Kaip Krasnojarske buvo sukurta pirmoji pasaulyje autonominio išlikimo erdvėje instaliacija
Filme „Marsietis“herojus turėjo laukti kitos ekspedicijos, atvykstančios į Raudonąją planetą su nedideliu vandens, maisto ir oro kiekiu. Amerikiečių kinas bandė išsiaiškinti, kaip tai padaryti, o sovietų mokslininkai panašią problemą išsprendė dar prieš Andy Weyeriui parašant knygą apie išlikimą Marse.
Prieš pusšimtį metų SB RAS Krasnojarsko fizikos institute buvo sukurtas prietaisas, kuris padėtų astronautui išgyventi bet kurioje planetoje be jokių ypatingų problemų ir pašalinės pagalbos. Revoliucinė BIOS-3 uždaro ciklo tiekimo sistema, neturinti analogų pasaulyje, beveik visiškai aprūpino jos viduje esančius žmones vandeniu, deguonimi ir maistu. Užteko pasiimti su savimi labai mažą atsargą, o tada viską pagamino ir išvalė pati sistema.
„Russian Planet“išsiaiškino, kaip Sibiro mokslininkai sugebėjo aplenkti savo laiką ir kolegas.
Kvėpuokite dumbliais
- Pirmieji eksperimentai kuriant uždaras autonomines gyvybės palaikymo sistemas prasidėjo Krasnojarske septintojo dešimtmečio pabaigoje, - vadovaujantis tyrėjas, Rusijos mokslų akademijos Sibiro skyriaus Biofizikos instituto mokslinis sekretorius, biologijos mokslų kandidatas Jegoras Zaderejevas. pasakoja RP korespondentas. - Mokslininkai nustatė, kad tam, kad du žmonės gyventų per metus, jiems reikia apie 300 kg deguonies, 2,5 tonos vandens ir 400 kg maisto. Tuo pačiu metu per tą patį laikotarpį jie išmeta 350 kg anglies dioksido ir toną atliekų, kurios turi būti perdirbamos. Beliko išsiaiškinti, kaip jiems visa tai aprūpinti aplinkoje, izoliuotoje nuo išorinio pasaulio.
Ekspertai atliko eksperimentus ir patvirtino hipotezę, kad gyvo organizmo vystymosi potencialas yra didesnis nei realizuojamos galimybės. Kai vienaląsčiai dumbliai Chlorella buvo patalpinti idealiomis sąlygomis, jie pradėjo daug greičiau augti ir gaminti daugiau deguonies nei natūralioje aplinkoje, taip pat aktyviau perdirbti anglies dioksidą.
Dumblių mažame rezervuare pradėjo pakakti, kad žmogus galėtų normaliai kvėpuoti visą dieną, padėdamas veidą į specialią skylę, kuri neleidžia orui iš lauko. Taigi 1964 metais jie sukūrė sistemą su uždaru deguonies dauginimo ciklu „BIOS-1“, kuri padėjo žmogui kvėpuoti beorėje erdvėje, pavyzdžiui, erdvėje. Tada mokslininkai sugebėjo padidinti laiką, praleistą uždaroje patalpoje, nuo 12 valandų iki 30 dienų. Vėliau vandens mainai taip pat buvo uždaryti, todėl buvo galima atlikti 45 dienų eksperimentą.
Tačiau dumbliai buvo naudingi tik siekiant aprūpinti žmogų deguonimi ir atsikratyti anglies dioksido. Jei uždaroje erdvėje nėra kitų augalų, taip pat turėsite valgyti dumblius. Maistinių medžiagų žmogaus organizmui gali pakakti, tačiau išlaikyti psichinę sveikatą laikantis tokios dietos bus problematiška.
1966 m. Mokslininkai pradėjo eksperimentus su daržovėmis ir grūdais ir dėl to sukūrė BIOS-2 diegimą. Paaiškėjo, kad jei tiems patiems kviečiams bus sukurtos idealios augimo sąlygos - nesikeičiant temperatūrai, nepasikeitus orui, piktžolėms, tai jis duos šešis kartus per metus, ir kelis kartus daugiau nei natūraliomis sąlygomis. Pakeliui tyrėjai nustatė, kiek kviečių reikia sėti vienam žmogui pamaitinti.
