Оранжерея на высоко эллиптической орбите⁠⁠

Предположим у нас есть пассажирский планетолет совершающий регулярные рейсы по маршруту Земля-Марс-Земля, при этом пассажиры перевозятся в равном количестве в обе стороны, что конечно скорей всего будет сильно отличаться от реального пассажиропотока первоначального периода, но зато позволит более детально рассмотреть интересующий процесс.

Предположим что каждый пассажир производит в течении суток 2.0 кг отходов, из которых 1.2 кг углекислота, а 0.8 это твердые и жидкие отходы. Если предположить продолжительность полета 200 дней, то каждый пассажир произведет 400 кг отходов израсходовав 400 кг запасов.

Предположим теперь что при подходе к Земле/Марсу планетолет совершит частичное аэроторможение и перейдет на предельно возможно высокую эллиптическую траекторию, в теории апоцентр такой орбиты расположен в бесконечности но на практике для земли он будет не выше орбиты Луны а для марса не дальше сферы Хилла. В обоих случаях для перехода на такую орбиту достаточно будет сбросить 0.8 км/с.

На этой орбите пассажирский планетолет встретиться с космической станцией Оранжереей и выгрузит на нее все биоотходы включая и углекислоту, а также магистральное оборудование по поддержанию жизнедеятельности пассажиров и утилизации биоотходов, после чего совершит посадку на поверхности Земли/Марса.

Тот непродолжительный отрезок времени между выгрузкой магистральной системы жизнеобеспечения и посадкой, поддержание требуемых условий будет осуществляться посадочной системой жизнеобеспечения имеющей гораздо более простую конструкцию и масса-габаритные параметры.

Полученные биоотходы будут использованы Оранжереей в качестве удобрения для выращивания нового урожая продуктов питания, для снабжения обратных рейсов.

Таким образом можно создать ситуацию когда биомасса необходимая для питания пассажиров в течении полета не поднимается и не спускается на поверхность планет, а все время остается в свободном космическом пространстве.

Не смотря на то что между марсианской и земной оранжерей миллионы километров расстояния, дельта скорости между ними всего 0.8 км/с, и именно эту дельта и является "расстоянием" между ними, две оранжереи по сути ведет обмен между собой биомассой.

Конструктивно Оранжерею можно представить как неподвижно расположенную центральную цилиндрическую секции в которой находиться технологическая часть по переработке отходов в удобрения, "грязный" процесс, и переработки сельхоз продуктов в продукты питания, "чистая" часть.

От центральной части, радиально центральной оси симметрии цилиндра, расположенные неподвижные прозрачные внешние полимерные цилиндры "аграрной" части станции, чьи оси симметрии совпадают с радиальными осями цилиндра.

Внутри этих цилиндров поддерживается нормальное атмосферное давление и атмосфера из углекислого газа, а кислород выделяющийся в ходе процесса фотосинтезе непрерывно отфильтровывается.

Внутри внешних прозрачных цилиндров расположены внутренние перфорированные прозрачные цилиндры которые непрерывно вращаются вдоль свое оси симметрии создавая на своей поверхности незначительно центростремительное ускорение.

Пространство между внешним и внутренним цилиндром заполнено метровым слоем воды которая увлекаемая вращением внутреннего цилиндра прижимается центростремительным ускорением к внешнему и создает метровый слой воды отделяющей внутренние пространство цилиндра от космоса.

Эта вода выполняет двойную роль, как радиационный щит так и среду для переноса минеральных веществ и удобрений.

На поверхности внутреннего цилиндра высажены специально генетически сконструированные растения растущие к центру цилиндра и плодоносящие на своей вершине. Корневая система растений получает все необходимо из водяного слоя за счет внедрения в него через перфорацию внутреннего цилиндра. сбор продуктов обеспечивает сельскохозяйственный робот перемещающийся вдоль центральной оси посредством двух тросов закрепленных на ее противоположных торцах. Поскольку растения генетически сконструированы они постоянно приносят плоды в своей "верхней" части обращенной к центру цилиндра сбор которых не представляет никакой сложности.