Sao Hỏa của Liên Xô
Cách cài đặt đầu tiên trên thế giới cho sự sống còn tự động trong không gian được tạo ra ở Krasnoyarsk
Trong phim Người sao Hỏa, người anh hùng phải đợi chuyến thám hiểm tiếp theo đến Hành tinh Đỏ với một nguồn cung cấp nước, thức ăn và không khí nhỏ. Điện ảnh Mỹ đã cố gắng tìm ra cách để làm điều này, và các nhà khoa học Liên Xô đã giải quyết một vấn đề tương tự ngay cả trước khi Andy Weier viết cuốn sách về sự sống sót trên Sao Hỏa.
Nửa thế kỷ trước, Viện Vật lý Krasnoyarsk thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga đã tạo ra một hệ thống lắp đặt có thể giúp một phi hành gia sống sót trên bất kỳ hành tinh nào mà không gặp bất kỳ sự cố nào và sự trợ giúp từ bên ngoài. Hệ thống cung cấp vòng kín BIOS-3 mang tính cách mạng, không có hệ thống tương tự nào trên thế giới, hầu như cung cấp hoàn toàn cho những người bên trong nó nước, oxy và thực phẩm. Bạn chỉ cần mang theo một nguồn cung cấp rất nhỏ là đủ, và sau đó mọi thứ được sản xuất và làm sạch bởi chính hệ thống.
"Hành tinh Nga" đã tìm ra cách các nhà khoa học Siberia quản lý để đi trước thời đại của họ và các đồng nghiệp.
Hít thở với tảo
Yegor Zadereev, nhà nghiên cứu hàng đầu, thư ký khoa học của Viện Vật lý sinh học thuộc Chi nhánh Siberia của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, cho biết: “Các thí nghiệm đầu tiên về việc tạo ra các hệ thống hỗ trợ sự sống tự động khép kín đã bắt đầu ở Krasnoyarsk vào cuối những năm 1960. phóng viên. - Các nhà khoa học đã phát hiện ra rằng để hai người sống trong một năm, họ cần khoảng 300 kg oxy, 2,5 tấn nước và 400 kg thức ăn. Đồng thời, trong cùng thời gian, chúng sẽ thải ra 350 kg carbon dioxide và một tấn chất thải cần được xử lý. Vẫn còn phải tìm cách cung cấp cho họ tất cả những thứ này trong một môi trường biệt lập với thế giới bên ngoài.
Các chuyên gia đã tiến hành thí nghiệm và khẳng định giả thuyết rằng tiềm năng phát triển của một cơ thể sống cao hơn những khả năng có thể thực hiện được. Khi tảo đơn bào Chlorella được đặt trong điều kiện lý tưởng, nó bắt đầu phát triển nhanh hơn và tạo ra nhiều oxy hơn so với trong môi trường tự nhiên, cũng như xử lý carbon dioxide tích cực hơn.
Trong một bể nhỏ có đủ tảo để một người có thể thở bình thường cả ngày, đặt mặt vào một cái lỗ đặc biệt không cho không khí từ bên ngoài vào. Vì vậy, vào năm 1964, họ đã tạo ra một hệ thống có chu trình tái tạo oxy khép kín "BIOS-1", giúp một người hít thở trong một không gian không có không khí, chẳng hạn như trong không gian. Sau đó, các nhà khoa học đã có thể tăng thời gian ở trong phòng kín từ 12 giờ lên 30 ngày. Sau đó, việc trao đổi nước cũng được đóng lại, điều này có thể tiến hành một thí nghiệm kéo dài 45 ngày.
Tuy nhiên, tảo chỉ hữu ích để cung cấp oxy cho con người và loại bỏ carbon dioxide. Nếu không có thực vật nào khác trong không gian kín, thì bạn cũng sẽ phải ăn tảo. Có thể có đủ chất dinh dưỡng cho cơ thể con người, nhưng việc duy trì sức khỏe tinh thần bằng chế độ ăn kiêng như vậy sẽ là một vấn đề.
Năm 1966, các nhà khoa học đã tiến hành thử nghiệm với rau và ngũ cốc và kết quả là đã xây dựng được bản cài đặt BIOS-2. Hóa ra, nếu cùng một loại lúa mì được tạo điều kiện lý tưởng để phát triển - không thay đổi nhiệt độ, thay đổi thời tiết, cỏ dại, thì nó sẽ cho năng suất sáu lần một năm và nhiều lần hơn trong điều kiện tự nhiên. Trên đường đi, các nhà nghiên cứu đã xác định lượng lúa mì cần gieo để nuôi sống một người.
