Красноярскіде ғарышта автономды өмір сүру үшін әлемдегі алғашқы қондырғы қалай құрылды
«Марсиандық» фильмінде кейіпкер Қызыл планетаға су, тамақ пен ауаның аз мөлшерде келуін келесі экспедицияның келуін күтуге мәжбүр болды. Американдық кино мұны қалай жасауға болатынын білуге тырысты, ал кеңес ғалымдары Энди Вейер Марста тірі қалу туралы кітап жазар алдында да осындай мәселені шешті.
Жарты ғасыр бұрын РАС СБ Красноярск физика институтында ғарышкерге кез келген планетада ерекше проблемаларсыз және сырттан көмексіз өмір сүруге көмектесетін құрылғы жасалды. Дүние жүзінде теңдесі жоқ революциялық BIOS-3 жабық контурлық жүйесі ішіндегі адамдарды сумен, оттегімен және тамақпен толық қамтамасыз етті. Өзіңізбен бірге өте аз жеткізілім алу жеткілікті болды, содан кейін бәрін жүйенің өзі өндірді және тазартты.
Russian Planet Сібір ғалымдарының уақыт пен әріптестерінен қалай озып кете алатынын білді.
Балдырлармен дем алыңыз
- Тұйық автономды тіршілік жүйесін құру бойынша алғашқы эксперименттер 1960 жылдардың аяғында Красноярскіде басталды, - жетекші ғылыми қызметкер, Ресей ғылым академиясының Сібір бөлімінің биофизика институтының ғылыми хатшысы, биология ғылымдарының кандидаты Егор Задереев. дейді РП тілшісіне. - Ғалымдар екі адамға бір жыл өмір сүру үшін шамамен 300 кг оттегі, 2,5 тонна су мен 400 кг тамақ қажет екенін анықтады. Сонымен қатар, сол уақытта олар 350 кг көмірқышқыл газы мен бір тонна қалдық шығарады, олар қайта өңделуі тиіс. Мұның бәрін сыртқы әлемнен оқшауланған ортада қалай қамтамасыз ету керектігін анықтау қалды.
Мамандар эксперименттер жүргізіп, тірі организмнің даму потенциалы мүмкін болатын мүмкіндіктерден жоғары деген болжамды растады. Хлорелла біржасушалы балдырлар қолайлы жағдайға қойылғанда, ол тез өсіп, табиғи ортаға қарағанда оттегіні көбірек шығара бастады, сонымен қатар көмірқышқыл газын белсенді түрде қайта өңдей бастады.
Кішкентай резервуардағы балдырлар адамның күндізгі тыныс алуына жеткілікті бола бастады, бетін сырттан ауа жібермейтін арнайы тесікке қойды. 1964 жылы олар оттегінің көбеюінің жабық циклі бар «BIOS-1» жүйесін құрды, ол адамға ауасыз кеңістікте, мысалы ғарышта дем алуға көмектесті. Содан кейін ғалымдар жабық бөлмеде болу уақытын 12 сағаттан 30 күнге дейін арттыра алды. Кейінірек су алмасу да жабылды, бұл 45 күндік эксперимент жүргізуге мүмкіндік берді.
Алайда балдырлар адамға оттегімен қамтамасыз ету және көмірқышқыл газынан құтылу үшін ғана пайдалы болды. Егер шектеулі кеңістікте басқа өсімдіктер болмаса, онда сізге балдырлар да жеуге тура келеді. Адам ағзасы үшін қоректік заттар жеткілікті болуы мүмкін, бірақ мұндай диетада психикалық денсаулықты сақтау проблемалы болады.
1966 жылы ғалымдар көкөністер мен жармалармен тәжірибе жасап, нәтижесінде BIOS-2 қондырғысын жасады. Егер бір бидай үшін температураның өзгеруінсіз, ауа райының өзгеруінсіз, арамшөпсіз өсуге тамаша жағдай жасалса, онда ол жылына алты рет, ал табиғи жағдайға қарағанда бірнеше есе көп өнім береді. Жол бойында зерттеушілер бір адамды тамақтандыру үшін қанша бидай егу керектігін анықтады.
