การติดตั้งครั้งแรกของโลกสำหรับการเอาชีวิตรอดในอวกาศถูกสร้างขึ้นในครัสโนยาสค์
ในภาพยนตร์เรื่อง "The Martian" ฮีโร่ต้องรอการเดินทางครั้งต่อไปที่จะมาถึง Red Planet พร้อมกับน้ำอาหารและอากาศเล็กน้อย โรงหนังอเมริกันพยายามหาวิธีการทำเช่นนี้ และนักวิทยาศาสตร์โซเวียตก็แก้ปัญหาที่คล้ายกันได้ก่อนที่ Andy Weyer จะเขียนหนังสือเกี่ยวกับการเอาชีวิตรอดบนดาวอังคาร
ครึ่งศตวรรษที่ผ่านมา อุปกรณ์ถูกสร้างขึ้นที่สถาบันฟิสิกส์ Krasnoyarsk ของ SB RAS ซึ่งจะช่วยให้นักบินอวกาศสามารถอยู่รอดบนดาวเคราะห์ดวงใดก็ได้โดยไม่มีปัญหาพิเศษและความช่วยเหลือจากภายนอก ระบบการจ่ายน้ำแบบวงปิดของ BIOS-3 ที่ปฏิวัติวงการซึ่งไม่มีระบบอะนาล็อกในโลกนี้ เกือบทั้งหมดได้ให้น้ำ ออกซิเจน และอาหารแก่ผู้คนในนั้น ก็เพียงพอที่จะนำเสบียงเล็กๆ น้อยๆ ติดตัวไปกับคุณ จากนั้นทุกอย่างก็ถูกผลิตและทำความสะอาดโดยระบบเอง
Russian Planet ค้นพบว่านักวิทยาศาสตร์ไซบีเรียนสามารถอยู่เหนือเวลาและเพื่อนร่วมงานได้อย่างไร
หายใจด้วยสาหร่าย
- การทดลองครั้งแรกเกี่ยวกับการสร้างระบบช่วยชีวิตแบบปิดเริ่มขึ้นในครัสโนยาสค์ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 - นักวิจัยชั้นนำ เลขาธิการวิทยาศาสตร์ของสถาบันชีวฟิสิกส์สาขาไซบีเรียของสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งรัสเซีย ผู้สมัครสาขาวิทยาศาสตร์ชีวภาพ Yegor Zadereev บอกนักข่าว RP - นักวิทยาศาสตร์พบว่าเพื่อให้คนสองคนมีชีวิตอยู่ต่อปี พวกเขาต้องการออกซิเจน 300 กิโลกรัม น้ำ 2.5 ตัน และอาหาร 400 กิโลกรัม ในขณะเดียวกันในช่วงเวลาเดียวกันพวกเขาจะปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ 350 กิโลกรัมและของเสียจำนวนหนึ่งซึ่งต้องรีไซเคิล ยังคงต้องหาวิธีจัดหาสิ่งเหล่านี้ให้พวกเขาในสภาพแวดล้อมที่แยกจากโลกภายนอก
ผู้เชี่ยวชาญได้ทำการทดลองและยืนยันสมมติฐานที่ว่าศักยภาพในการพัฒนาของสิ่งมีชีวิตนั้นสูงกว่าความเป็นไปได้ที่จะเกิดขึ้นได้ เมื่อสาหร่ายที่มีเซลล์เดียวคลอเรลล่าอยู่ในสภาวะที่เหมาะสม มันเริ่มที่จะเติบโตได้เร็วกว่ามากและผลิตออกซิเจนได้มากกว่าในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ และยังรีไซเคิลคาร์บอนไดออกไซด์อย่างแข็งขันมากขึ้นอีกด้วย
สาหร่ายในถังขนาดเล็กเริ่มพอเพียงเพื่อให้คนสามารถหายใจได้ตามปกติตลอดทั้งวันโดยวางใบหน้าของเขาไว้ในรูพิเศษที่ไม่อนุญาตให้มีอากาศจากภายนอก ดังนั้นในปี 1964 พวกเขาจึงสร้างระบบที่มีวงจรปิดของการสร้างออกซิเจน "BIOS-1" ซึ่งช่วยให้บุคคลหายใจเข้าไปในพื้นที่ที่ไม่มีอากาศถ่ายเท เช่น ในอวกาศ จากนั้นนักวิทยาศาสตร์ก็สามารถเพิ่มเวลาที่ใช้ในห้องปิดจาก 12 ชั่วโมงเป็น 30 วันได้ ต่อมาการแลกเปลี่ยนน้ำก็ปิดเช่นกัน ซึ่งทำให้สามารถทำการทดลอง 45 วันได้
