Paano ang unang pag-install ng mundo para sa autonomous na kaligtasan sa kalawakan ay nilikha sa Krasnoyarsk
Sa pelikulang "The Martian" ang bayani ay kailangang maghintay para sa susunod na ekspedisyon na makarating sa Red Planet na may isang maliit na supply ng tubig, pagkain at hangin. Sinubukan ng Amerikanong sinehan na malaman kung paano ito gagawin, at nalutas ng mga siyentista ng Sobyet ang isang katulad na problema bago pa man sumulat si Andy Weyer ng isang libro tungkol sa kaligtasan sa Mars.
Kalahating siglo na ang nakakalipas, isang aparato ang nilikha sa Krasnoyarsk Institute of Physics ng SB RAS na makakatulong sa isang astronaut na mabuhay sa anumang planeta nang walang anumang mga espesyal na problema at tulong sa labas. Ang rebolusyonaryong BIOS-3 closed-loop supply system, na walang mga analogue sa mundo, halos buong ibinigay sa mga tao sa loob nito ng tubig, oxygen, at pagkain. Ito ay sapat na upang dalhin sa iyo ng isang napakaliit na supply, at pagkatapos ang lahat ay ginawa at nalinis ng system mismo.
Nalaman ng Russian Planet kung paano nagawang manatili ang mga siyentipiko ng Siberian nang una sa kanilang oras at mga kasamahan.
Huminga kasama ang algae
- Ang mga unang eksperimento sa paglikha ng saradong autonomous na mga sistema ng suporta sa buhay ay nagsimula sa Krasnoyarsk noong huling bahagi ng 1960, - ang nangungunang mananaliksik, kalihim ng siyensya ng Institute of Biophysics ng Siberian Branch ng Russian Academy of Science, Kandidato ng Biological Science na si Yegor Zadereev sinabi sa tagasulat ng RP. - Natuklasan ng mga siyentista na upang mabuhay ang dalawang tao sa isang taon, kailangan nila ng halos 300 kg ng oxygen, 2.5 toneladang tubig at 400 kg ng pagkain. Sa parehong oras, sa parehong panahon, maglalabas sila ng 350 kg ng carbon dioxide at isang toneladang basura, na dapat na muling magamit. Nanatili ito upang malaman kung paano ibigay sa kanila ang lahat ng ito sa isang kapaligiran na nakahiwalay mula sa labas ng mundo.
Ang mga dalubhasa ay nagsagawa ng mga eksperimento at nakumpirma ang teorya na ang potensyal na pag-unlad ng isang nabubuhay na organismo ay mas mataas kaysa sa maisasakatuparan na mga posibilidad. Kapag ang unicellular algae Chlorella ay inilagay sa mga perpektong kondisyon, nagsimula itong lumaki nang mas mabilis at gumawa ng mas maraming oxygen kaysa sa natural na kapaligiran nito, at mas aktibong muling recycle ang carbon dioxide.
Ang algae sa isang maliit na tangke ay nagsimulang sapat upang ang isang tao ay makahinga nang normal buong araw, inilalagay ang kanyang mukha sa isang espesyal na butas na hindi pinapayagan ang hangin mula sa labas. Kaya't noong 1964 lumikha sila ng isang sistema na may saradong ikot ng pagpaparami ng oxygen na "BIOS-1", na tumutulong sa isang tao na huminga sa isang walang hangin na espasyo, halimbawa, sa kalawakan. Pagkatapos ay nadagdagan ng mga siyentista ang oras na ginugol sa isang saradong silid mula 12 oras hanggang 30 araw. Nang maglaon, ang palitan ng tubig ay sarado din, na naging posible upang magsagawa ng 45-araw na eksperimento.
Gayunpaman, ang algae ay kapaki-pakinabang lamang upang maibigay ang isang tao ng oxygen at mapupuksa ang carbon dioxide. Kung walang iba pang mga halaman sa isang nakakulong na puwang, pagkatapos ay kakain ka rin ng algae. Maaaring may sapat na mga nutrisyon para sa katawan ng tao, ngunit ang pagpapanatili ng kalusugan ng isip sa gayong diyeta ay magiging problema.
Noong 1966, naglunsad ang mga siyentista ng mga eksperimento sa mga gulay at cereal at, dahil dito, itinayo ang pag-install ng BIOS-2. Ito ay naka-out na kung ang mga perpektong kondisyon para sa paglago ay nilikha para sa parehong trigo - nang walang pagbabago ng temperatura, pagbabago sa panahon, mga damo, pagkatapos ay magbubunga ng anim na beses sa isang taon, at maraming beses na higit pa sa natural na mga kondisyon. Sa daan, itinatag ng mga mananaliksik kung gaano karaming trigo ang dapat maihasik upang mapakain ang isang tao.
