Рубрики
Инвестиции Российская наука Стартапы Яркие исследователи

Проект 435nm Александра Шаенко

Российский научный проект с глобальными возможностями на самой начальной стадии развития

Проект, получивший название 435nm, возглавляет Александр Шаенко – инженер, работающий в космической отрасли более 15 лет. Он принимал участие в разработке ракет-носителей “Ангара-А5” и KSLV-1 (Россия-Южная Корея), отечественной космической обсерватории “Миллиметрон”, частного спутника DX1 компании Dauria Aerospase. Был главным конструктором в команде “Селеноход”, участнике конкурса Google Lunar X PRIZE. Кандидат технических наук, преподавал в МГТУ им. Баумана.

В 2014 году он возглавил создание первого в России краудфандингового спутника “Маяк”, который стартовал с Байконура 14 июля 2017 года в составе группы из 43-х коммерческих спутников.

В 2018 году Александр Шаенко запустил в систему краудфандинга нечто более глобальное – проект 435nm. В случае успеха человечество сможет жить не только на планете Земля, а имена разработчиков будут вписаны в историю.

Разработки автономных замкнутых систем обеспечения жизнедеятельности велись уже давно в разных странах. Сюда включаются и аппараты рециркуляции воды, утилизации отходов, а также системы газового обмена. В СССР группа исследователей Института медико-биологических проблем (ИМБП) в 80-х годах прошлого века создала систему “Сирень”, способную поддерживать дыхание одного человека. Данная разработка была основана на способности к фотосинтезу одноклеточной микроводоросли хлорелла. Существенным препятствием для применения стала непомерная энергозатратность. Установка потребляла 45 киловатт. Требуемый для синтеза фотонный поток излучали 6 ксеноновых ламп ДКсТВ-6000 мощностью по 6 кВт каждая. Для сравнения: МКС в современном виде потребляет 100 киловатт и на борту могут находиться 6 человек.

Проект 435nm

Фокусом  разработки стал фотобиореактор, который в автономном режиме сможет поддерживать дыхание человека в изолированной среде. Это может быть подводный мир, ближний космос и даже планеты Солнечной системы (Илон Маск будет в восторге, если российские разработчики продемонстрируют ему действующую модель). Главной героиней фотобиореактора стала та самая одноклеточная микроводоросль хлорелла, способная поглощать углекислый газ и вырабатывать кислород, болтаясь в особой питательной среде и получая энергию для синтеза от внешнего фотонного излучения.



Идеей новой разработки Александра Шаенко стала одна особенность фотосинтеза на основе хлорофилла. По данным наблюдений определенные части спектра вызывают наибольшую выработку кислорода, тогда как основная часть попросту греет пространство. Если облучать хлореллу только самым эффективным спектром, то энергозатраты снизятся в несколько раз, что позволит применять “генератор кислорода” в космических аппаратах. Современные технологии позволяют получать нужный спектр излучения с минимальными энергозатратами. Осталось на практике реализовать задумку.

Свое название 435nm проект получил от длины волны первой узкой части спектра, в котором происходит пиковое поглощение энергии хлорофиллом. На глаз воспринимается как синий цвет. Вторая часть эффективного излучения находится между 650-660 нанометров, и имеет красный цвет. Заручившись поддержкой некоторых ведущих ученых, работавших над “Сиренью”, А. Шаенко с командой создал первый небольшой прототип.

Первый прототип

Первый прототип “435nm”

На фото указаны блоки в составе фотобиореактора. На первый взгляд ничего особенного. Емкость с хлореллой имеет объем 2,5 литра, поток фотонов исходит от светодиодов двух видов на 440-460 нм (синий цвет) и 650-660 нм (красный цвет). От сети прибор потребляет смешные 65 ватт. Изначально прототип создавался с целью выработать оптимальные режимы работы и подготовить основу для дальнейших, более автоматизированных и мощных моделей.

В ходе испытаний были обнаружены основные недочеты прототипа:

  1. Недостаточная плотность хлореллы (всего 0,1363 мг/л, тогда как “Сирень” достигла 20 г/л).
  2. Недостаточная продуктивность хлореллы (3мг/л в сутки; “Сирень” – 15г/л в сутки).
  3. Быстрое зарастание культурой поверхности светодиодов и снижение излучения.
  4. Сложная чистка внутренних поверхностей, для которой приходилось разбирать реактор.

В данном виде биореактор не способен поддерживать дыхание человека. При такой плотности пришлось бы использовать объем больше 6,5 тысяч кубометров. Но это только начало.

Работа над вторым прототипом

30 марта 2018 года с помощью спонсоров была набрана минимальная сумма в 400 тысяч рублей для продолжения работы над фотобиореактором. В первую очередь будут более детально изучены опытным путем характеристики спектра. Также  планируется разработать и усовершенствовать автоматическую систему поддержания климата для хлореллы, включая подготовку оптимального минерального и кислотно-щелочного состава. Будет увеличена мощность излучения, и также вынесены из резервуаров облучатели. Намечено использовать систему, позволяющую очищать внутренние поверхности без основательных разборок. В открытом доступе выложено подробное техническое задание на новую разработку.

Чтобы показать решимость идти до конца, Александр Шаенко обещал продемонстрировать работу системы на самом себе, подышав какое-то время только с помощью реактора в прямом эфире, и назначил срок – конец 2018 года.

Сейчас работа над проектом 435nm ведется группой из примерно 10 человек в свободное от основной работы время. Среди них – опытные сотрудники ИМБП РАН. Плюсом направления разработок можно считать относительно невысокую затратность, так как не требуется сложного дорогостоящего оборудования (сравнимого с ускорителями частиц или многократными космическими запусками) и огромного коллектива. Также предыдущие исследования заложили хороший фундамент под разработку.

Будущее проекта

Этот проект более многогранен, чем кажется на первый взгляд. Применить его можно сразу в нескольких “земных” областях. Это и выращивание водоросли для пищевых добавок, создания на их основе климатических установок и даже очистных сооружений. Главным конечно остается применение для космической отрасли, однако, если будет коммерчески более востребовано “земное” применение, проект будет развиваться в этом направлении. Группой исследователей запланированы довольно серьезные работы по внедрению разработки. Даже можно сказать, что оба направления (разработка и поиск областей внедрения) идут параллельно. Здесь и оценка возможностей рынков, клиентских сегментов, работа по предзаказам, создание MVP (minimum viable product) и работа с ним, а также поиск инвесторов.

Выступление А. Шаенко в Институте медико-биологических проблем. Олег Волошин / ИМБП