อย่างไรก็ตามสาหร่ายมีประโยชน์เพียงเพื่อให้บุคคลมีออกซิเจนและกำจัดคาร์บอนไดออกไซด์ หากไม่มีพืชชนิดอื่นในพื้นที่จำกัด ก็ต้องกินสาหร่ายด้วย อาจมีสารอาหารเพียงพอสำหรับร่างกายมนุษย์ แต่การรักษาสุขภาพจิตด้วยอาหารดังกล่าวจะเป็นปัญหา
ในปีพ.ศ. 2509 นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มการทดลองกับผักและซีเรียล และสร้างการติดตั้ง BIOS-2 ขึ้น ปรากฎว่าหากข้าวสาลีชนิดเดียวกันสร้างสภาวะที่เหมาะสมในการเจริญเติบโต โดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ สภาพอากาศเปลี่ยนแปลง วัชพืช ก็จะให้ผลผลิตปีละหกครั้ง และมากกว่าในสภาพธรรมชาติหลายเท่า ระหว่างทาง นักวิจัยได้กำหนดจำนวนข้าวสาลีที่ต้องหว่านเพื่อเลี้ยงคนคนหนึ่ง
ไบโอนอตในบังเกอร์
“เมื่อผู้ก่อตั้งจักรวาลวิทยารัสเซีย Sergei Korolev ตระหนักถึงการทดลองที่ดำเนินการที่สถาบันฟิสิกส์ของ SB RAS เขาเริ่มสนใจพวกเขาและได้พบกับผู้ก่อตั้งและผู้อำนวยการสถาบัน Krasnoyarsk นักวิชาการ Leonid Kirensky” ดำเนินการต่อ Yegor Zadereev - ตามคำสั่งส่วนตัวของ Korolev ซึ่งต้องการระบบช่วยชีวิตอัตโนมัติสำหรับสถานีบนดวงจันทร์ เงินทุนได้รับการจัดสรรเพื่อดำเนินการวิจัยต่อไป พวกเขาทำให้มันเป็นไปได้ในเวลาอันสั้นเป็นประวัติการณ์ในเวลาเพียงเจ็ดปีเพื่อสร้างระบบนิเวศเทียม "BIOS-3"
นักชีวฟิสิกส์ครัสโนยาสค์ได้รับเงินจำนวนมากในครั้งนั้น - 1 ล้านรูเบิล ด้วยเงินทุนเหล่านี้ ในปี 1972 พวกเขาได้สร้างบังเกอร์พิเศษที่แยกจากโลกภายนอกด้วยผนังสแตนเลส ซึ่งมีปริมาตรรวม 315 ลูกบาศก์เมตร ม. และพื้นที่ 14x9x2, 5 ม.
บังเกอร์ได้รับการออกแบบเพื่อรองรับสามคนและแบ่งออกเป็นสี่ส่วน ห้องหนึ่งประกอบด้วยกระท่อมนั่งเล่นพร้อมเตียง ห้องครัว ห้องรับประทานอาหาร ห้องน้ำ และพื้นที่ทำงาน - ห้องปฏิบัติการเวิร์กช็อปพร้อมอุปกรณ์สำหรับการแปรรูปพืชผล การใช้ชีวมวลที่กินไม่ได้ เช่นเดียวกับระบบกรองน้ำและอากาศ อีกสามส่วนเป็นพืช ในพื้นที่จำกัดและภายใต้แสงไฟประดิษฐ์ สาหร่ายเติบโต เช่นเดียวกับการผสมพันธุ์ของถั่วเหลือง ผักกาดหอม แตงกวา หัวไชเท้า แครอท หัวบีต ผักชีฝรั่ง กะหล่ำปลี มันฝรั่ง และหัวหอม พวกเขาสร้างน้ำและออกซิเจนขึ้นใหม่ และยังให้สารอาหาร วิตามิน และธาตุที่จำเป็นแก่ "มนุษย์อวกาศ" ทั้งหมดที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของพวกมัน ข้าวสาลีแคระที่มีก้านสั้นมากซึ่งได้รับการอบรมเป็นพิเศษโดย Henrikh Lisovsky พ่อพันธุ์แม่พันธุ์ Krasnoyarsk ก็เติบโตที่นั่นเช่นกัน: ส่วนที่กินไม่ได้ของหูมีขนาดเล็กที่สุดและมีของเสียเพียงเล็กน้อย เธอให้พืชผล 200-300 เซ็นต์ต่อเฮกตาร์ และชูฟาสมุนไพรเอเชียกลางให้น้ำมันพืชแก่ผู้คน