Bionauts sa bunker
"Nang ang tagapagtatag ng Russian cosmonautics, Sergei Korolev, ay may kamalayan sa mga eksperimento na isinagawa sa Institute of Physics ng SB RAS, naging interesado siya sa kanila at nakilala ang nagtatag at direktor ng Krasnoyarsk Institute, Academician na si Leonid Kirensky," patuloy ni Yegor Zadereev. - Sa pamamagitan ng personal na utos ni Korolev, na nangangailangan ng isang autonomous na sistema ng suporta sa buhay para sa istasyon sa Buwan, inilaan ang mga pondo upang magpatuloy sa pagsasaliksik. Ginawa nilang posible sa isang maikling tala, sa pitong taon lamang, upang lumikha ng isang artipisyal na ecosystem na "BIOS-3".
Ang mga biofysicist ng Krasnoyarsk ay nakatanggap ng malaking pera para sa mga oras na iyon - 1 milyong rubles. Sa mga pondong ito, noong 1972 nagtayo sila ng isang espesyal na bunker na nakahiwalay mula sa labas ng mundo na may mga pader na hindi kinakalawang na asero, na ang kabuuang dami nito ay 315 metro kubiko. m, at ang lugar ay 14x9x2, 5 m.
Ang bunker ay dinisenyo upang mapaunlakan ang tatlong tao at nahahati sa apat na bahagi. Naglalaman ang isa ng mga living cabins na may mga kama, isang kusina-kainan, isang banyo at isang lugar na pinagtatrabahuhan - isang workshop-laboratoryo na may kagamitan para sa pagproseso ng mga pananim, na gumagamit ng hindi nakakain na biomass, pati na rin sa mga sistema ng paglilinis ng tubig at hangin. Ang iba pang tatlong bahagi ay para sa mga halaman. Sa isang nakakulong na puwang at sa ilalim ng artipisyal na pag-iilaw, lumaki ang algae, pati na rin ang mga iba't ibang uri ng soybeans, litsugas, pipino, labanos, karot, beet, dill, repolyo, patatas, at mga sibuyas. Binago nila muli ang tubig at oxygen, at ibinigay din ang "bionauts" sa lahat ng mga nutrisyon, bitamina at microelement na kinakailangan para sa kanilang pag-iral. Ang dwarf trigo na may isang napaka-maikling tangkay, na espesyal na pinalaki ng Krasnoyarsk breeder na si Henrikh Lisovsky, ay lumago din doon: ang hindi nakakain na bahagi ng tainga ay maliit ang laki, at may maliit na basura. Nagbigay siya ng ani ng 200-300 centners bawat ektarya. At ang Central Asian herbs chufa ay nagbigay sa mga tao ng langis ng halaman.
Upang ang mga tao sa loob ng "BIOS" ay maaaring makipag-usap sa labas ng mundo, isang selyadong bunker ang binigyan ng isang TV at isang telepono. Ang isang paglamig at power supply system ay na-install.
- Noong unang bahagi ng 1970s, tatlong mga boluntaryo mula sa mga empleyado sa kauna-unahang pagkakataon ay nanirahan sa bunker sa loob ng anim na buwan - 180 araw, mula Disyembre 24, 1972 hanggang Hunyo 22, 1973, - sabi ni Yegor Zadereev. Lahat ng oxygen na hininga nila ay nagmula sa mga halaman na kanilang lumaki. Pinroseso din nila ang carbon dioxide. Una, ang magagamit na suplay ng tubig ay naproseso at linisin upang magamit nang maraming beses.
Ang susunod na sesyon ng komunikasyon sa mga tester sa pag-install ng BIOS-3 ay isinasagawa. Tester V. V. Terskikh (sa bintana), larawan 1973. Larawan: photo.kirensky.ru
Ang mga kalahok sa eksperimento ay kumain ng mga gulay na kanilang pinatubo, naipong at giniling ng trigo at inihurnong tinapay mula rito. Kaya nakatanggap sila ng 300 gramo ng tinapay at 400 gramo ng gulay bawat araw. Ang mga "bionaut" ng protina ng hayop ay nagbigay ng mga suplay ng de-latang pagkain at freeze-tuyo na karne. Ipinakita ng patuloy na mga obserbasyong medikal na ang gayong diyeta, pati na rin ang naproseso at na-dalisay na tubig at hangin, ay hindi nakakaapekto sa kalusugan ng mga boluntaryo.
