Com es va crear a Krasnoyarsk la primera instal·lació del món per a la supervivència autònoma a l’espai
A la pel·lícula "The Martian", l'heroi va haver d'esperar que la següent expedició arribés al planeta vermell amb un petit subministrament d'aigua, menjar i aire. El cinema nord-americà va intentar esbrinar com fer-ho i els científics soviètics van resoldre un problema similar fins i tot abans que Andy Weyer escrivís un llibre sobre la supervivència a Mart.
Fa mig segle, es va crear un dispositiu a l’Institut de Física de Krasnoyarsk del SB RAS que ajudaria un astronauta a sobreviure en qualsevol planeta sense problemes especials i ajuda externa. El revolucionari sistema de subministrament de bucle tancat BIOS-3, que no té anàlegs al món, va proporcionar gairebé completament a les persones que hi ha al seu interior aigua, oxigen i aliments. N’hi havia prou d’emportar-vos un subministrament molt petit i, tot seguit, el propi sistema produïa i netejava tot.
Russian Planet va descobrir com els científics siberians van poder mantenir-se per davant del seu temps i dels seus col·legues.
Respira amb algues
- Els primers experiments sobre la creació de sistemes de suport a la vida autònoms tancats van començar a Krasnoyarsk a finals de la dècada de 1960, - el principal investigador, secretari científic de l’Institut de Biofísica de la branca siberiana de l’Acadèmia de Ciències de Rússia, candidat a Ciències Biològiques Yegor Zadereev diu el corresponsal de RP. - Els científics han descobert que per viure a l’any dues persones necessiten uns 300 kg d’oxigen, 2,5 tones d’aigua i 400 kg d’aliments. Al mateix temps, durant el mateix període, emetran 350 kg de diòxid de carboni i una tona de residus, que s’han de reciclar. Quedava per esbrinar com proporcionar-los tot això en un entorn aïllat del món exterior.
Els experts van realitzar experiments i van confirmar la hipòtesi que el potencial de desenvolupament d'un organisme viu és superior a les possibilitats realitzables. Quan les algues unicel·lulars Chlorella es van col·locar en condicions ideals, van començar a créixer molt més ràpidament i a produir més oxigen que al seu entorn natural, i també a reciclar més activament el diòxid de carboni.
Les algues d’un petit tanc van començar a ser suficients perquè una persona pogués respirar amb normalitat tot el dia, col·locant la cara en un forat especial que no permet l’aire de l’exterior. Així, el 1964 van crear un sistema amb un cicle tancat de reproducció d’oxigen "BIOS-1", que ajudava una persona a respirar en un espai sense aire, per exemple, a l’espai. Llavors, els científics van ser capaços d'augmentar el temps passat en una habitació tancada de 12 hores a 30 dies. Posteriorment, també es va tancar l'intercanvi d'aigua, cosa que va permetre dur a terme un experiment de 45 dies.
No obstant això, les algues només eren útils per proporcionar a una persona oxigen i desfer-se del diòxid de carboni. Si no hi ha altres plantes en un espai reduït, també haureu de menjar algues. És possible que hi hagi prou nutrients per al cos humà, però mantenir la salut mental en aquesta dieta serà problemàtic.
El 1966, els científics van iniciar experiments amb verdures i cereals i, com a resultat, van construir la instal·lació del BIOS-2. Va resultar que si es creen les condicions ideals per al creixement per al mateix blat, sense canvis de temperatura, canvis meteorològics, males herbes, produirà sis vegades a l'any i diverses vegades més que en condicions naturals. Al llarg del camí, els investigadors van establir la quantitat de blat que s’ha de sembrar per alimentar una persona.
Bionauts al búnquer
"Quan el fundador de la cosmonautica russa, Sergei Korolev, es va assabentar dels experiments realitzats a l'Institut de Física del SB RAS, es va interessar per ells i es va reunir amb el fundador i director de l'Institut de Krasnoyarsk, l'acadèmic Leonid Kirensky", continua Yegor Zadereev. - Per ordre personal de Korolev, que necessitava un sistema de suport vital autònom per a l'estació de la Lluna, es van assignar fons per continuar investigant. Van permetre en poc temps rècord, en només set anys, crear un ecosistema artificial "BIOS-3".
Els biofísics de Krasnoyarsk van rebre diners enormes per aquells temps: 1 milió de rubles. Amb aquests fons, el 1972 van construir un búnquer especial aïllat del món exterior amb parets d’acer inoxidable, el volum total del qual era de 315 metres cúbics. m, i la superfície és de 14x9x2, 5 m.