Bionautai bunkeryje
„Kai Rusijos kosmonautikos įkūrėjas Sergejus Korolevas sužinojo apie eksperimentus, atliktus SB RAS Fizikos institute, jis susidomėjo jais ir susitiko su Krasnojarsko instituto įkūrėju ir direktoriumi akademiku Leonidu Kirensky“. tęsia Jegoras Zaderejevas. - Asmeniniu Korolevo įsakymu, kuriam reikėjo autonominės gyvybės palaikymo sistemos Mėnulyje, lėšos buvo skiriamos tyrimams tęsti. Jie leido per rekordiškai trumpą laiką, vos per septynerius metus, sukurti dirbtinę ekosistemą „BIOS-3“.
Krasnojarsko biofizikai už tuos laikus gavo milžiniškus pinigus - 1 milijoną rublių. Už šias lėšas iki 1972 m. Jie pastatė specialų bunkerį, izoliuotą nuo išorinio pasaulio su nerūdijančio plieno sienomis, kurių bendras tūris buvo 315 kub. m, o plotas yra 14x9x2, 5 m.
Bunkeris buvo skirtas trims žmonėms ir buvo padalintas į keturias dalis. Vienoje buvo gyvenamosios kajutės su lovomis, virtuvė-valgomasis, vonios kambarys ir darbo zona-dirbtuvės-laboratorija su įranga, skirta apdoroti pasėlius, naudojant nevalgomą biomasę, taip pat su vandens ir oro valymo sistemomis. Kitos trys dalys buvo skirtos augalams. Uždarame plote ir dirbtiniame apšvietime augo dumbliai, taip pat veisiamos sojų pupelių, salotų, agurkų, ridikėlių, morkų, burokėlių, krapų, kopūstų, bulvių ir svogūnų veislės. Jie regeneravo vandenį ir deguonį, taip pat aprūpino „bionautus“visomis būtinomis maistinėmis medžiagomis, vitaminais ir mikroelementais. Ten taip pat augo nykštukiniai kviečiai labai trumpu koteliu, specialiai išauginti Krasnojarsko selekcininko Henriko Lisovskio: nevalgoma ausies dalis buvo minimalaus dydžio, atliekų buvo mažai. Ji davė 200–300 centnerių derlių iš hektaro. O Centrinės Azijos žolė chufa aprūpino žmones augaliniu aliejumi.
Kad žmonės, esantys „BIOS“viduje, galėtų bendrauti su išoriniu pasauliu, uždarytas bunkeris buvo aprūpintas televizoriumi ir telefonu. Buvo sumontuota aušinimo ir maitinimo sistema.
- Aštuntojo dešimtmečio pradžioje trys savanoriai iš darbuotojų pirmą kartą bunkeryje gyveno šešis mėnesius - 180 dienų, nuo 1972 m. Gruodžio 24 d. Iki 1973 m. Birželio 22 d., - sako Jegoras Zaderejevas. „Visas deguonis, kurį jie įkvėpė, buvo iš jų auginamų augalų. Jie taip pat perdirbo anglies dioksidą. Iš pradžių turimas vandens tiekimas buvo apdorotas ir išvalytas, kad jį būtų galima naudoti daug kartų.
Vyksta kita komunikacijos su testuotojais sesija BIOS-3 diegimo metu. Bandytojas V. V. Terskikh (lange), nuotrauka 1973 m. Nuotrauka: photo.kirensky.ru
Eksperimento dalyviai valgė daržoves, kurias augino patys, rinko ir malė kviečius bei iš jų kepė duoną. Taigi jie per dieną gaudavo 300 gramų duonos ir 400 gramų daržovių. Gyvūninės kilmės baltymų „bionautai“tiekė konservus ir liofilizuotą mėsą. Nuolatiniai medicininiai stebėjimai parodė, kad tokia dieta, taip pat apdorotas ir išgrynintas vanduo bei oras neturėjo neigiamos įtakos savanorių sveikatai.
