JCN : Concept d'ordinateur alimentaire d'équilibre vectoriel : 9 étapes

2024 Auteur: John Day | [email protected]. Dernière modifié: 2024-01-30 09:06

Nous ouvrons avec la bande-annonce de la prochaine vidéo "JCN and the Astronauts; an Epic Tale of Food and Fun in Outer Space".

Ce que j'ai retenu des vidéoconférences du projet, c'est que nous devons nous concentrer sur les concepts spatiaux et nous amuser ! Je m'éclate…

J'aborde cet effort avec une approche d'ingénierie plutôt non mécaniste. Je fais souvent des œuvres d'art en complément de tous mes projets et efforts. Une approche différente apporte souvent de nouvelles idées et inspirations. Soyez avec moi ici.

Mon hobby est le jardinage. J'y suis depuis un certain temps. J'écris également une méthodologie originale de jardinage appelée « agriculture fractale ». Mais en tant que jardinier biologique, j'ai dû lire partout pour comprendre ce qui pourrait faire pousser un jardin spatial. C'est très différent. Surtout quand on considère l'épigénétique.

J'ai deux objectifs déclarés. D'abord pour réduire le poids au minimum. Le poids de la charge utile est primordial. Le poids total du projet est A: Light Cage, 1331 grammes, B: Root Ball 48 grammes, C: Water Column 256 grammes, et D: Power 1500 grammes. Le poids total de la charge utile n'est que de 3135 grammes; près de la moitié va à l'alimentation ! Sinon, je me mets au défi d'utiliser autant de méthodes et de machines disponibles dans mon espace de création.

Il s'agit d'une entrée de niveau professionnel.

Fournitures:

Matériaux

(2) Bande LED adressable BTF-Lighting WS2811 Ultra Bright 5050 SMD RGB 60 LED/m 20 Pixels/m 5 mètres DC12V IP65 Revêtement en silicone étanche

(1) LightingWill 10-Pack système de canaux en aluminium LED en forme de V 1 mètre d'extrusion de montage en coin noir anodisé. Coupé à 24 longueurs de 300 mm.

(2) Alimentation en plastique BTF-Lighting DC12V 6A 72W

(2) Contrôleur RF sans fil BTF-Lighting WS2811 DC5-12V 14 touches

(1) petit ventilateur de bureau USB personnel SmartDevil

(1) Humidificateur flottant Zerone USB Donuts Mini Mist

(1) Tapis de culture Terrafibre Chanvre 40 Pack 5 "x5"

(1) Ruban d'emballage Gorilla et ruban adhésif double taille.

Étape 1: Concepts spatiaux 2D

Le terme "concept spatial" signifie quelque chose d'assez spécifique à un architecte. Cette méthode d'analyse guide la main d'un designer dans l'élaboration de la phase conceptuelle. Souvent, ces lignes de construction invisibles passent inaperçues et pourtant elles sont là pour donner forme à ce qui pourrait autrement rester sans limites. Les formes naturelles suivent aussi leurs propres lignes de force qui démentent la complexité que nous percevons.

De telles méthodes sont un bon point de départ.

Sinon, le schéma de base place la source d'eau/de nutriments au centre même; contenu dans une « motte » aérée. Les plants de laitue poussent vers l'extérieur et vers la lumière régulée.

Étape 2: Concepts spatiaux 3D

Les schémas conceptuels 3D sont également simples, directs et interconnectés. Tronquer le cube donné établit des zones d'espaces desservis et de desserte. Les « embouts » d'angle réservent des zones pour le stockage de l'eau, l'électronique, la robotique et les capteurs dans le cadre d'un développement futur.

Le cube tronqué est appelé cuboctaèdre. Ce solide d'Archimède était la forme préférée de Buckminster Fuller pour de nombreuses raisons. Il l'a même rebaptisé Vector Equilibrium. Le plus précieux pour cet effort est le fait que le cuboctaèdre contient parfaitement l'instance la plus dense de sphéroïdes; 12 sphères s'entassent le plus étroitement autour d'une sphère centrale. Les limites 500x500x500mm de cette affectation permettent une unité standard de 150mm à 175mm; ce qui est parfait pour nos besoins.

La sphère centrale est un idéal qui n'est pas facile à imprimer sur une imprimante 3D. On peut cependant utiliser les plans imaginaires qui sont tangents entre chacune des sphères pour créer un polyèdre appelé dodécaèdre rhombique, ayant 12 côtés. Cette forme est possible d'imprimer en 3D avec une seule épaisseur de paroi; surtout si on crénele la surface.

Enfin, la troncature du dodécaèdre rhombique forme un cube. Et nous revenons au départ à une autre échelle.

Étape 3: Concept d'irrigation en orbite terrestre basse

De toute évidence, le centre du cube est un point d'une grande importance. La NASA fait souvent remarquer que l'eau n'agit pas comme l'eau dans l'espace. Je dirais que l'eau agit parfaitement dans l'espace. Donnons du sens et utilisons ce fait de manière créative en notre faveur. Gonfler ou dégonfler une boule d'eau au point central serait une chose facile à faire. Injectez-lui des nutriments au besoin. Insérez un humidificateur/atomiseur à ultrasons piézo à environ 1,7 Mhz. Cela atomisera la surface de la boule d'eau en microgouttelettes d'environ 3 à 5 microns, ce qui est idéal pour l'absorption par les racines. Cela fonctionne très bien pour la laitue qui est une alimentation légère et a besoin de moins de nutriments. Trop de nutriments en solution peuvent obstruer les brumisateurs à ultrasons.

