Jinsi usanikishaji wa kwanza wa ulimwengu wa kuishi kwa uhuru angani uliundwa huko Krasnoyarsk
Katika filamu "The Martian" shujaa huyo alilazimika kungojea safari ijayo ili kufika kwenye Sayari Nyekundu na usambazaji mdogo wa maji, chakula na hewa. Sinema ya Amerika ilijaribu kujua jinsi ya kufanya hivyo, na wanasayansi wa Soviet walitatua shida kama hiyo hata kabla ya Andy Weyer kuandika kitabu juu ya kuishi kwenye Mars.
Nusu karne iliyopita, kifaa kiliundwa katika Taasisi ya Fizikia ya Krasnoyarsk ya SB RAS ambayo itasaidia mwanaanga kuishi katika sayari yoyote bila shida yoyote maalum na msaada wa nje. Mfumo wa ugavi wa kitanzi uliofungwa wa BIOS-3, ambao hauna mfano wowote ulimwenguni, karibu kabisa uliwapatia watu ndani yake maji, oksijeni, na chakula. Ilitosha kuchukua na wewe ugavi mdogo sana, na kisha kila kitu kilizalishwa na kusafishwa na mfumo yenyewe.
Sayari ya Urusi iligundua jinsi wanasayansi wa Siberia walivyoweza kukaa mbele ya wakati wao na wenzao.
Kupumua na mwani
- Jaribio la kwanza juu ya uundaji wa mifumo iliyofungwa ya msaada wa maisha ilianza Krasnoyarsk mwishoni mwa miaka ya 1960, - mtafiti anayeongoza, katibu wa kisayansi wa Taasisi ya Biophysics ya Tawi la Siberia la Chuo cha Sayansi cha Urusi, Mgombea wa Sayansi ya Biolojia Yegor Zadereev anamwambia mwandishi wa RP. - Wanasayansi wamegundua kuwa ili watu wawili kuishi kwa mwaka, wanahitaji karibu kilo 300 za oksijeni, tani 2.5 za maji na kilo 400 za chakula. Wakati huo huo, katika kipindi hicho hicho, watatoa kilo 350 ya dioksidi kaboni na taka ya tani, ambayo lazima ishughulikiwe tena. Ilibaki kujua jinsi ya kuwapatia haya yote katika mazingira yaliyotengwa na ulimwengu wa nje.
Wataalam walifanya majaribio na kudhibitisha nadharia kwamba uwezo wa ukuaji wa kiumbe hai ni juu kuliko uwezekano unaoweza kutekelezeka. Wakati mwani wa seli moja Chlorella uliwekwa katika hali nzuri, ilianza kukua haraka sana na kutoa oksijeni zaidi kuliko mazingira yake ya asili, na pia kuchakata kaboni dioksidi kikamilifu.
Mwani katika tanki ndogo ulianza kutosha ili mtu aweze kupumua kawaida siku nzima, akiweka uso wake kwenye shimo maalum ambalo haliruhusu hewa kutoka nje. Kwa hivyo mnamo 1964 waliunda mfumo na mzunguko uliofungwa wa uzazi wa oksijeni "BIOS-1", ambayo ilisaidia mtu kupumua katika nafasi isiyo na hewa, kwa mfano, katika nafasi. Kisha wanasayansi waliweza kuongeza muda uliotumika kwenye chumba kilichofungwa kutoka masaa 12 hadi siku 30. Baadaye, ubadilishaji wa maji pia ulifungwa, ambayo ilifanya iwezekane kufanya jaribio la siku 45.
Walakini, mwani ulikuwa muhimu tu ili kumpa mtu oksijeni na kuondoa kaboni dioksidi. Ikiwa hakuna mimea mingine katika nafasi iliyofungwa, basi italazimika pia kula mwani. Kunaweza kuwa na virutubisho vya kutosha kwa mwili wa mwanadamu, lakini kudumisha afya ya akili kwenye lishe kama hiyo itakuwa shida.
Mnamo 1966, wanasayansi walizindua majaribio na mboga na nafaka na, kama matokeo, waliunda usanikishaji wa BIOS-2. Ilibadilika kuwa ikiwa hali bora za ukuaji zimeundwa kwa ngano moja - bila mabadiliko ya joto, mabadiliko ya hali ya hewa, magugu, basi itatoa mara sita kwa mwaka, na mara kadhaa kuliko hali ya asili. Njiani, watafiti walianzisha ngano ngapi lazima ipandwe kulisha mtu mmoja.