Ang eksperimento ay tumagal lamang ng anim na buwan. Ito ay naging malinaw na walang point sa pagpapatuloy nito: ang nakasara na sistema ng suporta sa buhay na nilikha sa BIOS ay gumagana nang walang kamali-mali. Ang isang artipisyal na nilikha na conveyor para sa paggawa ng tubig, oxygen at pagkain ay hindi nabibigo. Siyempre, sa kondisyon na ang isang malaking halaga ng kuryente ay nagmula sa labas, ngunit ang problemang ito sa kalawakan o sa alinman sa mga planeta ay madaling malulutas sa tulong ng isang planta ng nukleyar na kuryente o mga solar panel.
Isang taon sa likod ng isang selyadong pinto
Sa istasyong "BIOS-3", na kunwa isang extraterrestrial na pag-areglo, 10 mga eksperimento sa pagsasarili ng autonomous ang naganap. Ang mga tripulante ng isa hanggang tatlong tao ay nakilahok sa kanila. Ang inhinyero na si Nikolai Bugreev ay nanirahan sa BIOS-3 na mas mahaba kaysa sa natitirang mga "bionaut" - isang kabuuang 13 buwan.
Noong 1968, ang pag-unlad ng Krasnoyarsk ay isinasaalang-alang sa XIX Congress ng International Astronautical Federation bilang isa sa mga posibleng prototype ng isang biological system para masiguro ang buhay ng mga tao sa isang bagong yugto sa paggalugad sa kalawakan - sa panahon ng mahabang paglalakbay. Ito ay naging isang pandaigdigang pagkilala sa mga nagawa ng Siberian biophysicists.
Kailangang malutas ng mga siyentipiko ang isa pang pangunahing problema - kung paano magbigay ng mga tao sa isang nakakulong na puwang na hindi lamang pagkain sa halaman, kundi pati na rin pagkain ng protina. Ang isa sa mga tagalikha ng BIOS-3, si Academician Iosif Gitelzon, ay naglagay ng isang rebolusyonaryong ideya sa oras na iyon - upang magamit ang mga genetically modified na halaman para dito, na makakapagdulot ng nais na protina ng hayop. Ang mga problema sa likas na paggamit ng halaman ng biomass at ang pagbabalik ng asin na naalis mula sa katawan ng tao sa intrasystemic mass exchange ay nanatiling hindi nalulutas.
Nagpasiya ang mga siyentista na ulitin ang isang matagumpay na eksperimento sa Earth sa kalawakan. Sinimulang ihanda ng Krasnoyarsk Institute ang mga unang lalagyan para sa lumalaking halaman na zero gravity, ngunit pagkatapos ay sumiklab ang perestroika. Dahil sa kumpletong kakulangan ng pagpopondo, ang natatanging pananaliksik na walang mga analogue sa mundo sa oras na iyon ay kailangang ihinto, at ang BIOS-3 ay na-mothball.
Mula kaliwa hanggang kanan - mga kalahok ng 6 na buwan na eksperimento sa BIOS-3: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, larawan 1973. Larawan: photo.kirensky.ru
Arka ng disyerto
Pagkalipas lamang ng 15 taon, noong 1985, isang pagtatangka ay ginawa sa Estados Unidos upang magsagawa ng isang katulad na eksperimento.
Sa pera ng multimillionaire na si Ed Bass, isang higanteng base na "Biosphere-2" ay itinayo sa Arizona mula sa mga airtight domes na sumasaklaw sa isang lugar na 12 libong metro kuwadrados. m. Sa malawak na teritoryo na ito, ang mga siyentista ay gumawa ng mga tanawin ng lupa - disyerto, tropikal na kagubatan, savannah, kahit isang maliit na karagatan na may coral reef, nagtanim ng mga halaman at nagdala ng daan-daang mga species ng hayop. Ipinagpalagay na ang lahat ng ito ay lalago at magpaparami nang nag-iisa at magbigay sa mga boluntaryo ng eksperimento sa lahat ng kinakailangan para sa buhay.
"Gayunpaman, sa lalong madaling panahon ay naging malinaw na mayroong isang kritikal na kakulangan ng oxygen, kailangan naming buksan ang mga bintana upang ang hangin ay makapasok mula sa labas," sabi ng Katugmang Miyembro ng Russian Academy of Science, Doctor of Biological Science Sergei Olenin. - Pagkatapos ang mga halaman ay nagsimulang saktan at mamatay, ang ilang mga species ng mga hayop ay namatay. Ang isang hindi kapani-paniwala na bilang ng mga ipis at ants ay lumaki. Walang sapat na pagkain, kailangan itong dalhin mula sa labas. Makalipas ang dalawang taon, ang eksperimento ay natapos na, kahit na ang mga tagalikha ng "Biosphere-2" ay umaasa na ang artipisyal na ecosystem ay maaaring umiiral sa isang autonomous mode nang hindi bababa sa 100 taon.
