نظام دعم الحياة البيئي الخاضع للتحكم

في البيئات غير المجهزة بأنظمة دعم الحياة الخلوية (CELSS)، يتألف تجديد الهواء ومعالجة ثاني أكسيد الكربون عادةً من خزانات هواء مخزنة _وأجهزة تنقية ثاني أكسيد الكربون _. ويكمن عيب هذه الطريقة في ضرورة إعادة ملء الخزانات عند نفاذ الهواء، كما تتطلب أجهزة التنقية استبدالاً بعد أن تفقد فعاليتها.

هناك أيضاً مسألة معالجة الأبخرة السامة المنبعثة من المواد الاصطناعية المستخدمة في بناء المساكن. لذا، فإن مسألة الحفاظ على جودة الهواء تستدعي الاهتمام؛ فقد أظهرت التجارب أن النباتات تزيل أيضاً المركبات العضوية المتطايرة المنبعثة من المواد الاصطناعية المستخدمة حتى الآن في بناء وصيانة جميع المساكن الاصطناعية.

في أنظمة دعم الحياة المغلقة (CELSS)، يُزوَّد الهواء مبدئيًا من مصدر خارجي، ثم يُحافظ عليه باستخدام النباتات الورقية التي تُنتج الأكسجين في عملية التمثيل الضوئي (بمساعدة _ثاني أكسيد الكربون ، وهو ناتج ثانوي لعملية التنفس البشري ). والهدف الرئيسي من بيئة CELSS هو أن تتولى النباتات الورقية إنتاج الأكسجين بالكامل، مما يجعل النظام مغلقًا بدلًا من أن يكون مُتحكَّمًا به.

كما هو الحال مع جميع الرحلات الفضائية الحالية، اضطرت الأطقم إلى تخزين جميع المواد الاستهلاكية التي تحتاجها قبل الإطلاق. وعادةً ما كانت المواد الغذائية الصلبة تُجفف بالتجميد لتقليل وزن المركبة.

بطبيعة الحال، في نظام بيئي مكتفٍ ذاتيًا، سيتم تخصيص مكان لزراعة المحاصيل، مما يسمح بزراعة الأغذية وحصادها. وكلما زاد عدد السكان، زادت كمية المحاصيل التي يجب زراعتها.

أما بالنسبة للماء، فقد أظهرت التجارب أنه يُستمد من التكثيف في الهواء (وهو ناتج ثانوي لتكييف الهواء والأبخرة)، بالإضافة إلى الرطوبة الزائدة من النباتات. وبالتالي، يجب ترشيحه بطريقة ما، إما طبيعياً أو آلياً.

في بدايات رحلات الفضاء، كان المسافرون إما يقذفون نفاياتهم في الفضاء أو يخزنونها لرحلة العودة.

درس مركز CELSS وسائل تحليل النفايات البشرية ، وإذا أمكن، إعادة دمج المنتجات المعالجة في النظام البيئي. فعلى سبيل المثال، تمت معالجة البول وتحويله إلى ماء آمن للاستخدام في المراحيض وريّ النباتات.

تعتمد معالجة مياه الصرف الصحي على النباتات، وخاصة المائية منها، لمعالجة هذه المياه. وقد ثبت أنه كلما زادت كمية النفايات التي تعالجها النباتات المائية (أو بالأحرى، جذورها )، زاد حجم هذه النباتات.

في الاختبارات، مثل تلك التي أجريت في BioHome ، أنتجت النباتات أيضًا سمادًا صالحًا كوسط نمو للمحاصيل.