Krasnoyarsk'ta uzayda otonom hayatta kalma için dünyanın ilk kurulumu nasıl yapıldı?
"Marslı" filminde kahraman, bir sonraki seferin Kızıl Gezegene az miktarda su, yiyecek ve hava ile ulaşmasını beklemek zorunda kaldı. Amerikan sineması bunu nasıl yapacağını bulmaya çalıştı ve Sovyet bilim adamları, Andy Weyer Mars'ta hayatta kalma hakkında bir kitap yazmadan önce bile benzer bir sorunu çözdü.
Yarım yüzyıl önce, SB RAS'ın Krasnoyarsk Fizik Enstitüsü'nde, bir astronotun herhangi bir gezegende herhangi bir özel problem ve dış yardım olmadan hayatta kalmasına yardımcı olacak bir cihaz yaratıldı. Dünyada benzeri olmayan devrim niteliğindeki BIOS-3 kapalı devre besleme sistemi, içindeki insanlara neredeyse tamamen su, oksijen ve yiyecek sağladı. Yanınıza çok küçük bir malzeme almanız yeterliydi ve sonrasında her şey sistemin kendisi tarafından üretilip temizlendi.
Rus Gezegeni, Sibiryalı bilim adamlarının nasıl zamanlarının ve meslektaşlarının önünde kalabildiklerini keşfetti.
Alglerle nefes alın
- Kapalı özerk yaşam destek sistemlerinin oluşturulmasına ilişkin ilk deneyler 1960'ların sonlarında Krasnoyarsk'ta başladı, - önde gelen araştırmacı, Rusya Bilimler Akademisi Sibirya Şubesi Biyofizik Enstitüsü'nün bilimsel sekreteri, Biyolojik Bilimler Adayı Yegor Zadereev RP muhabirine söyler. - Bilim adamları, yılda iki kişinin yaşayabilmesi için yaklaşık 300 kg oksijen, 2,5 ton su ve 400 kg yiyeceğe ihtiyaçları olduğunu buldu. Aynı zamanda, aynı süre içinde, geri dönüştürülmesi gereken 350 kg karbondioksit ve bir ton atık salacaklar. Geriye, tüm bunları dış dünyadan izole edilmiş bir ortamda nasıl sağlayacaklarını bulmak kaldı.
Uzmanlar deneyler yaptı ve canlı bir organizmanın gelişme potansiyelinin gerçekleştirilebilir olasılıklardan daha yüksek olduğu hipotezini doğruladı. Tek hücreli alg Chlorella ideal koşullara yerleştirildiğinde, doğal ortamında olduğundan çok daha hızlı büyümeye ve daha fazla oksijen üretmeye ve ayrıca karbondioksiti daha aktif bir şekilde geri dönüştürmeye başladı.
Küçük bir tanktaki algler, bir kişinin tüm gün normal nefes alabilmesi için yeterli olmaya başladı, yüzünü dışarıdan hava girmesine izin vermeyen özel bir deliğe yerleştirdi. Böylece 1964'te, bir kişinin havasız bir alanda, örneğin uzayda nefes almasına yardımcı olan kapalı bir oksijen üreme döngüsü "BIOS-1" olan bir sistem yarattılar. Daha sonra bilim adamları kapalı bir odada geçirilen süreyi 12 saatten 30 güne çıkarmayı başardılar. Daha sonra su değişimi de kapatıldı ve bu da 45 günlük bir deneyin yapılmasını mümkün kıldı.
Bununla birlikte, algler yalnızca bir kişiye oksijen sağlamak ve karbondioksitten kurtulmak için faydalıydı. Kapalı bir alanda başka bitki yoksa, o zaman yosun da yemek zorunda kalacaksınız. İnsan vücudu için yeterli besin olabilir, ancak böyle bir diyette zihinsel sağlığı korumak sorunlu olacaktır.
1966'da bilim adamları sebze ve tahıllarla deneyler başlattılar ve sonuç olarak BIOS-2 kurulumunu kurdular. Aynı buğday için ideal büyüme koşulları yaratılırsa - sıcaklık değişiklikleri, hava değişiklikleri, yabani otlar olmadan, o zaman yılda altı kez ve doğal koşullardan birkaç kat daha fazla verim alacağı ortaya çıktı. Yol boyunca, araştırmacılar bir kişiyi beslemek için ne kadar buğday ekilmesi gerektiğini belirlediler.