Matapos ang isang nabigong unang pagtatangka, gumawa ng mga pagbabago ang mga Amerikanong mananaliksik sa artipisyal na mundo na nilikha nila at naglunsad ng pangalawang eksperimento noong 2007. Gayunpaman, natapos ito para sa isa pang kadahilanan: ang isa sa mga miyembro ng bagong koponan ng mga boluntaryo ay inatake ang iba sa panahon ng isang pagtatalo. Matapos nito, nawalan ng interes ang mamumuhunan sa proyekto, at ngayon ang "Arka ni Noe" na ito sa gitna ng disyerto ay binibisita lamang ng mga turista.
- Noong nakaraang taon, isa pang eksperimento sa pagsasarili ng autonomous ang isinagawa sa China. Pinangalanang "Lunar Palace-1", - patuloy ni Sergey Olenin. - Ang mga siyentista, na talagang ganap na inulit ang pag-aaral ng Krasnoyarsk, ay nagawang magbigay sa mga kalahok ng lahat ng kinakailangang pagkain ng 75% dahil sa ang katunayan na ang pangangailangan para sa protina ay nasiyahan ng mga bulate na kanilang itinaas. Kaya't nakaya nilang mabuhay nang offline sa loob ng tatlong buwan.
Isang mundo upang mag-eksperimento
Ngayon ang European Space Agency ay nagsimulang magpakita ng interes sa pagsasaliksik sa Krasnoyarsk. Sa natanggap na pera sa anyo ng mga gawad, ang mga maliliit na eksperimento ay isinasagawa sa Institute of Biophysics ng SB RAS, ang mga modernong kagamitan ay binili para sa bunker, na itinayo noong huling bahagi ng 1960. Ang isang artipisyal na tulad ng lupa na substrate ay nilikha para sa lumalaking halaman. Ang mga eksperimento ay isinasagawa sa teknolohiya ng physicochemical ng agnas ng mga organikong sangkap sa mga sangkap ng mineral, na maaaring ibalik sa sirkulasyon sa anyo ng mga asing-gamot para sa paglago ng halaman. Pinag-aaralan ang paggamit ng mga kuhing lupa para sa paggawa ng protina na kinakailangan ng mga tao.
Gayunpaman, walang sapat na pondo para sa full-scale na pagsasaliksik - nangangailangan ito ng sampu-sampung milyong dolyar. Naiintindihan ng bawat isa na kinakailangan upang ipagpatuloy ang trabaho sa paglikha ng mga nakasara na sistema ng suporta sa buhay, dahil kung wala ang mga ito ay walang katanungan ng seryosong paggalugad sa kalawakan, ngunit ang lahat ay nakasalalay sa pananalapi. Walang laman ang BIOS-3. Bagaman ito ang pinakamatagumpay na pang-eksperimentong sistema, ganap nitong nasisiyahan ang mga pangangailangan ng tao para sa tubig, hangin at halaman na pagkain sa pamamagitan ng saradong biyolohikal na siklo. Maaari na itong magamit, kahit na wala pa sa Mars o iba pang mga planeta, ngunit sa Lupa. Sa katunayan, sa tulong nito, posible na mabawasan ang pinsala sa kapaligiran ng daan-daang beses, na hindi maiwasang sanhi ng mga tao, dahil pinapayagan ka ng BIOS-3 na ubusin ang isang minimum na mapagkukunan at makagawa ng halos walang basura. Ang mga saradong bahay ay drastis na magbabawas ng pasanin sa kapaligiran, at maibibigay din sa mga tao ang lahat ng kailangan nila kung saan mahirap o mahal na maabot, halimbawa, sa mga malalayong arctic zone, disyerto o sa kabundukan, sa ilalim ng tubig.
- Ang isa pang pagpipilian para sa paggamit ng "BIOS" ay upang magsagawa ng mga eksperimento dito, na wala pang isa sa mundo ang nagsasagawa pa. Pinag-uusapan lang ng bawat isa kung ano ang mangyayari kung, halimbawa, ang antas ng methane sa himpapawid ay umabot sa isang kritikal na antas. Magkakaroon ba ng sakuna o hindi? At sa Krasnoyarsk, maaaring hindi nila pag-usapan ito, ngunit suriin kung ano ang mangyayari bilang isang resulta sa isang maliit na saradong ecosystem, sabi ni Sergei Olenin. - At ito ay isa lamang sa mga posibleng eksperimento, na maaaring wala kahit napakalaking, ngunit malaking kahalagahan para sa lahat ng sangkatauhan. Posibleng pag-aralan ang mga proseso ng sirkulasyon ng mga sangkap sa biosfir ng Earth, at hindi lamang makakatulong sa mga tao na mabuhay sa ibang mga planeta.