El búnquer va ser dissenyat per allotjar tres persones i es va dividir en quatre parts. Una contenia cabines d’estar amb llits, una cuina-menjador, un bany i una zona de treball: un taller-laboratori amb equips per al processament de cultius, amb biomassa no comestible, així com amb sistemes de purificació d’aigua i aire. Les altres tres parts eren per a plantes. En un espai reduït i sota il·luminació artificial, van créixer algues, a més de cultivar varietats de soja, enciam, cogombres, raves, pastanagues, remolatxa, anet, col, patates i cebes. Van regenerar aigua i oxigen i també van proporcionar als "bionauts" tots els nutrients, vitamines i microelements necessaris per a la seva existència. També hi va créixer blat nan amb una tija molt curta, especialment criat per l’allevador de Krasnoyarsk Henrikh Lisovsky: la part no comestible de l’orella tenia una mida mínima i hi havia pocs residus. Va donar una collita de 200 a 300 centenars per hectàrea. I la xufla d’herbes de l’Àsia central va proporcionar a la gent oli vegetal.
Per tal que les persones que estaven dins del "BIOS" poguessin comunicar-se amb el món exterior, es proporcionava un búnquer tancat amb TV i telèfon. Es va instal·lar un sistema de refrigeració i font d'alimentació.
- A principis de la dècada de 1970, tres voluntaris dels empleats vivien per primera vegada al búnquer durant sis mesos (180 dies, del 24 de desembre de 1972 al 22 de juny de 1973) - diu Yegor Zadereev. “Tot l’oxigen que respiraven provenia de les plantes que feien créixer. També van processar diòxid de carboni. Inicialment, el subministrament d’aigua disponible es va processar i purificar per utilitzar-lo moltes vegades.
La següent sessió de comunicació amb els provadors a la instal·lació del BIOS-3 està en curs. Probador V. V. Terskikh (a la finestra), foto 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Els participants a l’experiment van menjar verdures que van cultivar ells mateixos, van recollir i van triar blat i van coure pa. Així van rebre 300 grams de pa i 400 grams de verdures al dia. Els "bionauts" de proteïna animal proporcionaven subministraments de conserves i carn liofilitzada. Les constants observacions mèdiques van demostrar que aquesta dieta, així com l'aigua i l'aire processats i purificats, no afectaven negativament la salut dels voluntaris.
L’experiment va durar només sis mesos. Va quedar clar que no tenia cap sentit continuar-lo: el sistema de suport vital tancat creat a la BIOS funciona perfectament. Un transportador creat artificialment per a la producció d’aigua, oxigen i aliments no falla. Per descomptat, sempre que una gran quantitat d’electricitat provingui de l’exterior, però aquest problema a l’espai o a qualsevol dels planetes es resol fàcilment amb l’ajut d’una central nuclear o de panells solars.
Un any darrere d’una porta segellada
A l'estació "BIOS-3", que simula un assentament extraterrestre, van tenir lloc 10 experiments sobre supervivència autònoma. Hi van participar tripulacions d’una a tres persones. L'enginyer Nikolai Bugreev va viure a BIOS-3 més temps que la resta de "bionauts", un total de 13 mesos.
El 1968, el desenvolupament de Krasnoyarsk es va considerar al XIX Congrés de la Federació Astronàutica Internacional com un dels possibles prototips d’un sistema biològic per garantir la vida de les persones en una nova etapa de l’exploració espacial, durant llargues expedicions. Això s’ha convertit en un reconeixement mundial dels èxits dels biofísics siberians.
Els científics van haver de resoldre un problema fonamental més: com proporcionar a la gent en un espai reduït no només aliments vegetals, sinó també aliments proteics. Un dels creadors de BIOS-3, l'acadèmic Iosif Gitelzon, va proposar una idea revolucionària en aquell moment: utilitzar plantes modificades genèticament per a això, que produiria la proteïna animal desitjada. Els problemes d’aprofitament natural de la biomassa vegetal i el retorn de la sal excretada del cos humà a l’intercanvi de massa intrasistèmic també van continuar sense resoldre’s.
Els científics van decidir repetir un experiment reeixit a la Terra a l’espai. L'Institut Krasnoyarsk va començar a preparar els primers contenidors per al cultiu de plantes en gravetat zero, però després va esclatar la perestroika. A causa de la manca total de finançament, es va haver d'aturar la investigació única que no tenia anàlegs al món en aquella època i el BIOS-3 va quedar sense problemes.
D’esquerra a dreta: participants de l’experiment de 6 mesos a BIOS-3: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, foto 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Arca del desert
Només 15 anys després, el 1985, es va intentar als Estats Units realitzar un experiment similar.
