Argus Controls uitgekozen om in de ruimte in ISS te telen

EDEN ISS is een vierjarenproject van het onderzoeks- en innovatieprogramma van de Europese Unie, Horizon 2020, gericht op het onderzoek van het voedselaanbod voor langdurige ruimtemissies en innovaties in de teelt in gesloten systemen. Private en publieke internationale organisaties werken hierbij samen om reeds geavanceerde technologieën gericht op gecontroleerde omgevingslandbouw nog verder te ontwikkelen. 

Het EDEN ISS consortium bestaat uit toonaangevende deskundigen uit Europa, Canada en de VS in ruimtevaart en gecontroleerde omgevingslandbouw. De wetenschappelijke adviesraad van EDEN ISS bestaat uit topwetenschappers uit Rusland, de VS, Japan, Italië en Duitsland. Argus Controls werd uitgekozen om het beheersysteem te leveren voor de proefkas waarin de technologieën en procedures zullen worden uitgeprobeerd die nodig zijn voor voedselteelt in gesloten omgevingen met extreme buitenomstandigheden.

In 2011 lanceerde het Institute of Space Systems van het DLR het onderzoeksproject EDEN (Ontwikkeling en Ontwerp van voedingsbronnen in gesloten systemen). In maart 2015 werd het EDEN ISS-project gelanceerd met financiering uit het Horizon 2020 onderzoeks- en innovatieprogramma.

Het eerste jaar werd vooral aan laboratoriumwerk gewijd, waarbij tegelijkertijd met verschillende kweekcellen werd gewerkt en er proeven werden uitgevoerd met sla en komkommers. In het laatste deel van het jaar werden hier tomaten aan toegevoegd. In november 2015 begonnen de proeven met kweekcellen die direct aan het EDEN ISS-project zijn verbonden.

In 2016 bleef het team experimenten uitvoeren in het EDEN laboratorium voor potentiële plantenteelt in Antarctica en in de ruimte. Hierbij werden er belangrijke verbeteringen aan het systeem aangebracht en kon het EDEN-team samen met hun EDEN ISS-partners gewassen selecteren voor de missie in Antarctica. Twee andere belangrijke resultaten in 2016 betreffen bevestiging van de prestaties van de voor de testteelt gebruikte prototype LED-lampen en de voortzetting van experimenten met op urine gebaseerde voedingsoplossing voor het CROP project (voor gecombineerde regeneratieve biologische teelt) van het DLR Institute of Aerospace Medicine. 

Andere belangrijke mijlpalen waren de kritische ontwerpevaluatie en de goedkeuring van het project door het Duitse ministerie van Milieu, die de eerste zending van EDEN ISS hardware naar Antarctica mogelijk maakte. In 2016 werd ook de mobiele testfaciliteit (MTF) gebouwd. In oktober van dat jaar werden de twee containers van de MTF in Bremen afgeleverd. Na installatie werd het energiesysteem geïntegreerd en volgde het beheersysteem van Argus voor beheer en dataverwerking. Conrad Zeidler, bij EDEN verantwoordelijk voor het beheer van de planten- en omgevingsparameters: "De EDEN ISS MTF bestaat uit twee 6 meter hoge kubuscontainers die ongeveer 400 m ten zuiden van Neumayer Station III op een platform geplaatst zullen worden. De MTF kan in drie ruimtes worden opgedeeld: de Cold Porch/luchtsluis, het service gedeelte en de toekomstige verkenningskas." Al deze onderdelen van de MTF bevatten moderne technologie die speciaal voor het EDEN ISS project werd ontworpen:

Cold Porch: Dit is de toegangsruimte van de MTF die als bufferzone dient en het service gedeelte van de buitenomstandigheden afscheidt. Het bevat een aantal luchtbeheercomponenten en leidingen boven de opslagkast en langs het plafond die verse lucht van buiten naar het service gedeelte leiden.

Service gedeelte: Dit bevat de meeste MTF subsystemen, inclusief het ISPR plantenteeltsysteem. Hierbij worden Bosch Rexroth aluminium profielen gebruikt ten behoeve van meerdere configuraties en een lichtsysteem dat gebaseerd is op watergekoelde LED's. 

