Hvordan verdens første installasjon for autonom overlevelse i verdensrommet ble opprettet i Krasnoyarsk
I filmen "The Martian" måtte helten vente på at den neste ekspedisjonen skulle komme til den røde planeten med en liten tilførsel av vann, mat og luft. Amerikansk kino prøvde å finne ut hvordan de skulle gjøre dette, og sovjetiske forskere løste et lignende problem allerede før Andy Weyer skrev en bok om overlevelse på Mars.
For et halvt århundre siden ble det opprettet en enhet ved Krasnoyarsk Institute of Physics i SB RAS som ville hjelpe en astronaut å overleve på enhver planet uten spesielle problemer og hjelp utenfra. Det revolusjonerende forsyningssystemet BIOS-3, som ikke har noen analoger i verden, forsynte menneskene inne i det vann, oksygen og mat. Det var nok å ta med deg en veldig liten forsyning, og så ble alt produsert og rengjort av systemet selv.
Russian Planet fant ut hvordan sibirske forskere var i stand til å være i forkant av sin tid og kolleger.
Pust med alger
- De første eksperimentene med opprettelsen av lukkede autonome livsstøttesystemer begynte i Krasnoyarsk på slutten av 1960 -tallet, - den ledende forskeren, vitenskapelig sekretær ved Institute of Biophysics of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences, Kandidat for biologiske vitenskaper Yegor Zadereev forteller RP -korrespondenten. - Forskere har funnet ut at for at to mennesker skal leve i året, trenger de omtrent 300 kg oksygen, 2,5 tonn vann og 400 kg mat. Samtidig vil de i samme periode slippe ut 350 kg karbondioksid og tonn avfall, som må resirkuleres. Det gjensto å finne ut hvordan de skulle gi dem alt dette i et miljø isolert fra omverdenen.
Eksperter utførte eksperimenter og bekreftet hypotesen om at utviklingspotensialet til en levende organisme er høyere enn de realiserbare mulighetene. Da den encellede algen Chlorella ble plassert under ideelle forhold, begynte den å vokse mye raskere og produsere mer oksygen enn i sitt naturlige miljø, og også mer aktivt resirkulere karbondioksid.
Alger i en liten tank begynte å være tilstrekkelig slik at en person kunne puste normalt hele dagen, og plasserte ansiktet i et spesielt hull som ikke tillater luft utenfra. Så i 1964 opprettet de et system med en lukket syklus av oksygenreproduksjon "BIOS-1", som hjalp en person med å puste inn et luftfritt rom, for eksempel i rommet. Da var forskere i stand til å øke tiden i et lukket rom fra 12 timer til 30 dager. Senere ble også vannutvekslingen stengt, noe som gjorde det mulig å utføre et 45-dagers eksperiment.
Imidlertid var alger bare nyttige for å gi en person oksygen og bli kvitt karbondioksid. Hvis det ikke er andre planter i et begrenset rom, må du også spise alger. Det kan være nok næringsstoffer for menneskekroppen, men å opprettholde mental helse på et slikt kosthold vil være problematisk.
I 1966 lanserte forskere eksperimenter med grønnsaker og frokostblandinger, og som et resultat bygde de BIOS-2-installasjonen. Det viste seg at hvis ideelle forhold for vekst skapes for den samme hveten - uten temperaturendringer, værendringer, ugress, så vil den gi seks ganger i året og flere ganger mer enn under naturlige forhold. Underveis fant forskerne hvor mye hvete som må sås for å mate én person.
Bionauts i bunkeren
"Da grunnleggeren av russisk kosmonautikk, Sergei Korolev, ble klar over eksperimentene som ble utført ved Institute of Physics i SB RAS, ble han interessert i dem og møtte grunnleggeren og direktøren for Krasnoyarsk -instituttet, akademiker Leonid Kirensky," fortsetter Yegor Zadereev. - Etter personlig ordre fra Korolev, som trengte et autonomt livsstøttesystem for stasjonen på månen, ble det bevilget midler til å fortsette forskningen. De gjorde det mulig på rekord kort tid, på bare syv år, å lage et kunstig økosystem "BIOS-3".
Krasnojarsk biofysikere mottok enorme penger for den tiden - 1 million rubler. Med disse midlene bygde de i 1972 en spesiell bunker isolert fra omverdenen med vegger i rustfritt stål, hvis totale volum var 315 kubikkmeter. m, og arealet er 14x9x2, 5 m.