Бионавтар бункерде
«Орыс космонавтикасының негізін қалаушы Сергей Королев РҒА СБ Физика институтында жүргізілген эксперименттер туралы білгенде, ол оларға қызығушылық танытып, Красноярск институтының негізін қалаушы және директоры академик Леонид Киренскиймен кездесті. - деп жалғастырады Егор Задереев. - Айдағы станция үшін автономды тіршілік жүйесін қажет ететін Королевтің жеке тапсырысы бойынша зерттеулерді жалғастыруға қаражат бөлінді. Олар рекордтық қысқа мерзімде, небәрі жеті жылда жасанды «BIOS-3» экожүйесін құруға мүмкіндік берді.
Красноярск биофизиктері сол кезде үлкен ақша алды - 1 миллион рубль. Бұл қаражатқа 1972 жылға қарай олар сыртқы әлемнен оқшауланған болаттан жасалған қабырғалары бар арнайы бункер тұрғызды, оның жалпы көлемі 315 текше метр. м, ал ауданы 14х9х2, 5 м.
Бункер үш адамға арналған және төрт бөлікке бөлінген. Біреуінде кереуеті бар қонақ бөлмелері, асхана, жуынатын бөлме және жұмыс алаңы-өсімдіктерді өңдеуге арналған, жеуге жарамсыз биомассаны, сондай-ақ су мен ауаны тазартатын қондырғылары бар шеберхана-зертхана бар. Қалған үш бөлігі өсімдіктерге арналған. Шектеулі кеңістікте және жасанды жарықтандыру кезінде балдырлар өсті, сонымен қатар соя, салат, қияр, редис, сәбіз, қызылша, аскөк, қырыққабат, картоп және пияздың сорттары өсірілді. Олар су мен оттегін қалпына келтірді, сонымен қатар «бионавттарды» олардың өмір сүруіне қажетті барлық қоректік заттармен, дәрумендермен және микроэлементтермен қамтамасыз етті. Красноярск селекционері Генрих Лисовский арнайы өсірген өте қысқа сабағы бар ергежейлі бидай да өсті: құлақтың жеуге жарамсыз бөлігі аз мөлшерде болды және қалдықтар аз болды. Ол гектарына 200-300 центнерден өнім берді. Ал Орта Азиялық шөп шөпі адамдарды өсімдік майымен қамтамасыз етті.
«BIOS» ішіндегі адамдар сыртқы әлеммен байланыста болуы үшін, жабық бункер теледидар мен телефонмен қамтамасыз етілген. Салқындату және электрмен жабдықтау жүйесі орнатылды.
- 1970 жылдардың басында қызметкерлер арасынан үш ерікті бірінші рет бункерде алты ай - 180 күн, 1972 жылдың 24 желтоқсанынан 1973 жылдың 22 маусымына дейін тұрды, - дейді Егор Задереев. «Олар тыныс алатын оттегінің бәрі олар өсірген өсімдіктерден келді. Олар көмірқышқыл газын да өңдеді. Бастапқыда қол жетімді сумен қамтамасыз ету бірнеше рет пайдалану үшін өңделді және тазартылды.
BIOS-3 қондырғысында тестерлермен келесі байланыс сеансы жүріп жатыр. Сынаушы В. В. Терских (терезеде), сурет 1973 ж. Фото: photo.kirensky.ru
Экспериментке қатысушылар өздері өсірген көкөністерді жеп, одан бидай жинап, ұнтақтап, нан пісірді. Осылайша олар күніне 300 грамм нан мен 400 грамм көкөніс алды. Жануарлар ақуызы «бионавтар» консервілер мен мұздатылған етпен қамтамасыз етті. Тұрақты медициналық бақылаулар мұндай диета, сондай -ақ өңделген және тазартылған су мен ауа еріктілердің денсаулығына кері әсерін тигізбегенін көрсетті.