เพื่อให้ผู้คนใน "BIOS" สามารถสื่อสารกับโลกภายนอกได้ มีบังเกอร์ที่ปิดสนิทพร้อมทีวีและโทรศัพท์ ติดตั้งระบบทำความเย็นและจ่ายไฟ
- ในช่วงต้นทศวรรษ 1970 อาสาสมัครสามคนจากกลุ่มพนักงานเป็นครั้งแรกอาศัยอยู่ในบังเกอร์เป็นเวลาหกเดือน - 180 วันตั้งแต่วันที่ 24 ธันวาคม 2515 ถึง 22 มิถุนายน 2516 - Yegor Zadereev กล่าว “ออกซิเจนทั้งหมดที่พวกเขาหายใจมาจากพืชที่พวกเขาเติบโต พวกเขายังแปรรูปคาร์บอนไดออกไซด์ ในขั้นต้น น้ำประปาที่มีอยู่ได้รับการประมวลผลและทำให้บริสุทธิ์เพื่อใช้หลายครั้ง
เซสชันถัดไปของการสื่อสารกับผู้ทดสอบในการติดตั้ง BIOS-3 กำลังดำเนินการอยู่ เครื่องทดสอบ V. V. Terskikh (ในหน้าต่าง), รูปภาพ 1973 รูปถ่าย: photo.kirensky.ru
ผู้เข้าร่วมการทดลองได้กินผักที่ปลูกเอง เก็บและบดข้าวสาลีและขนมปังอบ ดังนั้นพวกเขาจึงได้รับขนมปัง 300 กรัมและผัก 400 กรัมต่อวัน โปรตีนจากสัตว์ "bionauts" จัดหาอาหารกระป๋องและเนื้อแห้งแช่แข็ง การสังเกตทางการแพทย์อย่างต่อเนื่องแสดงให้เห็นว่าอาหารดังกล่าว รวมทั้งน้ำและอากาศที่ผ่านกระบวนการและบริสุทธิ์แล้ว ไม่ได้ส่งผลเสียต่อสุขภาพของอาสาสมัคร
การทดลองกินเวลาเพียงหกเดือน เห็นได้ชัดว่าไม่มีประโยชน์ที่จะดำเนินการต่อ: ระบบช่วยชีวิตแบบปิดที่สร้างขึ้นใน BIOS ทำงานได้อย่างไม่มีที่ติ สายพานลำเลียงที่ประดิษฐ์ขึ้นเพื่อการผลิตน้ำ ออกซิเจน และอาหารจะไม่ล้มเหลว แน่นอนว่าหากไฟฟ้าจำนวนมากมาจากภายนอก แต่ปัญหานี้ในอวกาศหรือบนดาวเคราะห์ดวงใดดวงหนึ่งจะแก้ไขได้อย่างง่ายดายด้วยความช่วยเหลือของโรงไฟฟ้านิวเคลียร์หรือแผงโซลาร์เซลล์
หนึ่งปีหลังประตูที่ปิดสนิท
ที่สถานี "BIOS-3" ซึ่งจำลองการตั้งถิ่นฐานนอกโลก มีการทดลอง 10 ครั้งเกี่ยวกับการเอาชีวิตรอดด้วยตนเอง ลูกเรือหนึ่งถึงสามคนเข้ามามีส่วนร่วม วิศวกร Nikolai Bugreev อาศัยอยู่ใน BIOS-3 นานกว่า "bionauts" ที่เหลือ รวม 13 เดือน
ในปีพ.ศ. 2511 การพัฒนาครัสโนยาสค์ได้รับการพิจารณาในการประชุม XIX ของสหพันธ์อวกาศนานาชาติว่าเป็นหนึ่งในต้นแบบที่เป็นไปได้ของระบบชีวภาพเพื่อสร้างความมั่นใจให้กับชีวิตของผู้คนในขั้นตอนใหม่ในการสำรวจอวกาศ - ในระหว่างการเดินทางที่ยาวนาน สิ่งนี้ได้กลายเป็นการยอมรับทั่วโลกเกี่ยวกับความสำเร็จของนักชีวฟิสิกส์ไซบีเรีย