Bunkeren var designet for å huse tre personer og var delt inn i fire deler. Den ene inneholdt stuehytter med senger, kjøkken-spisestue, bad og arbeidsområde-et verkstedlaboratorium med utstyr for behandling av avlinger, utnyttelse av uspiselig biomasse, samt med vann- og luftrenseanlegg. De tre andre delene var for planter. I et begrenset rom og under kunstig belysning vokste alger, samt avlssorter av soyabønner, salat, agurker, reddiker, gulrøtter, rødbeter, dill, kål, poteter og løk. De regenererte vann og oksygen, og ga også "bionautene" alle næringsstoffene, vitaminene og mikroelementene som er nødvendige for deres eksistens. Dverghvete med en veldig kort stilk, spesielt oppdrettet av Krasnoyarsk -oppdretter Henrikh Lisovsky, vokste også der: den uspiselige delen av øret var minimal i størrelse, og det var lite avfall. Hun ga en avling på 200-300 centners per hektar. Og den sentralasiatiske urten chufa ga mennesker vegetabilsk olje.
For at mennesker inne i "BIOS" kunne kommunisere med omverdenen, ble en forseglet bunker utstyrt med en TV og en telefon. Et kjøle- og strømforsyningssystem ble installert.
- På begynnelsen av 1970 -tallet bodde tre frivillige blant de ansatte for første gang i bunkeren i seks måneder - 180 dager, fra 24. desember 1972 til 22. juni 1973, - sier Yegor Zadereev. Alt oksygen de pustet kom fra plantene de dyrket. De behandlet også karbondioksid. I utgangspunktet ble den tilgjengelige vannforsyningen behandlet og renset for å bli brukt mange ganger.
Neste kommunikasjonsøkt med testere i BIOS-3-installasjonen pågår. Tester V. V. Terskikh (i vinduet), foto 1973. Bilde: photo.kirensky.ru
Deltakerne i eksperimentet spiste grønnsaker de dyrket selv, samlet og malte hvete og bakte brød av det. Så de fikk 300 gram brød og 400 gram grønnsaker per dag. Animalsk protein "bionauts" ga forsyninger av hermetikk og frysetørket kjøtt. Konstant medisinske observasjoner viste at en slik diett, så vel som bearbeidet og renset vann og luft, ikke påvirket helsen til de frivillige negativt.
Forsøket varte bare seks måneder. Det ble klart at det ikke var noen vits i å fortsette det: det lukkede livsstøttesystemet som ble opprettet i BIOS fungerer feilfritt. En kunstig skapt transportør for produksjon av vann, oksygen og mat mislykkes ikke. Selvfølgelig, forutsatt at en stor mengde elektrisitet kommer utenfra, men dette problemet i verdensrommet eller på noen av planetene løses enkelt ved hjelp av et atomkraftverk eller solcellepaneler.
Et år bak en forseglet dør
På stasjonen "BIOS-3", som simulerer en utenomjordisk bosetting, fant 10 eksperimenter på autonom overlevelse sted. Mannskaper på en til tre personer deltok i dem. Ingeniør Nikolai Bugreev bodde i BIOS -3 lenger enn resten av "bionautene" - totalt 13 måneder.
I 1968 ble Krasnoyarsk -utviklingen på XIX -kongressen i International Astronautical Federation betraktet som en av de mulige prototypene til et biologisk system for å sikre menneskers liv på et nytt stadium i romutforskning - under lange ekspedisjoner. Dette har blitt en verdensomspennende anerkjennelse av prestasjonene til sibiriske biofysikere.
Forskere måtte løse et mer grunnleggende problem - hvordan de skal gi mennesker i et begrenset rom ikke bare plantefôr, men også proteinmat. En av skaperne av BIOS -3, akademikeren Iosif Gitelzon, la frem en revolusjonerende idé på den tiden - å bruke genmodifiserte planter til dette, som ville produsere ønsket animalsk protein. Problemene med naturlig utnyttelse av plantebiomasse og retur av salt som skilles ut fra menneskekroppen til den intrasystemiske masseutvekslingen, var også uløst.
Forskere bestemte seg for å gjenta et vellykket eksperiment på jorden i verdensrommet. Krasnoyarsk -instituttet begynte å forberede de første beholderne for å dyrke planter i tyngdekraft, men da brøt det ut perestroika. På grunn av fullstendig mangel på finansiering måtte den unike forskningen som ikke hadde noen analoger i verden på den tiden stoppes, og BIOS-3 ble slått ned.
Fra venstre til høyre-deltakere i 6-måneders eksperimentet i BIOS-3: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, foto 1973. Bilde: photo.kirensky.ru
Ørkenark
Bare 15 år senere, i 1985, ble det forsøkt i USA å utføre et lignende eksperiment.