Bionauts trong hầm
“Khi Sergei Korolev, người sáng lập ngành du hành vũ trụ Nga, biết đến các thí nghiệm được thực hiện tại Viện Vật lý của SB RAS, ông ấy bắt đầu quan tâm đến chúng và gặp Viện sĩ Leonid Kirensky, người sáng lập và giám đốc của Viện Krasnoyarsk,” tiếp tục Yegor Zadereev. - Theo lệnh cá nhân của Korolev, người cần một hệ thống hỗ trợ sự sống tự trị cho trạm trên Mặt trăng, kinh phí đã được phân bổ để tiếp tục nghiên cứu. Họ đã có thể tạo ra một hệ sinh thái nhân tạo "BIOS-3" trong một thời gian ngắn kỷ lục, chỉ trong bảy năm.
Các nhà lý sinh Krasnoyarsk đã nhận được số tiền khổng lồ vào thời điểm đó - 1 triệu rúp. Với số tiền này, đến năm 1972, họ đã xây dựng một boongke đặc biệt cách ly với thế giới bên ngoài bằng những bức tường thép không gỉ, tổng thể tích là 315 mét khối. m và diện tích - 14x9x2,5 m.
Hầm được thiết kế để chứa ba người và được chia thành bốn phần. Một trong những cabin sinh hoạt có giường, phòng bếp-ăn, phòng tắm và khu vực làm việc - xưởng-phòng thí nghiệm với các thiết bị xử lý cây trồng, tận dụng sinh khối không ăn được, cũng như các hệ thống xử lý nước và không khí sau xử lý. Ba phần còn lại dành cho thực vật. Tảo, cũng như các giống đậu nành, rau diếp, dưa chuột, củ cải, cà rốt, củ cải đường, thì là, bắp cải, khoai tây và hành tây sinh trưởng trong không gian khép kín và dưới ánh sáng nhân tạo. Chúng tái tạo nước và ôxy, đồng thời cung cấp cho các “chất sinh học” tất cả các chất dinh dưỡng, vitamin và nguyên tố vi lượng cần thiết cho sự tồn tại. Cũng có trồng lúa mì lùn do nhà lai tạo Genrikh Lisovsky của Krasnoyarsk lai tạo đặc biệt với thân rất ngắn: phần tai không ăn được có kích thước tối thiểu và có rất ít chất thải. Cô ấy đã cho một vụ mùa 200-300 cent / ha. Và chufa cỏ Trung Á đã cung cấp cho mọi người dầu thực vật.
Để những người bên trong BIOS có thể giao tiếp với thế giới bên ngoài, một boong-ke kín được cung cấp TV và điện thoại. Một hệ thống làm mát và cung cấp điện đã được cài đặt.
Yegor Zadereev nói: “Vào đầu những năm 1970, ba nhân viên tình nguyện đã sống trong boongke lần đầu tiên trong sáu tháng - 180 ngày, từ 24 tháng 1972 năm 22 đến 1973 tháng XNUMX năm XNUMX,” Yegor Zadereev nói. Tất cả lượng oxy mà họ hít thở đều đến từ cây cối mà họ sinh trưởng. Họ cũng xử lý carbon dioxide. Nguồn cung cấp nước ban đầu được tái chế và lọc sạch để tái sử dụng.
Có một phiên giao tiếp tiếp theo với người kiểm tra trong cài đặt "BIOS-3". Tiếp xúc, người thử nghiệm V.V. Terskikh (trong cửa sổ), ảnh, 1973. Ảnh: photo.kirensky.ru
Những người tham gia thí nghiệm ăn rau của chính họ, lúa mì thu hoạch và xay, và nướng bánh mì từ nó. Vì vậy, họ nhận được 300 gram bánh mì và 400 gram rau mỗi ngày. Protein động vật "sinh học" cung cấp dự trữ thực phẩm đóng hộp và thịt đông khô. Các quan sát y tế liên tục đã chỉ ra rằng chế độ ăn uống như vậy, cũng như nước và không khí đã qua xử lý và tinh khiết, không ảnh hưởng xấu đến sức khỏe của các tình nguyện viên.
