Распечатать
27 апреля 2011, 14:26 Андрей Дегерменджи: для Марса, Луны и космических станций

Когда-то рассказами о городах на Луне и поселках на Марсе были полны фантастические романы. Описания оранжерей, снабжающих корабль или город кислородом, было одной из характерных черт космических рассказов прошлого века. Сегодня интерес писателей к таким деталям увял, чего не скажешь об ученых. О создании замкнутой экологической системы, призванной непрерывно обеспечивать человека воздухом, водой и продуктами во внеземных условиях рассказывал директор Института биофизики Красноярского научного центра СО РАН Андрей Дегерменджи.

Задача создать условия для длительного пребывания людей на космической станции или другой планете была поставлена перед учеными фактически на заре космонавтики академиком Сергеем Королевым. В те времена мечтали о будущих лунных и марсианских городах, где космонавты смогут жить в условиях, приближенных к земным. Существовало два возможных пути решения проблемы: брать с собой в космос огромный запас пищи, воды и воздуха либо создавать замкнутую систему, воспроизводящую круговорот веществ и позволяющую выжить длительное время фактически без запасов.

«Первый путь можно назвать тупиковым, поскольку и тогда, и сейчас лишний вес на борту обходится дорого. На данный момент вывод одного килограмма груза на орбиту стоит порядка 10 тыс. долларов, а человеку с учетом продуктов питания, воды, кислорода необходимо около 14 тонн в год. Наши ученые пошли по 2 пути, создавая в лабораторных условиях модель круговорота веществ между человеком и «кусочком биосферы», – рассказывает Андрей Дегерменджи.

Секретный БИОС-3 

В идеале речь шла о полностью замкнутой системе будущего, обновляющей саму себя и позволяющей человеку дышать, питаться и жить в созданных условиях. Для этого углекислый газ и другие выделения человека требовалось утилизировать и научиться возвращать обратно в систему в виде пищи или восстановленной среды для дыхания.

«Первым противовесом человеку и маленькой моделью биосферы стал водорослевой культиватор. Водоросли (хлорелла) поглощали углекислый газ и вырабатывали кислород. Это был довольно длительный этап, затем добавились высшие растения, и в итоге в 70-х гг. была создана биологическая система жизнеобеспечения, которая получила название БИОС-3».

БИОС-3 был засекречен и располагался под землей в красноярском Институте биофизики СО РАН. В герметичном помещении, разделенном на отсеки проводились эксперименты с экипажами  от 1 до 3 человек. Внешне система напоминала обычную оранжерею, но в отличие от нее удобрения и вода участвовали в круговороте, а не поступали из внешней среды. В оранжерее выращивали пшеницу, сою, салат, чуфу, морковь, редис, свеклу, картофель, огурцы, щавель. Все культуры обладали высокой степенью урожайности.

«С помощью селекции были выведены виды – уроды (по-другому их не назовешь), где съедобная часть была намного больше неупотребляемых в пищу стеблей. Выращивание разновозрастных культур позволяло ежедневно собирать урожай, однако само создание такого конвейера потребовало огромных усилий».

«Самый длительный эксперимент с участием человека в БИОС-3 занял 180 суток. В 1972-1973 гг. 3 члена экипажа провели полгода в замкнутой кабине, полностью изолированной от окружающей среды. День бионавтов был расписан по минутам, и времени на конфликты не оставалась: люди работали, собирали урожай, выпекали хлеб. Мясная часть диеты поступала в тюбиках – совсем как у космонавтов. В ходе эксперимента и впоследствии медиками не было обнаружено никаких, даже отдаленных отклонений в здоровье научных сотрудников. Кстати, участники эксперимента очень неплохо заработали и к тому же хорошо питались, чего не скажешь об остальном населении страны в то время».

Замкнем круговорот?

В период перестройки «БИОС-3» был законсервирован, а эксперименты прекращены. По словам директор красноярского Института биофизики, к тому времени система полностью осуществляла круговорот газов и воды, не требуя помощи извне, и обеспечивала до 50 % потребностей экипажа в пище.

«Со временем ситуация нормализовалось и получила 2 дыхание. Что касается финансовой стороны вопроса, то раньше деньги к нам поступали от Роскосмоса. Но за сложный для страны период мы подзабыли друг друга и пока еще не готовы к сотрудничеству. Сегодня с нами взаимодействует Европейское космическое агентство, совместно с которым мы разрабатываем варианты усложнения системы для 100% замыкания круговорота веществ».

Сейчас в ИБФ СО РАН создана физико-химическая система разложения органики, перерабатывающая ранее не подлежавшие разложению вещества (остатки растений и выделений человека) в минеральные удобрения.

«Проблема соли», которая раньше никак не желала «крутиться» или, иначе говоря, участвовать в круговороте, вероятно, будет решена за счет растений – солеросов, которые могут накапливать до 50% NaCl, – рассказывает о новых направлениях в создании автономной биологической системы жизнеобеспечения г-н Дегерменджи. – Еще один момент – раньше мы изгоняли почвы из системы (растения выращивались по методу гидропоники на искусственных средах), опасаясь влияния и распространения микроорганизмов. Теперь мы вернулись к идее почвы, но почвы искусственной, так называемому почво – подобному субстрату с которым сегодня проводятся эксперименты».

На Марс без мини-свиней и китайцев

«Время, когда потребуются такие системы, как BIOS, уже близко», – считает директор ИБФ СО РАН, напоминая, что срок создания пилотируемого космического корабля с ядерным двигателем обозначен 2021 годом. Предполагаемый сценарий развития дальнейших событий в его глазах сегодня выглядит следующим образом: «Водорослевые культиваторы во время полета будут в кабине, а уже при приземлении на Марс или Луну космонавты будет разворачивать тяжелую систему с высшими растениями. Лишь после того, как она окончательно заработает, водорослевая система уйдет «в запас».

Что касается включения в круговорот животной пищи, то это один из самых тяжелых вопросов.

«Конечно, существуют и мини-свиньи и мини-коровы, но даже им требуются слишком большие площади для питания. Поэтому сейчас мы планируем проработать вариант с трансгенными растениями», – говорит Андрей Дегерменджи.

«Интересным путем идут китайцы, пытающиеся использовать в качестве источника животного белка тутового шелкопряда. Боюсь, что китайский и российский бионавты не уживутся в одной кабине, потому как китайские источники белка нам явно не подходят по эстетическим соображениям», – шутит он.

Дина Голубева
Постоянный URL: http://academ.info/news/16944