Amb els diners del multimilionari Ed Bass, es va construir una base gegant "Biosphere-2" a Arizona a partir de cúpules hermètiques que cobreixen una superfície de 12 mil metres quadrats. M. En aquest vast territori, els científics han reproduït paisatges terrestres: desert, bosc tropical, sabana, fins i tot un petit oceà amb un escull de corall, han plantat plantes i han aportat centenars d'espècies animals. Es va suposar que tot això creixeria i es multiplicaria per si mateix i proporcionaria als voluntaris de l'experiment tot el necessari per a la vida.
"No obstant això, molt aviat es va fer evident que hi havia una manca crítica d'oxigen, que vam haver d'obrir les finestres perquè l'aire pogués entrar des de l'exterior", afirma Sergei Olenin, membre corresponent de l'Acadèmia de Ciències de Rússia. - Aleshores les plantes van començar a fer mal i a morir, algunes espècies d’animals es van extingir. Un nombre increïble de paneroles i formigues criades. No hi havia prou menjar, calia portar-lo des de fora. Dos anys més tard, l'experiment es va acabar, tot i que els creadors de "Biosphere-2" esperaven que l'ecosistema artificial pogués existir de manera autònoma durant almenys 100 anys.
Després d’un primer intent fallit, els investigadors nord-americans van fer canvis al món artificial que van crear i van iniciar un segon experiment el 2007. Tanmateix, es va donar per acabat per un altre motiu: un dels membres del nou equip de voluntaris va atacar altres persones durant una discussió. Després d’això, l’inversor va perdre l’interès pel projecte i ara aquesta “arca de Noè” al bell mig del desert només la visiten els turistes.
- L’any passat es va dur a terme un altre experiment de supervivència autònoma a la Xina. Va ser nomenat "Lunar Palace-1", - continua Sergey Olenin. - Els científics, que realment van repetir completament els estudis de Krasnoyarsk, van aconseguir proporcionar als participants tot el menjar necessari en un 75% a causa del fet que la necessitat de proteïna era satisfeta pels cucs que van criar. Així, van aconseguir viure fora de línia durant tres mesos.
Un món per experimentar
Ara l'Agència Espacial Europea ha començat a mostrar interès per la investigació de Krasnoyarsk. Amb els diners rebuts en forma de subvencions, es duen a terme petits experiments a l’Institut de Biofísica del SB RAS, s’adquireix equipament modern per al búnquer, construït a finals dels anys seixanta. Es crea un substrat artificial semblant al sòl per a les plantes en creixement. S’estan realitzant experiments sobre la tecnologia fisicoquímica de descomposició de substàncies orgàniques en substàncies minerals, que es poden tornar a la circulació en forma de sals per al creixement de les plantes. S'està estudiant l'ús de cargols terrestres per a la producció de proteïnes necessàries per als humans.
No obstant això, no hi ha prou fons per a la investigació a gran escala; això requereix diverses desenes de milions de dòlars. Tothom entén que cal reprendre el treball sobre la creació de sistemes de suport a la vida tancats, ja que sense ells no es pot qüestionar una exploració espacial seriosa, però tot depèn de les finances. BIOS-3 està buit. Tot i que aquest és el sistema experimental amb més èxit, satisfà plenament les necessitats humanes d’aigua, aire i aliments vegetals mitjançant un cicle biològic tancat. Ja es podria utilitzar, encara que encara no a Mart o altres planetes, sinó a la Terra. De fet, amb la seva ajuda, és possible reduir el dany al medi ambient centenars de vegades, que inevitablement és causat pels humans, ja que el BIOS-3 permet consumir un mínim de recursos i gairebé no produir residus. Les cases de circuit tancat reduirien dràsticament la càrrega del medi ambient i també podrien proporcionar a la gent tot allò que necessiten allà on és difícil o costós arribar, per exemple, a zones àrtiques remotes, deserts o a les terres altes, sota l’aigua.
- Una altra opció per utilitzar "BIOS" és fer-hi experiments, que ningú al món realitza encara. Tothom només parla del que passarà si, per exemple, el nivell de metà a l’atmosfera arriba a un nivell crític. Hi haurà un desastre o no? I a Krasnoyarsk, potser no en parlaran, però comprovaran què passarà com a resultat d'un petit ecosistema tancat, diu Sergei Olenin. - I aquest és només un dels experiments possibles, que potser ni tan sols tingui un significat enorme, però colossal per a tota la humanitat. És possible estudiar els processos de circulació de substàncies a la biosfera de la Terra i no només ajudar les persones a sobreviure en altres planetes.