นักวิทยาศาสตร์ต้องแก้ปัญหาพื้นฐานอีกอย่างหนึ่ง นั่นคือ การจัดหาอาหารจากพืชไม่เพียงแต่ให้คนในพื้นที่จำกัดเท่านั้น แต่ยังรวมถึงอาหารที่มีโปรตีนด้วย นักวิชาการ Iosif Gitelzon หนึ่งในผู้สร้าง BIOS-3 เสนอแนวคิดปฏิวัติในเวลานั้น - เพื่อใช้พืชดัดแปลงพันธุกรรมสำหรับสิ่งนี้ ซึ่งจะผลิตโปรตีนจากสัตว์ที่ต้องการ ปัญหาการใช้ชีวมวลของพืชตามธรรมชาติและการกลับมาของเกลือที่ขับออกจากร่างกายมนุษย์ไปสู่การแลกเปลี่ยนมวลภายในระบบยังไม่ได้รับการแก้ไข
นักวิทยาศาสตร์ตัดสินใจที่จะทำซ้ำการทดลองที่ประสบความสำเร็จบนโลกในอวกาศ สถาบัน Krasnoyarsk เริ่มเตรียมภาชนะชุดแรกสำหรับการปลูกพืชในสภาวะไร้แรงโน้มถ่วง แต่แล้วเปเรสทรอยก้าก็แตกออก เนื่องจากขาดเงินทุนอย่างสมบูรณ์ การวิจัยที่ไม่เหมือนใครซึ่งไม่มีการเปรียบเทียบในโลกในขณะนั้นจึงต้องหยุดลง และ BIOS-3 ถูก mothballed
จากซ้ายไปขวา - ผู้เข้าร่วมการทดลอง 6 เดือนใน BIOS-3: M. P. ชิเลนโก, V. V. Terskikh, N. I. เปตรอฟ ภาพถ่าย 2516 รูปถ่าย: photo.kirensky.ru
หีบทะเลทราย
เพียง 15 ปีต่อมาในปี 1985 มีความพยายามในสหรัฐอเมริกาเพื่อทำการทดลองที่คล้ายคลึงกัน
ด้วยเงินของมหาเศรษฐี Ed Bass ฐานยักษ์ "Biosphere-2" ถูกสร้างขึ้นในรัฐแอริโซนาจากโดมสุญญากาศที่ครอบคลุมพื้นที่ 12,000 ตารางเมตร ม. ในดินแดนอันกว้างใหญ่นี้ นักวิทยาศาสตร์ได้ทำซ้ำภูมิประเทศบนบก - ทะเลทราย ป่าเขตร้อน ทุ่งหญ้าสะวันนา แม้แต่มหาสมุทรเล็กๆ ที่มีแนวปะการัง ปลูกพืช และนำสัตว์หลายร้อยสายพันธุ์เข้ามา สันนิษฐานว่าทั้งหมดนี้จะเติบโตและทวีคูณด้วยตัวมันเองและจัดหาทุกสิ่งที่จำเป็นสำหรับชีวิตให้กับอาสาสมัครของการทดลอง
Sergei Olenin สมาชิกที่สอดคล้องกันของ Russian Academy of Sciences, Doctor of Biological Sciences Sergei Olenin กล่าวว่า "อย่างไรก็ตาม ในไม่ช้ามันก็ชัดเจนว่าขาดออกซิเจนอย่างวิกฤต เราต้องเปิดหน้าต่างเพื่อให้อากาศเข้ามาจากภายนอกได้ - จากนั้นพืชก็เริ่มเจ็บและตาย สัตว์บางชนิดก็ตายหมด แมลงสาบและมดจำนวนมากมายมหาศาล อาหารไม่พอต้องนำเข้าจากข้างนอก สองปีต่อมา การทดลองสิ้นสุดลง แม้ว่าผู้สร้าง "Biosphere-2" หวังว่าระบบนิเวศเทียมจะมีอยู่ในโหมดอิสระอย่างน้อย 100 ปี
หลังจากความพยายามครั้งแรกที่ล้มเหลว นักวิจัยชาวอเมริกันได้ทำการเปลี่ยนแปลงกับโลกเทียมที่พวกเขาสร้างขึ้น และเริ่มการทดลองครั้งที่สองในปี 2550 อย่างไรก็ตาม มันถูกยกเลิกด้วยเหตุผลอื่น: หนึ่งในสมาชิกของทีมอาสาสมัครใหม่โจมตีผู้อื่นระหว่างการโต้เถียง หลังจากนั้นนักลงทุนก็หมดความสนใจในโครงการและตอนนี้ "เรือโนอาห์" กลางทะเลทรายมีนักท่องเที่ยวมาเยี่ยมชมเท่านั้น