Med pengene til multimillionæren Ed Bass ble en gigantisk base "Biosphere-2" bygget i Arizona fra lufttette kupler som dekker et område på 12 tusen kvadratmeter. m. På dette enorme territoriet har forskere gjengitt terrestriske landskap - ørken, tropisk skog, savanne, til og med et lite hav med korallrev, plantet planter og hentet inn hundrevis av dyrearter. Det ble antatt at alt dette ville vokse og formere seg av seg selv og gi frivillige i eksperimentet alt som er nødvendig for livet.
"Imidlertid ble det snart klart at det var en kritisk mangel på oksygen, vi måtte åpne vinduene slik at luft kunne komme inn fra utsiden," sier korresponderende medlem av Russian Academy of Sciences, doktor i biologiske vitenskaper, Sergei Olenin. - Da begynte plantene å gjøre vondt og dø, noen dyrearter døde ut. Utrolig mange kakerlakker og maur avlet. Det var ikke nok mat, den måtte hentes utenfra. To år senere ble eksperimentet avsluttet, selv om skaperne av "Biosphere-2" håpet at det kunstige økosystemet kunne eksistere i en autonom modus i minst 100 år.
Etter et mislykket første forsøk gjorde amerikanske forskere endringer i den kunstige verden de skapte og lanserte et andre eksperiment i 2007. Den ble imidlertid avsluttet av en annen grunn: et av medlemmene i det nye teamet av frivillige angrep andre under et krangel. Etter det mistet investoren interessen for prosjektet, og nå er denne "Noah's Ark" midt i ørkenen bare besøkt av turister.
- I fjor ble det utført et nytt forsøk på autonom overlevelse i Kina. Den fikk navnet "Lunar Palace -1", - fortsetter Sergey Olenin. - Forskere, som faktisk gjentok Krasnoyarsk -studiene fullstendig, klarte å gi deltakerne all nødvendig mat med 75% på grunn av at behovet for protein var tilfredsstilt av ormene som de reiste. Så de klarte å leve offline i tre måneder.
En verden å eksperimentere på
Nå har European Space Agency begynt å vise interesse for Krasnoyarsk -forskning. Med pengene mottatt i form av tilskudd, utføres små eksperimenter ved Institute of Biophysics i SB RAS, moderne utstyr kjøpes til bunkeren, bygget på slutten av 1960 -tallet. Et kunstig jordlignende substrat er laget for å dyrke planter. Det pågår eksperimenter med den fysisk -kjemiske teknologien for nedbrytning av organiske stoffer til mineralske stoffer, som kan returneres til sirkulasjon i form av salter for plantevekst. Bruken av landsnegler for produksjon av protein som er nødvendig av mennesker, studeres.
Imidlertid er det ikke nok midler til fullskala forskning - dette krever flere titalls millioner dollar. Alle forstår at det er nødvendig å gjenoppta arbeidet med opprettelsen av lukkede livsstøttesystemer, siden uten dem kan det ikke være snakk om alvorlig romutforskning, men alt avhenger av økonomi. BIOS-3 er tom. Selv om dette er det mest vellykkede eksperimentelle systemet, tilfredsstiller det fullt ut menneskelige behov for vann, luft og plantefôr gjennom en lukket biologisk syklus. Den kan allerede brukes, om enn ikke på Mars eller andre planeter, men på jorden. Med sin hjelp er det faktisk mulig å redusere skadene på miljøet hundrevis av ganger, noe som uunngåelig er forårsaket av mennesker, siden BIOS-3 lar deg forbruke et minimum av ressurser og produsere nesten ingen avfall. Lukkede hus ville drastisk redusere belastningen på miljøet, og kan også gi mennesker alt de trenger der det er vanskelig eller dyrt å nå, for eksempel i fjerntliggende arktiske soner, ørkener eller i høylandet, under vann.
- Et annet alternativ for å bruke "BIOS" er å utføre eksperimenter i det, som ingen i verden utfører ennå. Alle snakker bare om hva som vil skje hvis for eksempel metanivået i atmosfæren når et kritisk nivå. Blir det en katastrofe eller ikke? Og i Krasnoyarsk snakker de kanskje ikke om det, men sjekker hva som vil skje som følge av et lite lukket økosystem, sier Sergei Olenin. - Og dette er bare ett av de mulige eksperimentene, som kanskje ikke engang har enorm, men kolossal betydning for hele menneskeheten. Det er mulig å studere prosessene for sirkulasjon av stoffer i jordens biosfære, og ikke bare hjelpe mennesker med å overleve på andre planeter.