Тәжірибе небары алты айға созылды. Мұны жалғастырудың ешқандай мәні жоқ екені белгілі болды: BIOS -да құрылған жабық өмірді қолдау жүйесі мінсіз жұмыс істейді. Су, оттегі мен тамақ өндіруге арналған жасанды түрде жасалған конвейер істен шықпайды. Әрине, электр энергиясының көп мөлшері сырттан келетін жағдайда, бірақ ғарыштағы немесе кез келген планетадағы бұл мәселе АЭС немесе күн батареяларының көмегімен оңай шешіледі.
Жабық есіктің артында бір жыл
Жерден тыс елді мекенді имитациялайтын «BIOS-3» станциясында автономды өмір сүру бойынша 10 эксперимент жүргізілді. Оларға бір адамнан үш адамға дейінгі экипаждар қатысты. Инженер Николай Бугреев BIOS -3 -те қалған «бионавттарға» қарағанда ұзақ өмір сүрді - барлығы 13 ай.
1968 жылы Красноярск дамуы Халықаралық астронавтика федерациясының XIX конгресінде ғарышты игерудің жаңа кезеңінде - ұзақ экспедициялар кезінде адамдардың өмірін қамтамасыз ететін биологиялық жүйенің мүмкін болатын прототиптерінің бірі ретінде қарастырылды. Бұл Сібір биофизиктерінің жетістіктерін бүкіл әлем мойындады.
Ғалымдар тағы бір негізгі мәселені шешуге мәжбүр болды - адамдарды тар кеңістікте өсімдіктермен ғана емес, ақуызды тағаммен қалай қамтамасыз ету керек. BIOS -3 жасаушылардың бірі, академик Иосиф Гителзон сол кезде революциялық идеяны ұсынды - бұл үшін жануарлардың қажетті ақуызын шығаратын гендік модификацияланған өсімдіктерді қолдану. Өсімдіктер биомассасын табиғи кәдеге жарату және адам ағзасынан шығарылған тұзды жүйеішілік масса алмасуға қайтару мәселелері де шешілмей қалды.
Ғалымдар ғарышта Жердегі сәтті тәжірибені қайталауға шешім қабылдады. Красноярск институты өсімдіктерді нөлдік гравитацияда өсіруге арналған алғашқы контейнерлерді дайындай бастады, бірақ содан кейін қайта құру басталды. Қаржыландырудың толық болмауына байланысты, сол кезде әлемде теңдесі жоқ бірегей зерттеулерді тоқтатуға тура келді, ал BIOS-3 мотболға ұшырады.
Солдан оңға қарай-BIOS-3-те 6 айлық экспериментке қатысушылар: М. П. Шиленко, В. В. Терских, Н. И. Петров, сурет 1973 ж. Фото: photo.kirensky.ru
Шөлдік кеме
Тек 15 жылдан кейін, 1985 жылы АҚШ -та осындай эксперимент жүргізуге әрекет жасалды.
Мультимиллионер Эд Басстың ақшасына Аризона штатында 12 мың шаршы метр аумақты қамтитын герметикалық күмбезден «Биосфера-2» алып базасы салынды. м. Осы үлкен аумақта ғалымдар жердегі ландшафтарды - шөлді, тропикалық орманды, саваннаны, тіпті маржан рифі бар шағын мұхитты, өсімдіктерді отырғызып, жануарлардың жүздеген түрлерін әкелді. Мұның бәрі өздігінен өсіп, көбейіп, еріктілерге өмірге қажет нәрсенің бәрін береді деп болжалды.
«Алайда, көп ұзамай оттегінің жетіспеушілігі анықталды, ауа сырттан кіруі үшін біз терезелерді ашуға мәжбүр болдық», - дейді Ресей ғылым академиясының корреспондент -мүшесі, биология ғылымдарының докторы Сергей Оленин. - Содан кейін өсімдіктер ауыра бастады және өле бастады, жануарлардың кейбір түрлері өлді. Тарақандар мен құмырсқалардың керемет саны өсірілді. Тамақ жеткіліксіз болды, оны сырттан әкелуге тура келді. Екі жылдан кейін эксперимент тоқтатылды, дегенмен «Биосфера-2» жасаушылары жасанды экожүйе автономды режимде кем дегенде 100 жыл өмір сүре алады деп үміттенген.