Sığınaktaki biyonotlar
"Rus kozmonotiğinin kurucusu Sergei Korolev, SB RAS Fizik Enstitüsü'nde yapılan deneylerden haberdar olduğunda, onlarla ilgilenmeye başladı ve Krasnoyarsk Enstitüsü'nün kurucusu ve yöneticisi Akademisyen Leonid Kirensky ile bir araya geldi." Yegor Zadereev devam ediyor. - Ay'daki istasyon için özerk bir yaşam destek sistemine ihtiyaç duyan Korolev'in kişisel emriyle, araştırmaya devam etmek için fonlar tahsis edildi. Yapay bir ekosistem "BIOS-3" yaratmayı sadece yedi yıl içinde rekor bir kısa sürede mümkün kıldılar.
Krasnoyarsk biyofizikçileri o zamanlar için büyük para aldı - 1 milyon ruble. Bu fonlarla 1972 yılına kadar toplam hacmi 315 metreküp olan paslanmaz çelik duvarlı dış dünyadan izole edilmiş özel bir sığınak inşa ettiler. m ve alanı 14x9x2, 5 m'dir.
Sığınak, üç kişiyi barındıracak şekilde tasarlanmış ve dört bölüme ayrılmıştır. Biri yataklı oturma kabinleri, mutfak-yemek odası, banyo ve çalışma alanı içeriyordu - mahsulleri işlemek için ekipman, yenmeyen biyokütle kullanan ve ayrıca su ve hava arıtma sistemlerine sahip bir atölye-laboratuvar. Diğer üç kısım bitkiler içindi. Kapalı bir alanda ve yapay aydınlatma altında, soya fasulyesi, marul, salatalık, turp, havuç, pancar, dereotu, lahana, patates ve soğan türlerinin üremesinin yanı sıra algler de büyüdü. Su ve oksijeni yeniden ürettiler ve ayrıca "biyonotlara" varlıkları için gerekli tüm besinleri, vitaminleri ve mikro elementleri sağladılar. Krasnoyarsk yetiştiricisi Henrikh Lisovsky tarafından özel olarak yetiştirilen çok kısa saplı cüce buğday da orada büyüdü: kulağın yenmeyen kısmı minimum boyuttaydı ve çok az atık vardı. Hektar başına 200-300 sentlik bir ürün verdi. Ve Orta Asya bitkisi chufa, insanlara bitkisel yağ sağladı.
"BIOS" içindeki insanların dış dünya ile iletişim kurabilmeleri için, TV ve telefon ile birlikte mühürlü bir sığınak sağlandı. Soğutma ve güç kaynağı sistemi kuruldu.
- 1970'lerin başında, çalışanlar arasından ilk kez üç gönüllü sığınakta altı ay yaşadı - 180 gün, 24 Aralık 1972'den 22 Haziran 1973'e kadar - diyor Yegor Zadereev. Soludukları tüm oksijen, yetiştirdikleri bitkilerden geliyordu. Ayrıca karbondioksiti de işlediler. Başlangıçta, mevcut su kaynağı birçok kez kullanılmak üzere işlendi ve arıtıldı.
BIOS-3 kurulumundaki test cihazlarıyla bir sonraki iletişim oturumu devam ediyor. Test cihazı V. V. Terskikh (pencerede), fotoğraf 1973. Fotoğraf: photo.kirensky.ru
Deneye katılanlar, kendi yetiştirdikleri, topladıkları ve buğdaydan öğütdükleri ve ondan ekmek pişirdikleri sebzeleri yediler. Böylece günde 300 gram ekmek ve 400 gram sebze aldılar. Hayvansal protein "biyonotlar", konserve yiyecek ve dondurularak kurutulmuş et tedarik etti. Sürekli tıbbi gözlemler, böyle bir diyetin yanı sıra işlenmiş ve arıtılmış su ve havanın gönüllülerin sağlığını olumsuz etkilemediğini gösterdi.
