marțian sovietic
Cum a fost creată prima instalație din lume pentru supraviețuirea autonomă în spațiu în Krasnoyarsk
În filmul The Martian, eroul a trebuit să aștepte ca următoarea expediție să sosească pe Planeta Roșie cu o mică rezervă de apă, hrană și aer. Cinematograful american a încercat să descopere cum să facă acest lucru, iar oamenii de știință sovietici au rezolvat o problemă similară chiar înainte de crearea unei cărți despre supraviețuirea pe Marte de Andy Weier.
În urmă cu o jumătate de secol, Institutul de Fizică Krasnoyarsk al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe a creat o instalație care ar ajuta un astronaut să supraviețuiască pe orice planetă fără probleme și cu ajutor extern. Sistemul revoluționar de alimentare cu buclă închisă BIOS-3, care nu are analogi în lume, a furnizat aproape complet oamenilor din interiorul său apă, oxigen și hrană. A fost suficient să iei cu tine o cantitate foarte mică, iar apoi totul a fost produs și curățat de sistemul însuși.
„Russian Planet” a aflat cum au reușit oamenii de știință siberieni să-și devanseze timpul și colegii.
Respirați cu alge
„Primele experimente privind crearea sistemelor de susținere a vieții autonome închise au început la Krasnoyarsk la sfârșitul anilor 1960”, spune Yegor Zadereev, un cercetător de frunte, secretar științific al Institutului de Biofizică al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe, pentru un RP. corespondent. - Oamenii de știință au descoperit că pentru ca doi oameni să trăiască un an, au nevoie de aproximativ 300 kg de oxigen, 2,5 tone de apă și 400 kg de hrană. În același timp, în aceeași perioadă, vor emite 350 kg de dioxid de carbon și o tonă de deșeuri care trebuie procesate. A rămas să ne dăm seama cum să le oferim toate acestea într-un mediu izolat de lumea exterioară.
Experții au efectuat experimente și au confirmat ipoteza că potențialul de dezvoltare al unui organism viu este mai mare decât posibilitățile realizabile. Când alga unicelulară Chlorella a fost plasată în condiții ideale, a început să crească mult mai repede și să producă mai mult oxigen decât în mediul natural, precum și să proceseze dioxidul de carbon mai activ.
Într-un rezervor mic erau suficiente alge pentru ca o persoană să poată respira normal toată ziua, punându-și fața într-o gaură specială care nu permitea aerului să intre din exterior. Deci, în 1964, au creat un sistem cu un ciclu închis de reproducere a oxigenului „BIOS-1”, care a ajutat o persoană să respire într-un spațiu fără aer, de exemplu, în spațiu. Apoi, oamenii de știință au reușit să mărească timpul petrecut într-o cameră închisă de la 12 ore la 30 de zile. Ulterior, schimbul de apă a fost și el închis, ceea ce a făcut posibilă efectuarea unui experiment de 45 de zile.
Cu toate acestea, algele erau utile doar pentru a oferi oamenilor oxigen și pentru a scăpa de dioxidul de carbon. Dacă nu există alte plante în spațiul închis, atunci va trebui să mănânci și alge. Poate că există destui nutrienți pentru corpul uman, dar menținerea sănătății mintale pe o astfel de dietă va fi problematică.
În 1966, oamenii de știință au lansat experimente cu legume și cereale și, ca urmare, au construit instalația BIOS-2. S-a dovedit că, dacă același grâu este creat condiții ideale pentru creștere - fără schimbări de temperatură, schimbări de vreme, buruieni, atunci va da de șase ori pe an și de câteva ori mai mult decât în condiții naturale. Pe parcurs, cercetătorii au determinat cât de mult grâu trebuie să fie semănat pentru a hrăni o persoană.
Bionauți în buncăr
„Când Serghei Korolev, fondatorul cosmonauticii ruse, a luat cunoștință de experimentele desfășurate la Institutul de Fizică al SB RAS, a devenit interesat de ele și s-a întâlnit cu academicianul Leonid Kirensky, fondatorul și directorul Institutului Krasnoyarsk”, continuă. Egor Zadereev. - Din ordinul personal al lui Korolev, care avea nevoie de un sistem autonom de susținere a vieții pentru stația de pe Lună, au fost alocate fonduri pentru continuarea cercetărilor. Ei au făcut posibilă într-un timp record, în doar șapte ani, crearea unui ecosistem artificial „BIOS-3”.
Biofizicienii din Krasnoyarsk au primit bani uriași pentru acele vremuri - 1 milion de ruble. Cu aceste fonduri, până în 1972 au construit un buncăr special izolat de lumea exterioară cu pereți din oțel inoxidabil, al cărui volum total era de 315 metri cubi. m, iar zona - 14x9x2,5 m.
Buncărul a fost proiectat pentru a găzdui trei persoane și a fost împărțit în patru părți. Unul găzduia cabine de locuit cu paturi, o bucătărie-sufragerie, o baie și o zonă de lucru - un atelier-laborator cu echipamente pentru prelucrarea culturilor, utilizând biomasă necomestabilă, precum și sisteme de post-tratare a apei și a aerului. Celelalte trei părți erau pentru plante. Algele, precum și soiurile de reproducție de boabe de soia, salată verde, castraveți, ridichi, morcovi, sfeclă, mărar, varză, cartofi și ceapă au crescut într-un spațiu închis și sub iluminare artificială. Au regenerat apa și oxigenul și, de asemenea, le-au furnizat „bionauților” toți nutrienții, vitaminele și microelementele necesare existenței. De asemenea, a crescut grâu pitic special crescut de către crescătorul din Krasnoyarsk Genrikh Lisovsky, cu o tulpină foarte scurtă: partea necomestabilă a spicului era de dimensiune minimă și erau puține deșeuri. Ea a dat o recoltă de 200-300 de cenți la hectar. Și chufa de iarbă din Asia Centrală a oferit oamenilor ulei vegetal.
Pentru ca oamenii din interiorul BIOS-ului să poată comunica cu lumea exterioară, un buncăr sigilat a fost prevăzut cu un televizor și un telefon. A fost instalat un sistem de răcire și alimentare cu energie electrică.
„La începutul anilor 1970, trei angajați voluntari au locuit într-un buncăr pentru prima dată timp de șase luni - 180 de zile, de la 24 decembrie 1972 până la 22 iunie 1973”, spune Yegor Zadereev. Tot oxigenul pe care l-au respirat provenea de la plantele pe care le-au crescut. Au procesat și dioxid de carbon. Rezerva inițială de apă a fost reciclată și purificată pentru a fi reutilizată.
Există o sesiune a următoarei comunicări cu testerii în instalația „BIOS-3”. În legătură, testerul V.V. Terskikh (în fereastră), fotografie, 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Participanții la experiment și-au mâncat propriile legume, au recoltat și măcinat grâu și au copt pâine din el. Așa că au primit 300 de grame de pâine și 400 de grame de legume pe zi. „Bionauții” proteinei animale au furnizat stocuri de conserve și carne liofilizată. Observațiile medicale constante au arătat că o astfel de dietă, precum și apa și aerul procesat și purificat, nu au afectat negativ sănătatea voluntarilor.
Experimentul a durat doar șase luni. A devenit clar că nu mai avea rost să-l continui: sistemul închis de susținere a vieții creat în BIOS a funcționat impecabil. Transportorul creat artificial pentru producerea de apă, oxigen și alimente nu dă greș. Desigur, sub rezerva primirii unei cantități mari de energie electrică din exterior, dar această problemă în spațiu sau pe oricare dintre planete este ușor de rezolvat cu ajutorul unei centrale nucleare sau a panourilor solare.
Un an în spatele unei uși sigilate
La stația BIOS-3, care simulează o așezare extraterestră, au avut loc 10 experimente de supraviețuire autonomă. La ei au fost prezenți echipaje de una până la trei persoane. Mai mult decât restul „bionauților” din „BIOS-3”, inginerul Nikolai Bugreev a trăit - un total de 13 luni.
În 1968, dezvoltarea Krasnoyarsk a fost considerată la cel de-al XNUMX-lea Congres al Federației Internaționale de Astronautică drept unul dintre posibilele prototipuri ale unui sistem biologic pentru asigurarea vieții oamenilor într-o nouă etapă în explorarea spațiului - în timpul expedițiilor pe termen lung. Aceasta a devenit o recunoaștere la nivel mondial a realizărilor biofizicienilor siberieni.
Oamenii de știință au trebuit să rezolve încă o problemă fundamentală - cum să ofere oamenilor dintr-un spațiu restrâns nu numai alimente vegetale, ci și proteine. Unul dintre creatorii BIOS-3, academicianul Iosif Gitelzon, a propus la acea vreme o idee revoluționară - de a folosi plante modificate genetic pentru aceasta, care ar produce proteina animală dorită. Problemele utilizării naturale a biomasei vegetale și returul sării excretate din corpul uman la schimbul de masă intrasistemic au rămas, de asemenea, nerezolvate.
Oamenii de știință au decis să repete experimentul de succes pe Pământ în spațiu. Institutul Krasnoyarsk a început să pregătească primele recipiente pentru cultivarea plantelor în condiții de greutate, dar apoi a izbucnit perestroika. Din cauza lipsei totale de finanțare, cercetarea unică care nu avea analogi în lume la acel moment a trebuit să fie oprită, iar BIOS-3 a fost suspendat.
De la stânga la dreapta — participanții la experimentul de 6 luni în BIOS-3: M.P. Shilenko, V.V. Terskikh, N.I. Petrov, foto 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Chivotul în deșert
Doar 15 ani mai târziu, în 1985, s-a încercat în Statele Unite să se efectueze un experiment similar.
