Vitamin space greenhouse as an element of advanced biological and technical support for space crews


Cite item

Full Text

Abstract

The design of a vitamin space greenhouse for the Vitacycle-T space experiment on the Russian segment of the ISS is described. The preproduction model of Vitacycle-T successfully passed autonomous tests at the IMBP RAS in 2024. The total area of crops illuminated by LEDs in the vegetation module is 0.4 m2, and its volume is 0.09 m3. The power consumption of the installation is about 870 watts. The average daily yield of cabbage leaves in the space greenhouse was 84 g, and the labor costs for the maintenance of the space experiment during ground tests did not exceed 5.5 minutes per day. The space greenhouse will be able to meet the needs of one astronaut in vitamins A and C. The test results allow us to consider the Vitacycle-T vitamin greenhouse as a promising element for future biological and technical life support systems for space crews.

About the authors

Yu. A. Berkovich

State Research Center of the Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences (SRC RF – IMBP RAS)

Author for correspondence.
Email: berkovich@imbp.ru

Doctor of Science (Engineering), Professor, Head of the Laboratory

Russian Federation

A. M. Belyak

State Research Center of the Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences (SRC RF – IMBP RAS)

Email: belyak@imbp.ru

Master of Biology, Junior Researcher

Russian Federation

A. A. Buryak

Technological Innovations LLC

Email: aa.gbiotech@proton.me

Master of Physics, Lead engineer

Russian Federation

Yu. I. Smirnov

State Research Center of the Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences (SRC RF – IMBP RAS)

Email: yusmirnov@imbp.ru

Head of the Laboratory

Russian Federation

A. A. Ivanova

State Research Center of the Russian Federation Institute of Medical and Biological Problems of the Russian Academy of Sciences (SRC RF – IMBP RAS)

Email: aaivanova@imbp.ru

Junior Research Fellow

Russian Federation

References

  1. Tsiolkovskiy K.E. Grezy o Zemle i nebe: nauchno-fantasticheskie proizvedeniya [Dreams of Earth and sky: science fiction works]. Tula: Priokskoe Knizhnoe Izdatel'stvo Publ., 1986. 448 p.
  2. Nechitailo G.S., Mashinsky A.L. Space Biology: Studies at orbital stations. Moscow: Mir Publ., 1993. 504 p.
  3. Levinskikh M.A. Space biology of plants. Space Biology and Medicine. 2022. V. 1. P. 93-118. (In Russ.)
  4. Berkovich Yu.A., Krivobok N.M., Smolyanina S.O., Erokhin A.N. Kosmicheskie oranzherei: nastoyashchee i budushchee [Space greenhouses: present and future]. Moscow: Firma «Slovo» Publ., 2005. 368 p.
  5. Ewert M.K., Chen T.T., Powell C.D. Life support. Baseline values and assumptions document. NASA/TP-2015–218570/REV2.
  6. Berkovich Y.A., Smolyanina S.O., Zheleznyakov A.G., Gusenberg A.S. Prospects for using space greenhouses as a part of a suite of crew life support systems of a lunar orbital station, a lunar base and interplanetary transfer vehicles. Space Engineering and Technology. 2019. No. 2 (25). P. 37-54. (In Russ.). doi: 10.33950/spacetech-2308-7625-2019-2-37-54
  7. Zyablova N.V., Berkovich Yu.A., Erokhin A.N., Skripnikov A.Yu. The gravitropic and phototropic responses of wheat grown in a space greenhouse prototype with hemispherical planting surface. Advances in Space Research. 2010. V. 46, Iss. 10. P. 1273-1279. doi: 10.1016/j.asr.2010.05.033
  8. Berkovich Y.A., Krivobok N.M., Krivobok S.M., Matusevich V.V., Soldatov V.S. Development of a root feeding system based on a fiber ion-exchange substrate for space plant growth chamber Vitacycle. Habitation. 2003. V. 9, Iss. 1-2. P. 59-65. doi: 10.3727/1542966034605261
  9. Berkovich Y.A., Smolyanina S.O., Belyak A.M., Shlyaev P.V., Konyukhov A.S., Dmitriev M.D., Zheleznyakov A.G., Kozlova E.Y. Conveyor-type space greenhouse Vitacycle-T for the Russian segment of the International Space Station. Space Engineering and Technology. 2025. No. 1 (48). P. 6-22. (In Russ.)
  10. Berkovich Yu.A., Smolyanina S.O., Krivobok N.M., Erokhin A.N., Agureev A.N., Shanturin N.A. Vegetable production facility as a part of a closed life support system in a Russian Martian space flight scenario. Advances in Space Research. 2009. V. 44, Iss. 2. P. 170-176. doi: 10.1016/j.asr.2009.03.002
  11. Gushchin V.I., Shved D.M., Levinskikh M.A., Vinokhodova A.G., Signalova O.B., Smoleevskiy A.E. Ecopsychological investigations in 520-day isolation. Aerospace and Environmental Medicine. 2014. V. 48, no. 3. P. 25-29. (In Russ.)
  12. Mauerer M., Schubert D., Zabel P., Bamsey M., Kohlberg E., Mengedoht D. Initial survey on fresh fruit and vegetable preferences of Neumayer Station crew members: Input to crop selection and psychological benefits of space-based plant production systems. Open Agriculture. 2016. V. 1, Iss. 1. P. 179-188. doi: 10.1515/opag-2016-0023
  13. Odeh R., Guy C.L. Gardening for therapeutic people-plant interactions during long-duration space missions. Open Agriculture. 2017. V. 2, Iss. 1. P. 1-13. doi: 10.1515/opag-2017-0001
  14. Li Z.M., Zhang W.Z., Liu H. Psychophysiological and cognitive effects of strawberry plants on people in insolated environments. Journal of Zhejiang University: Science B. 2020. V. 21, Iss. 1. P. 53-63. doi: 10.1631/jzus.b1900331
  15. Yin J., Zhu Sh., Macnaughton P., Allen J.G., Spengler J.D. Physiological and cognitive performance of exposure to biophilic indoor environment. Building and Environment. 2018. V. 132. P. 255-262. doi: 10.1016/j.buildenv.2018.01.006
  16. Zhang G.C., Wu G.W., Yang J. The restorative effects of short-term exposure to nature in immersive virtual environments (IVEs) as evidenced by participants' brain activities. Journal of Environmental Management. 2023. V. 326. doi: 10.1016/j.jenvman.2022.116830
  17. Qin J., Sun Ch., Zhou X., Leng H., Lian Zh. The effect of indoor plants on human comfort. Indoor and Built Environment. 2014. V. 23, Iss. 5. P. 709-723. doi: 10.1177/1420326x13481372
  18. Michels N., Debra G., Mattheeuws L., Hooyberg A. Indoor nature integration for stress recovery and healthy eating: A picture experiment with plants versus green color. Environmental Research. 2022. V. 212. doi: 10.1016/j.envres.2022.113643
  19. Bentley P.R., Fisher J.C., Dallimer M., Fish R.D., Austen G.E., Irvine K.N., Davies Z.G. Nature, smells, and human wellbeing. Ambio. 2023. V. 52, Iss. 1. P. 1-14. doi: 10.1007/s13280-022-01760-w

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2025 VESTNIK of Samara University. Aerospace and Mechanical Engineering

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».