J'ai eu l'idée d'explorer cela en regardant une personne vapoter dans une voiture devant moi. La vapeur remplissait complètement l'habitacle de la voiture; chaque recoin.

Je vois la colonne d'eau comme un empilement de formes toroïdales. Un ventilateur de type Dyson, un moteur brushless, un pivot à roulement à billes et un brumisateur à ultrasons.

Étape 4: Concept d'irrigation terrestre

Le concept terrestre de l'irrigation est à peu près le même que celui de l'espace; sauf qu'il faut bien sûr tenir compte de la gravité. En tant que tel, la boule d'eau doit être contenue. Et le poids combiné de la motte, des 12 plantes et de la structure de la tour doit être conçu pour.

Étape 5: Concept de la motte

La motte, étant imprimée en 3D en PLA simple paroi (mode vase), est extrêmement légère ! Il faut faire attention lors de l'ouverture des trous avec un Dremmel car le plastique compostable est plutôt cassant. Le substrat végétal peut être constitué de divers matériaux. Je vais essayer des tapis de chanvre et des tampons à récurer de marque 3M. Je vais appliquer 3 ou 4 cuillerées d'agar et insérer les graines de laitue, pointe vers le bas, dans le nutriment clair. La gélose nourrit la graine précoce, la colle au tampon et la maintient en place quelle que soit son orientation. J'espère que ça marche!

Les racines pousseront dans le coussinet et dans la chambre racinaire. Les racines seront favorisées dans un premier temps mais bientôt j'utiliserai des protocoles d'éclairage pour favoriser le développement des feuilles.

Étape 6: Concept de cage lumineuse

La cage lumineuse est un appareil plutôt judicieux. Il dispose de 12 connecteurs imprimés en résine 3D. Je les appelle des tardigrades. Il existe également 24 canaux d'angle LED en aluminium de 300 mm identiques en tant que longerons. Ces longerons agissent structurellement sur Terre mais ils fournissent également un précieux dissipateur de chaleur pour les LED.

Notez que le cuboctaèdre peut être vu comme étant composé de 4 hexagones. Utilisez ce fait lorsque vous réfléchissez à la meilleure façon d'installer vos LED. Considérez-le comme un défi. J'ai utilisé deux séries de 5 mètres de bandes LED programmables à intensité variable ultrabrite à 12V. Je peux leur faire faire presque n'importe quoi.

Notez que l'endroit où les espars "croisent" est directement au-dessus de chacune des plantes. La source la plus lumineuse est aérienne. Une lumière moindre fournit de la lumière sur les côtés.

Notez également que les points apex de la motte sont les endroits les plus ouverts entre les plantes. Ce serait l'endroit idéal pour localiser les futurs micro ventilateurs au besoin.

Étape 7: Construction de la cage légère

Il devrait être assez évident de savoir comment assembler la cage lumineuse. 24 longerons et 12 connecteurs d'angle. Deux des connecteurs sont imprimés avec des ouvertures pour diriger l'alimentation électrique de manière visuelle.

Je recommande également de construire un étui de voyage pour servir de guide, de soutien et de protecteur. Le boîtier a des dimensions internes de 500x500x500mm et est considéré comme dépassant le cadre du projet. C'est facultatif mais je pense que c'est une bonne idée.

Une fois le design finalisé, je collerai le tout ensemble. Le moment où les connexions devraient tenir. Mais pour l'instant, les longerons et les connecteurs sont maintenus ensemble par du ruban d'emballage Gorilla. Le ruban adhésif au dos des LED est inutile. Dénudez-le. J'utilise des gouttes de ruban adhésif double adhésif Gorilla pour maintenir les bandes lumineuses en place.

Étape 8: Éléments de soutien

Voici des photos de ma station de test de ventilateur et d'humidificateur et de mon espace de travail.

Étape 9: Conclusions

Je suis à peu près prêt à commencer à cultiver des plantes.

Je ne serai jamais satisfait ou fini de concevoir la boîte de culture. Il est intentionnellement conçu pour que des pièces soient retirées, remplacées et modifiées.

Il y a encore beaucoup de place pour des améliorations. Et pour l'ajout d'électronique, de capteurs, d'automatisation et de robotique. L'IA aussi.

Mes propres recherches sont bien parallèles à ce projet. Ce mois-ci, je lance une entreprise de R&D axée sur les technologies architecturales, la technologie AG, la cartographie et la projection laser et les structures de l'espace lointain. J'ai des concepts pour une sonde de haute altitude Vénus et une structure "serre" autonome à stationner au point de Lagrange Terre-Lune L5.

La NASA autorise une utilisation équitable de ses matériaux tant que le logo de boulette de viande n'est pas utilisé.