻类植物。

在网筐内壁贴附防水膜。防水膜是使用不透水材料制作的薄膜。

在防水膜内壁所形成的空间设置植物培养基质层，铺设或堆积适于植物生长的基质。

在植物培养基质内布设供水管系，供水管系上端与载人航天器内的水源连接，位于植物培养基质内的水管段设有排水孔。

作为优化，本实用新型还设置加强筋框，与网筐体结合，以加强网筐的刚性。加强筋框的刚性高于网筐。最简易有效的加强筋框是与网筐上口相适应，与网筐上口边缘密切贴附的支撑框。加强筋框还可以如网筐骨架装配：加强筋框有上口，与网筐上口贴附；加强筋框有下口，与网筐底部周边结合；加强筋框上口与下口之间设置立柱，设置于方块形和斗形网筐的加强筋框在四角设置立柱，设置于圆墩形网筐的加强筋框在四周设置2-5个立 柱。

加强筋框的使用可以收到两方面的效果：一是提高整个设备的刚性；二是可降低制作网筐所使用的材料的刚性，减少所用材料的质量，有可能从总体上减轻整个设备的重量。

作为优化，本实用新型还在网筐敞开的上口加设网式覆盖层，以防止在失重环境下植物培养基质和水体飘逸，同时也将植物生长限制在筐内。

在载人航天器内使用本实用新型植物栽培设备栽培光合作用旺盛的植物，利用航天员居住舱的正常照明，或利用可能采集到的日光，或者以太阳能为能源为所培植的植物专设光照，在植物生长过程中吸收二氧化碳，释放氧气，在一定程度上代替现有的物理化学方法，解决太空舱中减碳增氧问题。

在本实用新型植物栽培设备的基础上，通过整合航天器内已有的废水再生、碳水化合物加工、生物降解、电力供应等设备，实现航天员的排泄物、排遗物和各种生活、工作垃圾的生物消解，继而实现太空舱内生物循环再生式的良性可逆反应，最终形成太空生物链，解决太空舱环保问题。

附图说明

图1为本实用新型航天器植物栽培设备结构示意图；

图2为图1的C-C剖面图。

图中标号所表示的部件或部位为，1-网筐；2-加强筋框；3-防水膜；4-植物培养基质层；5-供水管系；6-网式覆盖层；7-承接管座。

具体实施方式

下面结合实施例作具体说明。

如图1、图2所示，网筐1构成本实用新型植物栽培设备的框架。网筐1采用线型金属材料或有机材料，用编织，或焊接，或粘结方法制作。其中以高强度不锈钢丝编织为优。网筐1网孔孔径为2～30mm。网筐整体呈斗形，下底小上口大。网筐1的敞口边缘镶结加强筋框2，以加强设备刚性。加强筋框2是在形状上与网筐1相适应的框架结构件，可选用薄壁不锈钢管制作。网筐1内壁设置防水膜3，可选用不透水、不透气的塑料膜制作，以保湿、保水。在防水膜3的内部空间铺设或堆放适于植物生长的基质，构成植物培养基质层4。植物培养基质在大孔网筐中使用由木屑或果木枝碎屑与生态厕所的固态有机颗粒肥料拌和的混合物，市售的花卉培养土也可使用。在小孔网筐中使用溶解有机肥料的水液。大孔网筐和小孔网筐用于栽培不同植物。供水管系5埋于植物培养基质层4内，可选用塑料柔性圆管制作，圆管上布有排水小孔。供水管系5的进水管口安装有承接管座7。在网筐1敞开的上口盖设网式覆盖层6。网式覆盖层6可选用小孔金属网或合成纤维网制作。

本实用新型植物栽培设备的上述结构和使用状态是按航天器进入轨道，失去地球引力的状况描述的。在航天器发射前本实用新型植物栽培设备应不进入使用状态，而处于准备状态，或组合前状态。其供水系统的水源是切断的，设备各部件及设备整体按发射要求进行固定和必要的包裹。