Deney sadece altı ay sürdü. Devam etmenin bir anlamı olmadığı ortaya çıktı: BIOS'ta oluşturulan kapalı yaşam destek sistemi kusursuz çalışıyor. Su, oksijen ve gıda üretimi için yapay olarak oluşturulmuş bir konveyör başarısız olmaz. Tabii büyük miktarda elektriğin dışarıdan gelmesi şartıyla, ancak uzayda veya herhangi bir gezegende bu sorun bir nükleer santral veya güneş panelleri yardımıyla kolayca çözülür.
Mühürlü bir kapının ardında bir yıl
Dünya dışı bir yerleşimi simüle eden "BIOS-3" istasyonunda, otonom hayatta kalma üzerine 10 deney yapıldı. Bir ila üç kişilik ekipler onlara katıldı. Mühendis Nikolai Bugreev, BIOS-3'te "biyonotların" geri kalanından daha uzun yaşadı - toplam 13 ay.
1968'de Krasnoyarsk gelişimi, Uluslararası Astronomi Federasyonu XIX Kongresi'nde, uzun keşifler sırasında, uzay araştırmalarında yeni bir aşamada insanların yaşamını sağlamak için biyolojik bir sistemin olası prototiplerinden biri olarak kabul edildi. Bu, Sibirya biyofizikçilerinin başarılarının dünya çapında tanınması haline geldi.
Bilim adamları bir temel sorunu daha çözmek zorunda kaldılar - kapalı bir alanda insanlara sadece bitkisel gıda değil, aynı zamanda protein gıdaları nasıl sağlanacak. BIOS-3'ün yaratıcılarından Akademisyen Iosif Gitelzon, o zamanlar devrim niteliğinde bir fikir ortaya attı - bunun için genetiği değiştirilmiş bitkileri kullanmak, bu da istenen hayvansal proteini üretecek. Bitki biyokütlesinin doğal kullanımı ve insan vücudundan atılan tuzun sistem içi kütle değişimine geri dönüşü sorunları da çözülmeden kaldı.
Bilim adamları, uzayda Dünya üzerinde başarılı bir deneyi tekrarlamaya karar verdiler. Krasnoyarsk Enstitüsü, sıfır yerçekiminde bitki yetiştirmek için ilk kapları hazırlamaya başladı, ancak daha sonra perestroyka patlak verdi. Finansman eksikliği nedeniyle, o zamanlar dünyada benzeri olmayan benzersiz araştırma durdurulmak zorunda kaldı ve BIOS-3 güvenilmezdi.
Soldan sağa - BIOS-3'teki 6 aylık deneyin katılımcıları: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, fotoğraf 1973. Fotoğraf: photo.kirensky.ru
çöl gemisi
Sadece 15 yıl sonra, 1985'te Amerika Birleşik Devletleri'nde benzer bir deney yapmak için bir girişimde bulunuldu.
Multimilyoner Ed Bass'ın parasıyla Arizona'da 12 bin metrekarelik bir alanı kaplayan hava geçirmez kubbelerden dev bir "Biosphere-2" üssü inşa edildi. m. Bu geniş bölgede, bilim adamları karasal manzaraları yeniden ürettiler - çöl, tropik orman, savan, hatta mercan resifli küçük bir okyanus, bitki dikti ve yüzlerce hayvan türü getirdi. Tüm bunların kendi kendine büyüyüp çoğalacağı ve deney gönüllülerine yaşam için gerekli olan her şeyi sağlayacağı varsayıldı.
Rusya Bilimler Akademisi Sorumlu Üyesi, Biyolojik Bilimler Doktoru Sergei Olenin, “Ancak, kritik bir oksijen eksikliği olduğu çok geçmeden anlaşıldı, havanın dışarıdan girmesi için pencereleri açmak zorunda kaldık” diyor. - Sonra bitkiler incinmeye ve ölmeye başladı, bazı hayvan türleri öldü. İnanılmaz sayıda hamamböceği ve karınca yetiştirildi. Yeterli yiyecek yoktu, dışarıdan getirilmesi gerekiyordu. İki yıl sonra, "Biosphere-2" nin yaratıcıları yapay ekosistemin en az 100 yıl boyunca özerk bir modda var olabileceğini ummalarına rağmen deney sonlandırıldı.