- ปีที่แล้ว มีการทดลองการเอาชีวิตรอดแบบอิสระอีกครั้งในประเทศจีน มันถูกตั้งชื่อว่า "Lunar Palace-1" - Sergey Olenin พูดต่อ - นักวิทยาศาสตร์ซึ่งจริง ๆ แล้วทำซ้ำการศึกษา Krasnoyarsk ได้จัดการเพื่อให้ผู้เข้าร่วมมีอาหารที่จำเป็นทั้งหมด 75% เนื่องจากความจริงที่ว่าหนอนที่พวกเขาเลี้ยงได้รับการตอบสนองความต้องการโปรตีน ดังนั้นพวกเขาจึงสามารถใช้ชีวิตแบบออฟไลน์ได้เป็นเวลาสามเดือน
โลกสำหรับการทดลอง
ตอนนี้ European Space Agency ได้เริ่มแสดงความสนใจในการวิจัยของ Krasnoyarsk ด้วยเงินที่ได้รับในรูปแบบของทุนวิจัยขนาดเล็กที่สถาบันชีวฟิสิกส์ของ SB RAS ซื้ออุปกรณ์ที่ทันสมัยสำหรับบังเกอร์ซึ่งสร้างขึ้นในปลายทศวรรษ 1960 สารตั้งต้นคล้ายดินเทียมถูกสร้างขึ้นสำหรับการปลูกพืชการทดลองกำลังดำเนินการเกี่ยวกับเทคโนโลยีทางเคมีกายภาพในการสลายตัวของสารอินทรีย์เป็นสารแร่ ซึ่งสามารถกลับไปหมุนเวียนได้ในรูปของเกลือเพื่อการเจริญเติบโตของพืช กำลังศึกษาการใช้หอยทากเพื่อผลิตโปรตีนที่มนุษย์ต้องการ
อย่างไรก็ตาม ยังไม่มีเงินทุนเพียงพอสำหรับการวิจัยเต็มรูปแบบ ซึ่งต้องใช้เงินหลายสิบล้านดอลลาร์ ทุกคนเข้าใจดีว่าจำเป็นต้องทำงานต่อเพื่อสร้างระบบช่วยชีวิตแบบปิด เนื่องจากหากไม่มีระบบเหล่านี้ จะไม่มีคำถามเกี่ยวกับการสำรวจอวกาศอย่างจริงจัง แต่ทุกอย่างขึ้นอยู่กับการเงิน BIOS-3 ว่างเปล่า แม้ว่าระบบนี้จะเป็นระบบการทดลองที่ประสบความสำเร็จมากที่สุด แต่ก็สามารถตอบสนองความต้องการน้ำ อากาศ และอาหารจากพืชของมนุษย์ได้อย่างเต็มที่ผ่านวัฏจักรทางชีววิทยาแบบปิด มันสามารถใช้ได้แล้ว แม้ว่าจะยังไม่ใช่บนดาวอังคารหรือดาวเคราะห์ดวงอื่น แต่บนโลก ด้วยความช่วยเหลือของมัน เป็นไปได้ที่จะลดความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมหลายร้อยครั้ง ซึ่งเกิดขึ้นโดยมนุษย์อย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ เนื่องจาก BIOS-3 ช่วยให้คุณใช้ทรัพยากรน้อยที่สุดและแทบไม่มีของเสียเลย บ้านแบบปิดจะลดภาระต่อสิ่งแวดล้อมได้อย่างมาก และยังสามารถจัดหาทุกสิ่งที่จำเป็นให้กับผู้คนในที่ที่เข้าถึงได้ยากหรือมีราคาแพง เช่น ในเขตอาร์กติกที่ห่างไกล ทะเลทราย หรือในที่ราบสูง ใต้น้ำ
- อีกทางเลือกหนึ่งสำหรับการใช้ "BIOS" คือทำการทดลองในนั้น ซึ่งยังไม่มีใครทำในโลกนี้ ทุกคนกำลังพูดถึงสิ่งที่จะเกิดขึ้น ตัวอย่างเช่น ระดับของก๊าซมีเทนในชั้นบรรยากาศถึงระดับวิกฤต จะมีภัยพิบัติหรือไม่? และในครัสโนยาสค์ พวกเขาอาจไม่พูดถึงเรื่องนี้ แต่ให้ตรวจสอบว่าจะเกิดอะไรขึ้นกับระบบนิเวศขนาดเล็กแบบปิด Sergei Olenin กล่าว - และนี่เป็นเพียงหนึ่งในการทดลองที่เป็นไปได้ ซึ่งอาจไม่ได้มีความสำคัญมหาศาล แต่มีความสำคัญมหาศาลสำหรับมนุษยชาติทั้งหมด เป็นไปได้ที่จะศึกษากระบวนการหมุนเวียนของสารในชีวมณฑลของโลกและไม่เพียง แต่ช่วยให้ผู้คนอยู่รอดบนดาวเคราะห์ดวงอื่นเท่านั้น