Thí nghiệm chỉ kéo dài sáu tháng. Rõ ràng là không có lý do gì để tiếp tục nó: hệ thống hỗ trợ cuộc sống khép kín được tạo ra trong BIOS đã hoạt động hoàn hảo. Băng tải được tạo ra nhân tạo để sản xuất nước, oxy và thực phẩm không bị lỗi. Tất nhiên, phải tiếp nhận một lượng lớn điện năng từ bên ngoài, nhưng vấn đề này trong không gian hoặc trên bất kỳ hành tinh nào đều có thể dễ dàng giải quyết với sự trợ giúp của nhà máy điện hạt nhân hoặc các tấm pin mặt trời.
Một năm đằng sau cánh cửa đóng kín
Tại trạm BIOS-3, nơi mô phỏng một khu định cư ngoài trái đất, 10 thí nghiệm về sự sống sót tự trị đã diễn ra. Họ có sự tham gia của các phi hành đoàn từ một đến ba người. Kỹ sư Nikolai Bugreev sống lâu hơn phần còn lại của "bionauts" trong "BIOS-3" - tổng cộng là 13 tháng.
Năm 1968, sự phát triển Krasnoyarsk đã được Đại hội XNUMX của Liên đoàn Du hành vũ trụ Quốc tế coi là một trong những nguyên mẫu có thể có của một hệ thống sinh học để đảm bảo sự sống của con người ở một giai đoạn mới trong khám phá không gian - trong những chuyến thám hiểm dài hạn. Điều này đã trở thành sự công nhận trên toàn thế giới về thành tựu của các nhà lý sinh Siberia.
Các nhà khoa học đã phải giải quyết một vấn đề cơ bản hơn - làm thế nào để cung cấp cho mọi người trong một không gian hạn chế không chỉ thực phẩm rau mà còn cả thực phẩm protein. Một trong những người tạo ra BIOS-3, Viện sĩ Iosif Gitelzon, đã đưa ra một ý tưởng mang tính cách mạng vào thời điểm đó - sử dụng thực vật biến đổi gen để tạo ra protein động vật mong muốn cho việc này. Các vấn đề về sử dụng tự nhiên sinh khối thực vật và trả lại muối bài tiết từ cơ thể con người để trao đổi khối lượng trong hệ thống cũng vẫn chưa được giải quyết.
Các nhà khoa học quyết định lặp lại thí nghiệm thành công trên Trái đất trong không gian. Viện Krasnoyarsk bắt đầu chuẩn bị những thùng chứa đầu tiên để trồng cây trong điều kiện không trọng lượng, nhưng sau đó perestroika đã nổ ra. Do hoàn toàn thiếu kinh phí, nghiên cứu độc đáo không có chất tương tự trên thế giới vào thời điểm đó đã phải dừng lại và BIOS-3 đã bị sa thải.
Từ trái sang phải — những người tham gia thử nghiệm 6 tháng trong BIOS-3: M.P. Shilenko, V.V. Terskikh, N.I. Petrov, ảnh 1973. Ảnh: photo.kirensky.ru
Ark trong sa mạc
Chỉ 15 năm sau, vào năm 1985, một nỗ lực đã được thực hiện ở Hoa Kỳ để tiến hành một thí nghiệm tương tự.
Với số tiền của triệu phú Ed Bass, một căn cứ khổng lồ Biosphere-2 đã được xây dựng ở Arizona từ những mái vòm kín gió có diện tích 12 mét vuông. m. Trên lãnh thổ rộng lớn này, các nhà khoa học đã tái tạo cảnh quan trái đất - sa mạc, rừng nhiệt đới, thảo nguyên, thậm chí cả một đại dương nhỏ với rạn san hô, trồng cây và mang đến hàng trăm loài động vật. Người ta cho rằng tất cả những thứ này sẽ tự phát triển và nhân lên và cung cấp cho những người tự nguyện tham gia thử nghiệm mọi thứ cần thiết cho cuộc sống.
“Tuy nhiên, rõ ràng là thiếu oxy nghiêm trọng, vì vậy chúng tôi phải mở cửa sổ để không khí từ bên ngoài tràn vào,” Thành viên tương ứng của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, Tiến sĩ Sinh học Sergey Olenin cho biết. “Rồi cây cối bắt đầu bị bệnh và chết, một số loài động vật chết dần chết mòn. Một số lượng đáng kinh ngạc của gián và kiến đã sinh sản. Thức ăn trở nên khan hiếm và phải mang từ bên ngoài vào. Hai năm sau, thí nghiệm bị chấm dứt, mặc dù những người tạo ra Biosphere-2 mong đợi rằng hệ sinh thái nhân tạo có thể tồn tại ngoại tuyến trong ít nhất 100 năm.