Eksperimentas truko tik šešis mėnesius. Tapo aišku, kad nėra prasmės tai tęsti: BIOS sukurta uždara gyvybės palaikymo sistema veikia nepriekaištingai. Dirbtinai sukurtas konvejeris, skirtas vandeniui, deguoniui ir maistui gaminti, nepavyksta. Žinoma, su sąlyga, kad didelis elektros energijos kiekis ateina iš išorės, tačiau ši problema erdvėje ar bet kurioje planetoje lengvai išsprendžiama naudojant atominę elektrinę ar saulės kolektorius.
Metai už uždarų durų
Stotyje „BIOS-3“, imituojančioje nežemišką gyvenvietę, buvo atlikta 10 autonominio išgyvenimo eksperimentų. Jose dalyvavo nuo vieno iki trijų žmonių ekipažai. Inžinierius Nikolajus Bugreevas BIOS -3 gyveno ilgiau nei likę „bionautai“- iš viso 13 mėnesių.
1968 m. Tarptautinės astronautikos federacijos XIX kongrese Krasnojarsko plėtra buvo laikoma vienu iš galimų biologinės sistemos prototipų, užtikrinančių žmonių gyvenimą naujame kosminių tyrimų etape - ilgų ekspedicijų metu. Tai tapo pasauliniu Sibiro biofizikų pasiekimų pripažinimu.
Mokslininkai turėjo išspręsti dar vieną esminę problemą - kaip aprūpinti žmones uždaroje erdvėje ne tik augaliniu, bet ir baltyminiu maistu. Vienas iš BIOS -3 kūrėjų, akademikas Iosifas Gitelzonas tuo metu iškėlė revoliucinę idėją - tam naudoti genetiškai modifikuotus augalus, kurie gamintų norimus gyvūninius baltymus. Taip pat liko neišspręstos natūralaus augalų biomasės panaudojimo ir iš žmogaus organizmo išsiskiriančios druskos grąžinimo į vidines masės mainus problemos.
Mokslininkai nusprendė pakartoti sėkmingą eksperimentą Žemėje kosmose. Krasnojarsko institutas pradėjo ruošti pirmuosius konteinerius, skirtus augalams auginti nulinės gravitacijos sąlygomis, tačiau tada prasidėjo perestroika. Dėl visiško finansavimo trūkumo unikalius tyrimus, kurie tuo metu neturėjo analogų pasaulyje, teko nutraukti, o BIOS-3 buvo apipiltas.
Iš kairės į dešinę-6 mėnesių bandymo BIOS-3 dalyviai: M. P. Šilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrovas, nuotrauka 1973 m. Nuotrauka: photo.kirensky.ru
Dykumos skrynia
Tik po 15 metų, 1985 m., JAV buvo bandyta atlikti panašų eksperimentą.
Už multimilijonieriaus Ed Bass pinigus Arizonoje iš 12 tūkstančių kvadratinių metrų ploto hermetiškų kupolų buvo pastatyta milžiniška bazė „Biosphere-2“. m. Šioje didžiulėje teritorijoje mokslininkai atgaivino sausumos peizažus - dykumą, atogrąžų mišką, savaną, net mažą vandenyną su koralų rifu, pasodino augalų ir atvežė šimtus gyvūnų rūšių. Buvo manoma, kad visa tai augs ir daugės savaime ir eksperimento savanoriams suteiks viską, kas reikalinga gyvenimui.
„Tačiau labai greitai paaiškėjo, kad labai trūksta deguonies, turėjome atidaryti langus, kad oras galėtų patekti iš išorės“, - sako Rusijos mokslų akademijos narys korespondentas, biologijos mokslų daktaras Sergejus Oleninas. - Tada augalai pradėjo skaudėti ir žūti, kai kurios gyvūnų rūšys išnyko. Išauginta neįtikėtinai daug tarakonų ir skruzdėlių. Maisto neužteko, jį reikėjo atsinešti iš lauko. Po dvejų metų eksperimentas buvo nutrauktas, nors „Biosferos-2“kūrėjai tikėjosi, kad dirbtinė ekosistema autonominiu režimu gali egzistuoti mažiausiai 100 metų.