Bij het plantenteeltsysteem horen een klimaatbeheersysteem inclusief temperatuur- en vochtigheidsregeling, belangrijk voor het beheer van de omgevingsdruk en de O2- en CO2-concentraties, een subsysteem voor nutriëntenopslag en -toediening, een subsysteem voor opdrachten- en dataverwerking en een subsysteem voor energiebeheer. In het servicegedeelte is werkruimte voor de bemanning opgenomen en controlepanelen voor de kabels en pijpen aan de buitenzijde van de MTF.

De toekomstige verkenningskas bevat acht meerlaagse teeltrekken om de voor het EDEN ISS project geselecteerde gewassen te telen. Elk rek bevat per laag twee teelt trays met een maximum van acht trays per rek. In totaal kunnen er 40 trays tegelijk geplaatst worden. Met een aan de rekken gekoppeld pantografisch systeem en observatiecamera's kunnen de trays verticaal worden bewogen.

De MTF zal in oktober 2017 vanuit Bremen naar Antarctica worden gebracht, waar het in december 2017 zal arriveren en er een team klaar zal staan om de MTF te installeren en in bedrijf te stellen. Het EDEN ISS bemanningslid dat er zal overwinteren is in augustus 2017 aan een viermaandelijkse training begonnen. 

In 2018 moet de hoofdproef, negen maanden overwinteringsisolatie, worden uitgevoerd. Hiervoor moet de MTF in januari volledig operationeel zijn. Na de start van de isolatieperiode wordt er in april een eerste oogst verwacht. In juni zouden er een volop consumptiemogelijkheden moeten zijn met in de faciliteit geteelde groenten. De isolatieperiode zou in november 2018 moeten eindigen en het experiment in Antarctica eind december 2018 worden afgerond.

Aan het EDEN ISS project nemen de volgende partners deel: German Aerospace Center, LIQUIFIER Systems Group, National Research Council (Italy), University of Guelph, Alfred Wegener Institute, Enginsoft, Airbus Defense and Space, Thales Alenia Space Italy, Arescosmo, Wageningen University and Research, Heliospectra, Limerick Institute of Technology, Telespazio en University of Florida.

Argus Controls werd uitgekozen voor het beheer van een aantal belangrijke technieken voor de betrouwbare en veilige teelt van hoogwaardige voeding. Beoogde sleuteldoelen omvatten onder andere microbiologisch gedrag en tegenmaatregelen in gesloten ecosystemen, aanpassing, integratie, fijnregeling en demonstratie van belangrijke technologieën en integratie van sleuteltechnologieën in een ISPR teeltsysteem en een toekomstige verkenningskas.

Volgens Zeidler worden bijna alle beheer- en geautomatiseerde controletaken door het Argus beheersysteem uitgevoerd waaraan de meeste sensoren en actuatoren in de MTF zijn gekoppeld.

"Met de hardware en software van Argus zal databeheer en -opslag en afstandsbediening van de MTF mogelijk zijn vanaf Neumayer Station III en de EDEN ISS controlecentra in heel Europa en Noord-Amerika". Hierbij bestaat de gegevensstroom uit gegevens van ongeveer 117 sensoren en 87 actuatoren. 

Argus Controls werd voor dit project aanbevolen door de afdeling CESRF (onderzoek van gecontroleerde omgevingssystemen) aan de University of Guelph. CESRF is namens de University of Guelph verantwoordelijk voor het ontwikkelen van het nutriëntenleveringssysteem en ondersteuning van de integratie van het beheersysteem. Dr. Michael Stasiak van de CESRF, sinds 2001 een gebruiker van Argus Controls, was in 2015 de belangrijkste tussenpersoon tussen Argus en EDEN ISS en was nauw betrokken bij een deel van de selectie en het ontwerp van de integratie van de controlesystemen en het volgen van het ontwikkelingsproces. Hij beschrijft Argus als "extreem betrouwbaar": "Argus zorgde voor een uniforme aanpak zodat elk subsysteem gecontroleerd kan worden en alle gegevens kunnen worden geregistreerd. [...] De hardware van Argus is gemakkelijk te koppelen aan de overvloed aan sensoren en actuatoren die nodig zijn in een dergelijke wetenschappelijke installatie."

Voor meer informatie: