Hogyan jött létre Krasznojarszkban a világ első installációja az autonóm túléléshez
A "Marslakó" című filmben a hősnek meg kellett várnia, amíg a következő expedíció megérkezik a Vörös Bolygóra, kis mennyiségű vízzel, élelemmel és levegővel. Az amerikai mozi megpróbálta kitalálni, hogyan kell ezt megtenni, és a szovjet tudósok még azelőtt megoldottak egy hasonló problémát, mielőtt Andy Weyer könyvet írt a Marson való túlélésről.
Fél évszázaddal ezelőtt az SB RAS Krasznojarszki Fizikai Intézetében létrehoztak egy olyan eszközt, amely segítene egy űrhajósnak minden probléma nélkül és külső segítség nélkül túlélni bármely bolygón. A forradalmi BIOS-3 zárt hurkú ellátórendszer, amelynek nincs analógja a világon, szinte teljesen ellátta a benne lévő embereket vízzel, oxigénnel és élelemmel. Elég volt egy nagyon kis készletet magával vinni, majd mindent maga a rendszer gyártott és tisztított.
Az orosz bolygó megtudta, hogyan tudtak szibériai tudósok megelőzni korukat és kollégáikat.
Lélegezzen algával
- Az első kísérletek a zárt autonóm életfenntartó rendszerek létrehozására Krasznojarszkban kezdődtek az 1960 -as évek végén, - az Orosz Tudományos Akadémia szibériai ágának biofizikai intézetének vezető kutatója, tudományos titkára, biológiai tudomány kandidátusa, Jegor Zadereev - mondja az RP tudósítója. - A tudósok megállapították, hogy ahhoz, hogy két ember egy évig élhessen, körülbelül 300 kg oxigénre, 2,5 tonna vízre és 400 kg élelmiszerre van szüksége. Ugyanakkor ugyanezen időszak alatt 350 kg szén -dioxidot és egy tonna hulladékot bocsátanak ki, amelyeket újra kell hasznosítani. Maradt a kitalálás, hogyan lehet mindezt biztosítani számukra a külvilágtól elszigetelt környezetben.
A szakértők kísérleteket végeztek és megerősítették azt a hipotézist, hogy az élő szervezet fejlődési potenciálja magasabb, mint a megvalósítható lehetőségek. Amikor az egysejtű Chlorella algát ideális körülmények közé helyezték, sokkal gyorsabban kezdett növekedni és több oxigént termel, mint természetes környezetében, és aktívabban újrahasznosítja a szén -dioxidot.
Az algák egy kis tartályban kezdtek elegendőek lenni ahhoz, hogy az ember egész nap normálisan lélegezzen, és egy speciális lyukba helyezze az arcát, amely nem engedi a levegőt kívülről. Így 1964-ben létrehoztak egy zárt oxigén-reprodukciós ciklusú rendszert "BIOS-1", amely segített egy személynek levegőt venni a levegőtlen térben, például az űrben. Ezután a tudósok 12 óráról 30 napra növelhették a zárt helyiségben eltöltött időt. Később a vízcserét is lezárták, ami lehetővé tette egy 45 napos kísérlet elvégzését.
Az algák azonban csak azért voltak hasznosak, hogy oxigént biztosítsanak az embernek, és megszabaduljanak a széndioxidtól. Ha nincs más növény zárt térben, akkor algát is kell fogyasztania. Lehet, hogy elegendő tápanyag van az emberi szervezet számára, de a mentális egészség megőrzése ilyen diétával problémás lesz.
1966-ban a tudósok zöldségekkel és gabonafélékkel kísérleteket indítottak, és ennek eredményeként felépítették a BIOS-2 telepítését. Kiderült, hogy ha ideális feltételeket teremtenek a növekedéshez ugyanazon búza számára - hőmérsékletváltozások, időjárás -változások, gyomok nélkül -, akkor évente hatszor, és többször is több termést hoz, mint a természetes körülmények között. Útközben a kutatók megállapították, hogy mennyi búzát kell vetni egy ember táplálására.
Bionauták a bunkerben
„Amikor az orosz űrhajósok alapítója, Szergej Korolev tudomást szerzett az SB RAS Fizikai Intézetében végzett kísérletekről, érdeklődni kezdett irántuk és találkozott a Krasznojarszki Intézet alapítójával és igazgatójával, Leonid Kirensky akadémikussal” - folytatja Jegor Zaderejev. - Koroljev személyes parancsára, akinek szüksége volt autonóm életfenntartó rendszerre a holdi állomás számára, pénzeszközöket osztottak ki a kutatás folytatására. Rekord rövid idő alatt, mindössze hét év alatt lehetővé tették a BIOS-3 mesterséges ökoszisztéma létrehozását.
A krasznojarszki biofizikusok hatalmas pénzt kaptak azokért az időkért - 1 millió rubelt. Ezekből az alapokból 1972 -re építettek egy speciális, a külvilágtól elkülönített bunkert rozsdamentes acél falakkal, amelynek teljes térfogata 315 köbméter volt. m, és a terület 14x9x2, 5 m.
A bunkert három személy befogadására tervezték, és négy részre osztották. Az egyikben nappali kabinok voltak ágyakkal, konyha-étkező, fürdőszoba és dolgozósarok-műhely-laboratórium a növények feldolgozására, ehetetlen biomasszát hasznosító berendezésekkel, valamint víz- és levegőtisztító rendszerekkel. A másik három rész a növényekre vonatkozott. Zárt térben és mesterséges megvilágításban algák, valamint szójabab, saláta, uborka, retek, sárgarépa, cékla, kapor, káposzta, burgonya és hagyma tenyésztési fajtái nőttek. Regenerálták a vizet és az oxigént, és a "bionautákat" is ellátta minden létező tápanyaggal, vitaminnal és mikroelemmel. Nagyon rövid szárú törpe búza, amelyet kifejezetten a krasznojarszki tenyésztő, Henrik Liszovszkij tenyésztett, szintén ott termett: a fül ehetetlen része minimális méretű volt, és kevés volt a hulladék. 200-300 centner termést adott hektáronként. A közép -ázsiai chufa gyógynövény pedig növényi olajjal látta el az embereket.
Annak érdekében, hogy a "BIOS" -on belüli emberek kommunikálni tudjanak a külvilággal, egy lezárt bunkert TV -vel és telefonnal láttak el. Hűtő- és áramellátó rendszert telepítettek.
- A hetvenes évek elején az alkalmazottak közül először három önkéntes élt a bunkerben hat hónapig - 180 napig, 1972. december 24 -től 1973. június 22 -ig - mondja Jegor Zadereev. „Minden oxigén, amit belélegzett, a termesztett növényekből származott. Széndioxidot is feldolgoztak. Kezdetben a rendelkezésre álló vízellátást többször feldolgozták és tisztították.
A BIOS-3 telepítő tesztelőivel folytatott kommunikáció következő munkamenete folyamatban van. Vizsgáló V. V. Terskikh (az ablakban), fotó 1973. Fotó: photo.kirensky.ru
A kísérlet résztvevői saját maguk termesztett zöldségeket ettek, búzát gyűjtöttek és őröltek, és kenyeret sütöttek belőle. Így naponta 300 gramm kenyeret és 400 gramm zöldséget kaptak. Az állati fehérjékből származó "bionauták" konzerveket és fagyasztva szárított húst biztosítottak. Az állandó orvosi megfigyelések azt mutatták, hogy az ilyen étrend, valamint a feldolgozott és tisztított víz és levegő nem befolyásolja hátrányosan az önkéntesek egészségét.
A kísérlet mindössze hat hónapig tartott. Világossá vált, hogy nincs értelme folytatni: a BIOS -ban létrehozott zárt életfenntartó rendszer hibátlanul működik. A víz, az oxigén és az élelmiszer előállításához mesterségesen létrehozott szállítószalag nem hibázik. Természetesen, feltéve, hogy nagy mennyiségű áram érkezik kívülről, de ez a probléma az űrben vagy bármelyik bolygón könnyen megoldható atomerőmű vagy napelemek segítségével.
Egy év egy lezárt ajtó mögött
A földönkívüli települést szimuláló "BIOS-3" állomáson 10 kísérlet történt az autonóm túlélésről. Egy -három fős legénység vett részt rajtuk. Nikolai Bugreev mérnök tovább élt a BIOS -3 -ban, mint a többi "bionaut" - összesen 13 hónapig.
1968 -ban a Krasznojarszki fejlesztést a Nemzetközi Asztronautikai Szövetség XIX. Kongresszusán úgy tekintették, mint az egyik lehetséges prototípusát annak a biológiai rendszernek, amely biztosítja az emberek életét az űrkutatás új szakaszában - hosszú expedíciók során. Ez a szibériai biofizikusok eredményeinek világméretű elismerésévé vált.
A tudósoknak még egy alapvető problémát kellett megoldaniuk - hogyan biztosítsák az embereket zárt térben nemcsak növényi, hanem fehérjetartalmú ételeket is. A BIOS -3 egyik alkotója, Iosif Gitelzon akadémikus ekkor forradalmi ötletet terjesztett elő - ehhez géntechnológiával módosított növényeket kell használni, amelyek előállítják a kívánt állati fehérjét. A növényi biomassza természetes hasznosításának és az emberi testből kiválasztott sónak a rendszeren belüli tömegcserébe való visszatérésének problémái szintén megoldatlanok maradtak.
A tudósok úgy döntöttek, hogy megismételnek egy sikeres kísérletet a Földön az űrben. A Krasznojarszki Intézet megkezdte az első tartályok előkészítését a növények nulla gravitációban történő termesztésére, de ekkor kitört a peresztrojka. A finanszírozás teljes hiánya miatt le kellett állítani az egyedülálló kutatást, amelynek akkoriban nem volt analógja a világon, és a BIOS-3-at molyhosították.
Balról jobbra-a BIOS-3 hat hónapos kísérletének résztvevői: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, fotó 1973. Fotó: photo.kirensky.ru
Sivatagi bárka
Csak 15 évvel később, 1985 -ben az Egyesült Államokban kísérletet tettek egy hasonló kísérlet elvégzésére.
A multimilliomos Ed Bass pénzéből egy "Biosphere-2" óriási bázist építettek Arizonában légmentesen záródó kupolákból, amelyek területe 12 ezer négyzetméter. m. Ezen a hatalmas területen a tudósok szárazföldi tájakat reprodukáltak - sivatagot, trópusi erdőt, szavannát, akár egy kis korallzátonyos óceánt, növényeket ültettek és több száz állatfajt hoztak be. Feltételezték, hogy mindez magától növekszik és szaporodik, és a kísérlet önkénteseinek mindent megad az élethez.
„Azonban nagyon hamar kiderült, hogy kritikus oxigénhiány van, ki kellett nyitnunk az ablakokat, hogy kívülről bejusson a levegő” - mondja az Orosz Tudományos Akadémia levelező tagja, Szergej Olenin biológiai tudományok doktora. - Aztán a növények fájni és pusztulni kezdtek, néhány állatfaj kihalt. Hihetetlen sok csótány és hangya tenyésztett. Nem volt elég étel, kívülről kellett behozni. Két évvel később a kísérletet leállították, bár a "Bioszféra-2" alkotói azt remélték, hogy a mesterséges ökoszisztéma legalább 100 évig autonóm üzemmódban létezhet.
Az első kísérlet sikertelensége után amerikai kutatók változtattak az általuk létrehozott mesterséges világon, és 2007 -ben elindítottak egy második kísérletet. Ezt azonban más okból szüntették meg: az új önkéntes csapat egyik tagja vita közben megtámadott másokat. Ezt követően a befektető elvesztette érdeklődését a projekt iránt, és most ezt a "Noé bárkáját" a sivatag közepén csak turisták látogatják.
- Tavaly újabb kísérletet hajtottak végre az autonóm túlélésben Kínában. A "Lunar Palace -1" nevet kapta - folytatja Szergej Olenin. - A tudósoknak, akik valójában teljesen megismételték a krasznojarszki tanulmányokat, sikerült 75% -kal biztosítaniuk a résztvevőknek az összes szükséges ételt, mivel a fehérjeszükségletet kielégítették az általuk felhozott férgek. Így sikerült három hónapig offline életet élniük.
Kísérletező világ
Most az Európai Űrügynökség kezdett érdeklődni a krasznojarszki kutatás iránt. A támogatások formájában kapott pénzből kis kísérleteket végeznek az SB RAS Biofizikai Intézetében, korszerű berendezéseket vásárolnak az 1960 -as évek végén épített bunkerhez. A növények termesztéséhez mesterséges talajszerű szubsztrátumot hoznak létre. Kísérletek folynak a szerves anyagok ásványi anyagokra bomlásának fizikai -kémiai technológiájával kapcsolatban, amelyek a növények növekedéséhez szükséges sók formájában visszakerülhetnek a forgalomba. Tanulmányozzák a szárazföldi csigák felhasználását az emberek számára szükséges fehérjék előállításához.
A teljes körű kutatáshoz azonban nincs elegendő forrás - ehhez több tízmillió dollár szükséges. Mindenki megérti, hogy folytatni kell a zárt életfenntartó rendszerek létrehozásával kapcsolatos munkát, hiszen ezek nélkül szó sem lehet komoly űrkutatásról, de minden a pénzügyeken múlik. A BIOS-3 üres. Bár ez a legsikeresebb kísérleti rendszer, zárt biológiai cikluson keresztül teljes mértékben kielégíti az emberi víz, levegő és növényi táplálék iránti igényeket. Már lehetne használni, bár még nem a Marson vagy más bolygókon, hanem a Földön. Valójában a segítségével több százszor csökkenthető a környezeti kár, amelyet elkerülhetetlenül az emberek okoznak, mivel a BIOS-3 lehetővé teszi a minimális erőforrások fogyasztását és szinte semmilyen hulladék termelését. A zárt hurkú házak drasztikusan csökkentenék a környezetre nehezedő terhet, és az embereket is megszerezhetik mindennel, amire szükségük van, ahol nehéz vagy költséges elérni, például távoli sarkvidéki övezetekben, sivatagokban vagy a felvidéken, víz alatt.
- Egy másik lehetőség a "BIOS" használatára, ha olyan kísérleteket hajt végre, amelyeket a világon még senki sem végez. Mindenki csak arról beszél, hogy mi lesz, ha például a légkör metánszintje eléri a kritikus szintet. Katasztrófa lesz vagy nem? Krasznojarszkban pedig lehet, hogy nem beszélnek róla, de ellenőrzik, mi fog ennek eredményeképpen következni egy kis zárt ökoszisztémában - mondja Szergej Olenin. - És ez csak egy a lehetséges kísérletek közül, amelyek talán nem is hatalmas, de kolosszális jelentőséggel bírnak az egész emberiség számára. Lehetőség van tanulmányozni az anyagok keringésének folyamatait a Föld bioszférájában, és nem csak segíteni az embereknek a többi bolygón való túlélésben.