Başarısız bir ilk denemeden sonra, Amerikalı araştırmacılar yarattıkları yapay dünyada değişiklikler yaptılar ve 2007'de ikinci bir deney başlattılar. Ancak, başka bir nedenden dolayı sonlandırıldı: Yeni gönüllüler ekibinin üyelerinden biri, bir tartışma sırasında diğerlerine saldırdı. Bundan sonra yatırımcı projeye olan ilgisini kaybetti ve şimdi çölün ortasındaki bu "Nuh'un Gemisi" sadece turistler tarafından ziyaret ediliyor.
- Geçen yıl, Çin'de otonom hayatta kalma konusunda başka bir deney yapıldı. "Ay Sarayı-1" olarak adlandırıldı, - devam ediyor Sergey Olenin. - Krasnoyarsk çalışmalarını fiilen tamamen tekrarlayan bilim adamları, yetiştirdikleri solucanlar tarafından protein ihtiyacının karşılanması nedeniyle katılımcılara gerekli tüm gıdaları %75 oranında sağlamayı başardılar. Böylece üç ay boyunca çevrimdışı yaşamayı başardılar.
Denemek için bir dünya
Şimdi Avrupa Uzay Ajansı, Krasnoyarsk araştırmalarına ilgi göstermeye başladı. Hibe şeklinde alınan paralarla, SB RAS Biyofizik Enstitüsü'nde küçük deneyler yapılır, 1960'ların sonunda inşa edilen sığınak için modern ekipman satın alınır. Büyüyen bitkiler için yapay bir toprak benzeri substrat oluşturulur. Organik maddelerin bitki büyümesi için tuzlar şeklinde dolaşıma geri döndürülebilen mineral maddelere ayrışmasının fizikokimyasal teknolojisi üzerinde deneyler devam etmektedir. İnsanların ihtiyaç duyduğu proteinin üretimi için kara salyangozlarının kullanımı araştırılmaktadır.
Ancak, tam ölçekli araştırma için yeterli fon yok - bu, birkaç on milyonlarca dolar gerektiriyor. Herkes, kapalı yaşam destek sistemlerinin oluşturulması üzerine çalışmaya devam etmenin gerekli olduğunu anlıyor, çünkü onlarsız ciddi uzay araştırmaları söz konusu olamaz, ancak her şey finansmana bağlıdır. BIOS-3 boş. Bu en başarılı deney sistemi olmasına rağmen, kapalı bir biyolojik döngü ile insanın su, hava ve bitki besin ihtiyaçlarını tam olarak karşılar. Henüz Mars'ta veya diğer gezegenlerde olmasa da, Dünya'da zaten kullanılabilir. Gerçekten de, onun yardımıyla, BIOS-3 minimum kaynak tüketmenize ve neredeyse hiç atık üretmemenize izin verdiği için, kaçınılmaz olarak insanların neden olduğu çevreye verilen zararı yüzlerce kez azaltmak mümkündür. Kapalı devre evler, çevre üzerindeki yükü büyük ölçüde azaltacak ve ayrıca, örneğin uzak kutup bölgelerinde, çöllerde veya yaylalarda, su altında ulaşılması zor veya pahalı olan yerlerde insanlara ihtiyaç duydukları her şeyi sağlayabilir.
- "BIOS" kullanmanın bir başka seçeneği de, üzerinde henüz dünyada kimsenin yapmadığı deneyler yapmaktır. Herkes, örneğin atmosferdeki metan seviyesi kritik bir seviyeye ulaşırsa ne olacağını konuşuyor. Afet olacak mı olmayacak mı? Sergei Olenin, Krasnoyarsk'ta bunun hakkında konuşmayabilirler, ancak küçük bir kapalı ekosistemin sonucunda ne olacağını kontrol edin, diyor Sergei Olenin. - Ve bu, tüm insanlık için muazzam olmasa da muazzam bir öneme sahip olabilecek olası deneylerden sadece bir tanesidir. Dünyanın biyosferindeki maddelerin dolaşım süreçlerini incelemek mümkündür ve yalnızca insanların diğer gezegenlerde hayatta kalmasına yardımcı olmakla kalmaz.