Сәтсіз алғашқы әрекеттен кейін американдық зерттеушілер өздері жасаған жасанды әлемге өзгерістер енгізіп, 2007 жылы екінші тәжірибені бастады. Алайда, ол басқа себеппен тоқтатылды: еріктілердің жаңа тобының бір мүшесі жанжал кезінде басқаларға шабуыл жасады. Осыдан кейін инвестордың бұл жобаға деген қызығушылығы жоғалды, енді шөлдің ортасындағы мына «Нұх кемесіне» туристер ғана барады.
- Өткен жылы автономды өмір сүрудің тағы бір тәжірибесі Қытайда жүргізілді. Ол «Ай сарайы -1» деп аталды, - деп жалғастырады Сергей Оленин. - Красноярск зерттеулерін толықтай қайталаған ғалымдар ақуызға қажеттілікті олар өсірген құрттармен қанағаттандырылғандықтан, қатысушыларды барлық қажетті азық -түлікпен 75% қамтамасыз ете алды. Осылайша олар үш ай офлайн өмір сүре алды.
Эксперимент жасайтын әлем
Енді Еуропалық ғарыш агенттігі Красноярскідегі зерттеулерге қызығушылық таныта бастады. Грант түрінде алынған ақшаға РҒА СБ Биофизика институтында кішігірім эксперименттер жүргізіледі, 1960 жылдардың соңында салынған бункерге заманауи жабдықтар сатып алынады. Өсімдіктерді өсіру үшін топыраққа ұқсас жасанды субстрат құрылады. Органикалық заттардың минералды заттарға ыдырауының физико -химиялық технологиясы бойынша эксперименттер жүргізілуде, олар өсімдіктердің өсуіне тұз түрінде айналымға қайтарылуы мүмкін. Құрлық ұлуларының адамға қажет ақуыз өндіру үшін қолданылуы зерттелуде.
Алайда, толық көлемді зерттеулерге қаражат жеткіліксіз - бұл бірнеше ондаған миллион долларды қажет етеді. Барлығы өмірді қамтамасыз етудің жабық жүйелерін құру бойынша жұмысты қайта бастау қажет екенін түсінеді, өйткені оларсыз ғарышты байыпты зерттеу туралы сөз болуы мүмкін емес, бірақ бәрі қаржыға байланысты. BIOS-3 бос. Бұл ең табысты эксперименттік жүйе болғанымен, ол тұйық биологиялық цикл арқылы адамның суға, ауаға және өсімдік тағамдарына деген қажеттілігін толық қанағаттандырады. Оны қазірдің өзінде Марста немесе басқа планеталарда емес, Жерде қолдануға болады. Шынында да, оның көмегімен қоршаған ортаға келтірілетін зиянды жүздеген есе азайтуға болады, бұл адамдардың сөзсіз әсерінен болады, себебі BIOS-3 ресурстардың ең аз мөлшерін тұтынуға және қалдықтарды шығаруға мүмкіндік береді. Жабық контурлы үйлер қоршаған ортаға түсетін жүктемені күрт азайтады, сонымен қатар адамдарды қиын немесе қымбат жерде, мысалы, алыс арктикалық аймақтарда, шөлдерде немесе биік тауларда, су астында қажет нәрселермен қамтамасыз ете алады.
- «BIOS» -ды қолданудың тағы бір нұсқасы - әлемде әлі ешкім жүргізбейтін эксперименттерді жүргізу. Барлығы жай ғана айтады, егер, мысалы, атмосферадағы метан деңгейі сыни деңгейге жетсе. Апат болады ма, жоқ па? Ал Красноярскіде олар бұл туралы айтпауы мүмкін, бірақ шағын жабық экожүйенің нәтижесінде не болатынын тексеріңіз, дейді Сергей Оленин. - Бұл мүмкін болатын эксперименттердің бірі, ол тіпті бүкіл адамзат үшін үлкен емес, бірақ өте маңызды. Жердің биосферасындағы заттардың айналым процестерін зерттеуге болады, сонымен қатар адамдарға басқа планеталарда аман қалуға көмектесуге болады.