Sau nỗ lực đầu tiên không thành công, các nhà nghiên cứu Mỹ đã thay đổi thế giới nhân tạo mà họ tạo ra và tiến hành thử nghiệm thứ hai vào năm 2007. Tuy nhiên, nó đã bị chấm dứt vì một lý do khác: một trong những thành viên của đội tình nguyện mới đã tấn công những người khác trong một cuộc cãi vã. Sau đó, nhà đầu tư mất hứng thú với dự án, và giờ chỉ còn khách du lịch đến thăm “Con tàu của Noah” nằm giữa sa mạc này.
“Năm ngoái, một thí nghiệm sinh tồn tự chủ khác đã được tiến hành ở Trung Quốc. Nó được đặt tên là “Lunar Palace-1,” Sergey Olenin tiếp tục. – Các nhà khoa học thực sự lặp lại hoàn toàn các nghiên cứu ở Krasnoyarsk đã cố gắng cung cấp cho những người tham gia tất cả các loại thực phẩm cần thiết tới 75% do thực tế là nhu cầu về protein đã được đáp ứng bởi những con giun mà họ nuôi. Vì vậy, họ đã xoay sở để sống ngoại tuyến trong ba tháng.
Thế giới cho các thử nghiệm
Hiện Cơ quan Vũ trụ Châu Âu đã bắt đầu quan tâm đến nghiên cứu Krasnoyarsk. Với số tiền nhận được dưới hình thức tài trợ, các thí nghiệm nhỏ được thực hiện tại Viện Vật lý sinh học thuộc Chi nhánh Siberi của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, các thiết bị hiện đại được mua cho boongke, được xây dựng vào cuối những năm 1960. Một chất nền giống như đất nhân tạo được tạo ra để trồng cây. Các thí nghiệm đang được thực hiện về công nghệ hóa lý phân hủy các chất hữu cơ thành các chất khoáng, có thể quay trở lại tuần hoàn dưới dạng muối để cây phát triển. Việc sử dụng ốc sên trên cạn để sản xuất protein mà con người cần đang được nghiên cứu.
Tuy nhiên, không có đủ kinh phí cho nghiên cứu toàn diện - cần vài chục triệu đô la cho việc này. Mọi người đều hiểu rằng cần phải tiếp tục công việc tạo ra các hệ thống hỗ trợ sự sống khép kín, vì không có chúng thì không thể có vấn đề khám phá không gian nghiêm túc, nhưng mọi thứ phụ thuộc vào tài chính. "BIOS-3" trống. Mặc dù đây là hệ thống thử nghiệm thành công nhất đáp ứng đầy đủ nhu cầu của con người về nước, không khí và thức ăn cho cây trồng do chu trình sinh học khép kín. Nó đã có thể được sử dụng, mặc dù chưa phải trên Sao Hỏa hoặc các hành tinh khác, nhưng trên Trái đất. Thật vậy, với sự trợ giúp của nó, có thể giảm hàng trăm lần thiệt hại về môi trường mà một người chắc chắn gây ra, vì BIOS-3 cho phép bạn tiêu thụ tài nguyên ở mức tối thiểu và hầu như không tạo ra chất thải. Những ngôi nhà khép kín sẽ giảm đáng kể gánh nặng cho môi trường và cũng có thể cung cấp cho mọi người mọi thứ họ cần ở những nơi khó tiếp cận hoặc tốn kém, chẳng hạn như ở các vùng Bắc cực xa xôi, sa mạc hoặc cao nguyên, dưới nước.
- Một tùy chọn khác để sử dụng BIOS là tiến hành các thử nghiệm trong đó, điều mà chưa có ai trên thế giới tiến hành. Mọi người chỉ nói về những gì sẽ xảy ra, ví dụ, nếu mức độ khí mê-tan trong khí quyển đạt đến mức tới hạn. Sẽ có một thảm họa hay không? Và ở Krasnoyarsk, họ không thể nói về điều đó, nhưng hãy kiểm tra xem điều gì sẽ xảy ra do một hệ sinh thái khép kín nhỏ, Sergey Olenin nói. - Và đây chỉ là một trong những thí nghiệm khả thi, thậm chí có thể không vĩ đại, nhưng có tầm quan trọng to lớn đối với toàn nhân loại. Bạn có thể nghiên cứu các quá trình lưu thông các chất trong sinh quyển của Trái đất và không chỉ giúp con người sống sót trên các hành tinh khác.
tin tức