Bionauts kwenye chumba cha kulala
"Wakati mwanzilishi wa cosmonautics wa Urusi, Sergei Korolev, alipogundua majaribio yaliyofanywa katika Taasisi ya Fizikia ya SB RAS, aliwapenda na akakutana na mwanzilishi na mkurugenzi wa Taasisi ya Krasnoyarsk, Academician Leonid Kirensky," anaendelea Yegor Zadereev. - Kwa agizo la kibinafsi la Korolev, ambaye alihitaji mfumo huru wa msaada wa maisha kwa kituo cha Mwezi, fedha zilitengwa ili kuendelea na utafiti. Walifanya iwezekane kwa muda mfupi tu, katika miaka saba tu, kuunda mazingira ya bandia "BIOS-3".
Krasnoyarsk biophysicists walipokea pesa nyingi kwa nyakati hizo - rubles milioni 1. Pamoja na fedha hizi, kufikia mwaka wa 1972 walijenga chumba maalum kilichotengwa na ulimwengu wa nje na kuta za chuma cha pua, jumla yake ilikuwa mita za ujazo 315. m, na eneo hilo ni 14x9x2, 5 m.
Bunker hiyo iliundwa kuchukua watu watatu na iligawanywa katika sehemu nne. Moja ilikuwa na makabati ya kuishi na vitanda, chumba cha kulia jikoni, bafuni na eneo la kufanyia kazi - maabara ya semina na vifaa vya kusindika mazao, kutumia majani yasiyoweza kula, na pia na mifumo ya utakaso wa maji na hewa. Sehemu zingine tatu zilikuwa za mimea. Katika nafasi iliyofungwa na chini ya taa bandia, mwani ulikua, na pia aina za kuzaliana za soya, lettuce, matango, radishes, karoti, beets, bizari, kabichi, viazi, na vitunguu. Waliunda upya maji na oksijeni, na pia walitoa "bionauts" na virutubisho vyote, vitamini na vijidudu muhimu kwa uwepo wao. Ngano ya kibete na shina fupi sana, haswa iliyotengenezwa na mfugaji wa Krasnoyarsk Henrikh Lisovsky, pia ilikua hapo: sehemu isiyoweza kusikiwa ya sikio ilikuwa na ukubwa mdogo, na kulikuwa na taka kidogo. Alitoa mazao ya watu 200-300 kwa hekta. Na mimea ya Asia ya Kati chufa iliwapatia watu mafuta ya mboga.
Ili watu ndani ya "BIOS" waweze kuwasiliana na ulimwengu wa nje, chumba cha kulala kilichofungwa kilipewa TV na simu. Mfumo wa baridi na usambazaji wa umeme uliwekwa.
- Mwanzoni mwa miaka ya 1970, wajitolea watatu kutoka kwa wafanyikazi kwa mara ya kwanza waliishi kwenye chumba cha kulala kwa miezi sita - siku 180, kutoka Desemba 24, 1972 hadi Juni 22, 1973, - anasema Yegor Zadereev. “Oksijeni yote waliyopumua ilitokana na mimea waliyokua. Pia walisindika dioksidi kaboni. Hapo awali, usambazaji wa maji uliopatikana ulisindika na kusafishwa ili kutumika mara nyingi.
Kipindi kinachofuata cha mawasiliano na wanaojaribu kwenye usakinishaji wa BIOS-3 kinaendelea. Jaribio V. V. Terskikh (kwenye dirisha), picha 1973. Picha: photo.kirensky.ru
Washiriki wa jaribio walikula mboga walizokua wenyewe, kukusanya na kusaga ngano na mkate uliooka kutoka kwake. Kwa hivyo walipokea gramu 300 za mkate na gramu 400 za mboga kwa siku. Protini ya wanyama "bionauts" ilitoa chakula cha makopo na nyama iliyokaushwa. Uchunguzi wa mara kwa mara wa matibabu ulionyesha kuwa lishe kama hiyo, pamoja na maji na hewa iliyosafishwa na iliyosafishwa, haikuathiri vibaya afya ya wajitolea.