Po pirmojo nesėkmingo bandymo amerikiečių mokslininkai pakeitė savo sukurtą dirbtinį pasaulį ir 2007 m. Tačiau ji buvo nutraukta dėl kitos priežasties: vienas iš naujos savanorių komandos narių ginčo metu užpuolė kitus. Po to investuotojas prarado susidomėjimą projektu, o dabar šią „Nojaus arką“vidury dykumos lanko tik turistai.
- Pernai Kinijoje buvo atliktas dar vienas autonominio išlikimo eksperimentas. Jis buvo pavadintas „Mėnulio rūmais -1“, - tęsia Sergejus Oleninas. - Mokslininkai, kurie iš tikrųjų visiškai pakartojo Krasnojarsko tyrimus, sugebėjo 75% aprūpinti dalyvius visais reikalingais maisto produktais dėl to, kad baltymų poreikį tenkino jų užauginti kirminai. Taigi jiems pavyko tris mėnesius gyventi neprisijungus.
Pasaulis eksperimentuoti
Dabar Europos kosmoso agentūra pradėjo domėtis Krasnojarsko tyrimais. Už pinigus, gautus dotacijų forma, SB RAS Biofizikos institute atliekami nedideli eksperimentai, perkama moderni įranga bunkeriui, pastatytam septintojo dešimtmečio pabaigoje. Augalams auginti sukurtas dirbtinis į dirvą panašus substratas. Vykdomi fizikinės ir cheminės organinių medžiagų skaidymo į mineralines medžiagas, kurios gali būti grąžintos į apyvartą augalų augimui skirtų druskų pavidalu, eksperimentai. Tiriamas sausumos sraigių panaudojimas žmonėms reikalingų baltymų gamybai.
Tačiau visapusiškiems tyrimams nepakanka lėšų - tam reikia kelių dešimčių milijonų dolerių. Visi supranta, kad būtina atnaujinti uždarų gyvybės palaikymo sistemų kūrimo darbus, nes be jų negali būti nė kalbos apie rimtą kosmoso tyrimą, tačiau viskas priklauso nuo finansų. BIOS-3 tuščias. Nors tai yra sėkmingiausia eksperimentinė sistema, ji visiškai patenkina žmogaus vandens, oro ir augalinio maisto poreikius per uždarą biologinį ciklą. Jis jau galėtų būti naudojamas, nors dar ne Marse ar kitose planetose, bet Žemėje. Iš tiesų, jos pagalba šimtus kartų galima sumažinti žalą aplinkai, kurią neišvengiamai sukelia žmonės, nes BIOS-3 leidžia sunaudoti minimalius išteklius ir beveik nesukelti atliekų. Uždarojo ciklo namai smarkiai sumažintų naštą aplinkai, taip pat galėtų aprūpinti žmones viskuo, ko jiems reikia ten, kur sunku ar brangu pasiekti, pavyzdžiui, atokiose arktinėse zonose, dykumose ar aukštumose, po vandeniu.
- Kitas „BIOS“naudojimo variantas yra joje atlikti eksperimentus, kurių dar niekas pasaulyje neatlieka. Visi tik kalba apie tai, kas atsitiks, jei, pavyzdžiui, metano lygis atmosferoje pasieks kritinį lygį. Ar bus nelaimė, ar ne? O Krasnojarske jie gali apie tai nekalbėti, bet patikrinti, kas nutiks dėl to mažoje uždaroje ekosistemoje, sako Sergejus Oleninas. - Ir tai tik vienas iš galimų eksperimentų, gal net neturinčių milžiniškos, bet didžiulės reikšmės visai žmonijai. Galima tirti medžiagų apykaitos procesus Žemės biosferoje ir ne tik padėti žmonėms išgyventi kitose planetose.