Cu banii multimilionarului Ed Bass, o bază gigantică Biosphere-2 a fost construită în Arizona din cupole etanșe care acopereau o suprafață de 12 de metri pătrați. m. Pe acest teritoriu vast, oamenii de știință au reprodus peisaje pământești - un deșert, o pădure tropicală, o savana, chiar și un mic ocean cu un recif de corali, au plantat plante și au adus sute de specii de animale. S-a presupus că toate acestea vor crește și se vor multiplica de la sine și vor oferi participanților voluntari la experiment tot ceea ce este necesar pentru viață.
„Cu toate acestea, a devenit în curând clar că există o lipsă critică de oxigen, așa că a trebuit să deschidem ferestrele, astfel încât aerul să poată intra din exterior”, spune membru corespondent al Academiei Ruse de Științe, doctor în biologie Serghei Olenin. „Atunci plantele au început să se îmbolnăvească și să moară, unele specii de animale au dispărut. S-au crescut un număr incredibil de gândaci și furnici. Mâncarea a devenit rară și a trebuit să fie adusă din afară. Doi ani mai târziu, experimentul a fost încheiat, deși creatorii Biosphere-2 se așteptau ca ecosistemul artificial să existe offline timp de cel puțin 100 de ani.
După o primă încercare nereușită, cercetătorii americani au făcut schimbări în lumea artificială pe care au creat-o și au lansat un al doilea experiment în 2007. Totuși, a fost reziliat dintr-un alt motiv: unul dintre membrii noii echipe de voluntari i-a atacat pe ceilalți în timpul unei certuri. După aceea, investitorul și-a pierdut interesul pentru proiect, iar acum doar turiștii vizitează această „Arca lui Noe” din mijlocul deșertului.
„Anul trecut, un alt experiment de supraviețuire autonom a fost efectuat în China. A fost numit „Palatul Lunar-1”, continuă Serghei Olenin. – Oamenii de știință care au repetat complet studiile de la Krasnoyarsk au reușit să ofere participanților toată hrana necesară cu 75%, datorită faptului că nevoia de proteine a fost satisfăcută de viermii pe care i-au crescut. Așa că au reușit să trăiască offline timp de trei luni.
Lumea pentru experimente
Acum, Agenția Spațială Europeană a început să manifeste interes pentru cercetarea Krasnoyarsk. Cu banii primiți sub formă de granturi, se desfășoară mici experimente la Institutul de Biofizică al Filialei Siberiei a Academiei Ruse de Științe, se achiziționează echipamente moderne pentru buncărul, construit la sfârșitul anilor 1960. Un substrat artificial asemănător pământului este creat pentru cultivarea plantelor. Se efectuează experimente privind tehnologia fizico-chimică de descompunere a substanțelor organice în substanțe minerale, care pot fi din nou readuse în circulație sub formă de săruri pentru creșterea plantelor. Se studiază utilizarea melcilor de uscat pentru a produce proteinele de care oamenii au nevoie.
Cu toate acestea, nu există fonduri suficiente pentru cercetarea la scară largă - pentru aceasta sunt necesare câteva zeci de milioane de dolari. Toată lumea înțelege că este necesar să se reia lucrările la crearea sistemelor închise de susținere a vieții, deoarece fără ele nu se poate pune problema unei explorări spațiale serioase, dar totul depinde de finanțe. „BIOS-3” este gol. Deși acesta este cel mai de succes sistem experimental care satisface pe deplin nevoile umane de apă, aer și hrană vegetală datorită unui ciclu biologic închis. Ar putea fi folosit deja, deși nu încă pe Marte sau alte planete, ci pe Pământ. Într-adevăr, cu ajutorul său, este posibil să reduceți daunele mediului pe care o persoană le provoacă inevitabil de sute de ori, deoarece BIOS-3 vă permite să consumați un minim de resurse și să nu produceți aproape nicio deșeu. Casele cu buclă închisă ar reduce drastic povara asupra mediului și ar putea oferi oamenilor tot ceea ce au nevoie acolo unde este dificil sau costisitor să ajungă, de exemplu, în zone arctice îndepărtate, deșerturi sau munți înalți, sub apă.
- O altă opțiune pentru utilizarea BIOS-ului este de a efectua experimente în el, pe care nimeni în lume nu le efectuează încă. Toată lumea vorbește doar despre ce se va întâmpla dacă, de exemplu, nivelul de metan din atmosferă atinge un nivel critic. Va fi un dezastru sau nu? Și în Krasnoyarsk nu pot vorbi despre asta, dar verifică ce se va întâmpla ca rezultat într-un mic ecosistem închis, spune Serghei Olenin. - Și acesta este doar unul dintre posibilele experimente care poate nici măcar nu sunt de mare importanță, dar de o importanță enormă pentru întreaga omenire. Puteți studia procesele de circulație a substanțelor în biosfera Pământului și nu numai să ajutați oamenii să supraviețuiască pe alte planete.
informații