Jaribio lilidumu miezi sita tu. Ikawa wazi kuwa hakuna sababu ya kuiendeleza: mfumo wa msaada wa maisha uliofungwa ulioundwa katika BIOS hufanya kazi bila makosa. Msafirishaji aliyebuniwa kwa uzalishaji wa maji, oksijeni na chakula hakosi. Kwa kweli, ikiwa na idadi kubwa ya umeme hutoka nje, lakini shida hii angani au kwenye sayari yoyote husuluhishwa kwa urahisi na msaada wa mmea wa nyuklia au paneli za jua.
Mwaka nyuma ya mlango uliofungwa
Kwenye kituo "BIOS-3", ambacho kinafananisha makazi ya nje ya nchi, majaribio 10 juu ya uhai wa uhuru yalifanyika. Wafanyikazi wa mtu mmoja hadi watatu walishiriki ndani yao. Mhandisi Nikolai Bugreev aliishi katika BIOS-3 kwa muda mrefu kuliko wengine wa "bionauts" - jumla ya miezi 13.
Mnamo 1968, maendeleo ya Krasnoyarsk yalizingatiwa katika Mkutano wa XIX wa Shirikisho la Kimataifa la Anga kama moja wapo ya mfano wa mfumo wa kibaolojia wa kuhakikisha maisha ya watu katika hatua mpya katika uchunguzi wa nafasi - wakati wa safari ndefu. Hii imekuwa kutambuliwa ulimwenguni kwa mafanikio ya wataalam wa biolojia wa Siberia.
Wanasayansi walilazimika kutatua shida moja zaidi ya msingi - jinsi ya kuwapa watu katika nafasi iliyofungwa sio tu chakula cha mmea, bali pia chakula cha protini. Mmoja wa waundaji wa BIOS-3, Academician Iosif Gitelzon, alitoa wazo la mapinduzi wakati huo - kutumia mimea iliyobadilishwa vinasaba kwa hii, ambayo itatoa protini inayotakikana ya wanyama. Shida za utumiaji asili wa mmea wa mmea na kurudi kwa chumvi kutoka kwa mwili wa binadamu hadi kwenye ubadilishaji wa molekuli ya mfumo pia kubaki kusuluhishwa.
Wanasayansi waliamua kurudia jaribio la mafanikio Duniani angani. Taasisi ya Krasnoyarsk ilianza kuandaa vyombo vya kwanza vya kukuza mimea katika mvuto wa sifuri, lakini basi perestroika ilizuka. Kwa sababu ya ukosefu kamili wa fedha, utafiti wa kipekee ambao haukuwa na milinganisho ulimwenguni wakati huo ulilazimika kusimamishwa, na BIOS-3 iligundulika.
Kutoka kushoto kwenda kulia - washiriki wa jaribio la miezi 6 katika BIOS-3: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, picha 1973. Picha: photo.kirensky.ru
Sanduku la jangwa
Miaka 15 tu baadaye, mnamo 1985, jaribio lilifanywa huko Merika kufanya jaribio kama hilo.
Pamoja na pesa za mamilionea Ed Bass, msingi mkubwa "Biosphere-2" ulijengwa huko Arizona kutoka nyumba zisizo na hewa zinazofunika eneo la mita za mraba 12,000. Katika eneo hili kubwa, wanasayansi wamezaa mandhari ya ardhi - jangwa, msitu wa kitropiki, savanna, hata bahari ndogo na mwamba wa matumbawe, mimea iliyopandwa na kuleta mamia ya spishi za wanyama. Ilifikiriwa kuwa hii yote ingekua na kuongezeka kwa yenyewe na kutoa wajitolea wa jaribio na kila kitu muhimu kwa maisha.
"Walakini, hivi karibuni ilionekana wazi kuwa kulikuwa na ukosefu mkubwa wa oksijeni, ilibidi tufungue madirisha ili hewa iweze kuingia kutoka nje," anasema Mwanachama Sawa wa Chuo cha Sayansi cha Urusi, Daktari wa Sayansi ya Baiolojia Sergei Olenin. - Kisha mimea ilianza kuumiza na kufa, spishi zingine za wanyama zilikufa. Idadi nzuri ya mende na mchwa zilizalishwa. Hakukuwa na chakula cha kutosha, ilibidi iletwe kutoka nje. Miaka miwili baadaye, jaribio hilo lilikomeshwa, ingawa waundaji wa "Biosphere-2" walitumai kuwa ekolojia ya bandia inaweza kuwepo katika hali ya uhuru kwa angalau miaka 100.
Baada ya jaribio la kwanza lililoshindwa, watafiti wa Amerika walifanya mabadiliko kwa ulimwengu wa bandia ambao waliunda na kuzindua jaribio la pili mnamo 2007. Walakini, ilisitishwa kwa sababu nyingine: mmoja wa washiriki wa timu mpya ya wajitolea alishambulia wengine wakati wa mabishano. Baada ya hapo, mwekezaji alipoteza hamu ya mradi huo, na sasa "Sanduku la Nuhu" katikati ya jangwa linatembelewa na watalii tu.
- Mwaka jana, jaribio lingine la kuishi kwa uhuru lilifanywa nchini China. Iliitwa "Jumba la Lunar-1", - anaendelea Sergey Olenin. - Wanasayansi, ambao kwa kweli walirudia masomo ya Krasnoyarsk, waliweza kuwapa washiriki chakula chote muhimu kwa 75% kwa sababu ya ukweli kwamba hitaji la protini liliridhishwa na minyoo waliyoinua. Kwa hivyo waliweza kuishi nje ya mtandao kwa miezi mitatu.
Ulimwengu wa kujaribu
Sasa Shirika la Anga la Ulaya limeanza kuonyesha kupendezwa na utafiti wa Krasnoyarsk. Pamoja na pesa zilizopokelewa kwa njia ya misaada, majaribio madogo hufanywa katika Taasisi ya Biophysics ya SB RAS, vifaa vya kisasa vinanunuliwa kwa bunker, iliyojengwa mwishoni mwa miaka ya 1960. Substrate bandia-kama mchanga imeundwa kwa mimea inayokua. Majaribio yanaendelea juu ya teknolojia ya fizikia ya kemikali ya kuoza kwa vitu vya kikaboni kwa vitu vya madini, ambavyo vinaweza kurudishwa kwa mzunguko kwa njia ya chumvi kwa ukuaji wa mimea. Matumizi ya konokono ya ardhi kwa uzalishaji wa protini inayohitajika na wanadamu inajifunza.
Walakini, hakuna pesa za kutosha kwa utafiti kamili - hii inahitaji makumi ya mamilioni ya dola. Kila mtu anaelewa kuwa ni muhimu kuanza tena kazi juu ya uundaji wa mifumo ya msaada wa maisha iliyofungwa, kwani bila wao hakuna swali la uchunguzi wa nafasi kubwa, lakini kila kitu kinategemea fedha. BIOS-3 ni tupu. Ingawa huu ndio mfumo wa majaribio uliofanikiwa zaidi, inakidhi mahitaji ya wanadamu ya maji, hewa na chakula cha mmea kupitia mzunguko uliofungwa wa kibaolojia. Inaweza kutumika tayari, ingawa bado sio kwenye Mars au sayari zingine, lakini Duniani. Kwa kweli, kwa msaada wake, inawezekana kupunguza uharibifu wa mazingira mara mamia, ambayo husababishwa na wanadamu, kwani BIOS-3 hukuruhusu kutumia kiwango cha chini cha rasilimali na usizalishe taka yoyote. Nyumba zilizofungwa zingepunguza sana mzigo kwenye mazingira, na inaweza pia kuwapa watu kila kitu wanachohitaji ambapo ni ngumu au ghali kufikia, kwa mfano, katika maeneo ya mbali ya arctic, jangwa au nyanda za juu, chini ya maji.
- Chaguo jingine la kutumia "BIOS" ni kufanya majaribio ndani yake, ambayo hakuna mtu yeyote ulimwenguni anayefanya bado. Kila mtu anazungumza tu juu ya nini kitatokea ikiwa, kwa mfano, kiwango cha methane angani kinafikia kiwango muhimu. Kutakuwa na janga au la? Na huko Krasnoyarsk, wanaweza wasizungumze juu yake, lakini angalia nini kitatokea kama matokeo ya mfumo mdogo wa mazingira, anasema Sergei Olenin. - Na hii ni moja tu ya majaribio yanayowezekana, ambayo yanaweza kuwa hayana umuhimu mkubwa, lakini umuhimu mkubwa kwa wanadamu wote. Inawezekana kusoma michakato ya mzunguko wa vitu kwenye ulimwengu wa ulimwengu, na sio tu kusaidia watu kuishi kwenye sayari zingine.
