Como a primeira instalação do mundo para sobrevivência autônoma no espaço foi criada em Krasnoyarsk
No filme "O Marciano", o herói teve que esperar a próxima expedição para chegar ao Planeta Vermelho com um pequeno suprimento de água, comida e ar. O cinema americano tentou descobrir como fazer isso, e os cientistas soviéticos resolveram um problema semelhante antes mesmo de Andy Weyer escrever um livro sobre a sobrevivência em Marte.
Meio século atrás, um dispositivo foi criado no Instituto de Física de Krasnoyarsk do SB RAS que ajudaria um astronauta a sobreviver em qualquer planeta sem quaisquer problemas especiais e ajuda externa. O revolucionário sistema de suprimento de circuito fechado BIOS-3, que não tem análogos no mundo, fornecia quase completamente água, oxigênio e comida às pessoas dentro dele. Bastava levar um estoque bem pequeno, e depois tudo era produzido e limpo pelo próprio sistema.
O planeta russo descobriu como os cientistas siberianos conseguiram se manter à frente de seu tempo e de seus colegas.
Respire com algas
- Os primeiros experimentos sobre a criação de sistemas de suporte vital autônomo fechados começaram em Krasnoyarsk no final dos anos 1960, - o principal pesquisador, secretário científico do Instituto de Biofísica do Ramo Siberiano da Academia Russa de Ciências, Candidato de Ciências Biológicas Yegor Zadereev diz o correspondente RP. - Cientistas descobriram que para duas pessoas viverem por ano, elas precisam de cerca de 300 kg de oxigênio, 2,5 toneladas de água e 400 kg de comida. Ao mesmo tempo, no mesmo período, vão emitir 350 kg de dióxido de carbono e uma tonelada de resíduos, que devem ser reciclados. Faltava descobrir como fornecer a eles tudo isso em um ambiente isolado do mundo exterior.
Os especialistas conduziram experimentos e confirmaram a hipótese de que o potencial de desenvolvimento de um organismo vivo é superior às possibilidades realizáveis. Quando a alga unicelular Chlorella foi colocada em condições ideais, ela começou a crescer muito mais rápido e a produzir mais oxigênio do que em seu ambiente natural, e também a reciclar mais ativamente o dióxido de carbono.
As algas em um pequeno tanque passaram a bastar para que uma pessoa pudesse respirar normalmente o dia todo, colocando o rosto em um orifício especial que não permite o ar de fora. Então, em 1964, eles criaram um sistema com um ciclo fechado de reprodução de oxigênio "BIOS-1", que ajudava uma pessoa a respirar em um espaço sem ar, por exemplo, no espaço. Em seguida, os cientistas foram capazes de aumentar o tempo gasto em uma sala fechada de 12 horas para 30 dias. Posteriormente, também foi encerrada a troca de água, o que possibilitou a realização de um experimento de 45 dias.
No entanto, as algas eram úteis apenas para fornecer oxigênio a uma pessoa e eliminar o dióxido de carbono. Se não houver outras plantas em um espaço confinado, você também terá que comer algas. Pode haver nutrientes suficientes para o corpo humano, mas manter a saúde mental com tal dieta será problemático.
Em 1966, os cientistas lançaram experimentos com vegetais e cereais e, como resultado, construíram a instalação do BIOS-2. Descobriu-se que, se as condições ideais para o crescimento forem criadas para o mesmo trigo - sem mudanças de temperatura, mudanças no clima, ervas daninhas, então ele produzirá seis vezes por ano e várias vezes mais do que em condições naturais. Ao longo do caminho, os pesquisadores estabeleceram quanto trigo deve ser semeado para alimentar uma pessoa.
Bionautas no bunker
“Quando o fundador da cosmonáutica russa, Sergei Korolev, ficou sabendo dos experimentos realizados no Instituto de Física da SB RAS, ele se interessou por eles e se reuniu com o fundador e diretor do Instituto Krasnoyarsk, o acadêmico Leonid Kirensky,” continua Yegor Zadereev. - Por ordem pessoal de Korolev, que precisava de um sistema de suporte de vida autônomo para a estação na Lua, os fundos foram alocados para continuar as pesquisas. Eles tornaram possível em um tempo recorde, em apenas sete anos, a criação de um ecossistema artificial "BIOS-3".
Os biofísicos de Krasnoyarsk receberam muito dinheiro por aquela época - 1 milhão de rublos. Com esses recursos, em 1972 eles construíram um bunker especial isolado do mundo exterior com paredes de aço inoxidável, cujo volume total era de 315 metros cúbicos. m, e a área é 14x9x2,5 m.
O bunker foi projetado para acomodar três pessoas e foi dividido em quatro partes. Uma delas continha cabines com camas, cozinha-refeitório, banheiro e área de trabalho - oficina-laboratório com equipamentos para processamento de safras, utilizando biomassa não comestível, além de sistemas de purificação de água e ar. As outras três partes eram para plantas. Em um espaço confinado e sob iluminação artificial, cresciam algas, além de cultivar variedades de soja, alface, pepino, rabanete, cenoura, beterraba, endro, repolho, batata e cebola. Eles regeneravam água e oxigênio, e também forneciam aos "bionautas" todos os nutrientes, vitaminas e microelementos necessários para sua existência. O trigo anão com um pedúnculo muito curto, especialmente criado pelo criador de Krasnoyarsk Henrikh Lisovsky, também crescia ali: a parte não comestível da espiga era de tamanho mínimo e havia pouco desperdício. Ela deu uma safra de 200-300 centners por hectare. E a erva chufa da Ásia Central fornecia óleo vegetal às pessoas.
Para que as pessoas dentro da "BIOS" pudessem se comunicar com o mundo exterior, um bunker lacrado foi fornecido com uma TV e um telefone. Um sistema de refrigeração e alimentação foi instalado.
- No início da década de 1970, três voluntários dentre os funcionários moraram pela primeira vez no bunker por seis meses - 180 dias, de 24 de dezembro de 1972 a 22 de junho de 1973, - diz Yegor Zadereev. “Todo o oxigênio que respiravam vinha das plantas que cultivavam. Eles também processaram dióxido de carbono. Inicialmente, o abastecimento de água disponível era processado e purificado para ser utilizado diversas vezes.
A próxima sessão de comunicação com testadores na instalação do BIOS-3 está em andamento. Testador V. V. Terskikh (na janela), foto 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Os participantes do experimento comeram vegetais que eles próprios cultivaram, coletaram e moeram trigo e assaram pão com ele. Assim, eles receberam 300 gramas de pão e 400 gramas de vegetais por dia. Os "bionautas" de proteína animal forneciam alimentos enlatados e carne liofilizada. Observações médicas constantes mostraram que tal dieta, assim como água e ar processados e purificados, não afetavam adversamente a saúde dos voluntários.
O experimento durou apenas seis meses. Ficou claro que não adiantava continuar: o sistema fechado de suporte à vida criado na BIOS funciona perfeitamente. Um transportador criado artificialmente para a produção de água, oxigênio e alimentos não falha. Claro, desde que uma grande quantidade de eletricidade venha de fora, mas esse problema no espaço ou em qualquer um dos planetas é facilmente resolvido com a ajuda de uma usina nuclear ou painéis solares.
Um ano atrás de uma porta selada
Na estação "BIOS-3", que simula um assentamento extraterrestre, foram realizados 10 experimentos de sobrevivência autônoma. Tripulações de uma a três pessoas participaram delas. O engenheiro Nikolai Bugreev viveu na BIOS-3 por mais tempo que o resto dos "bionautas" - um total de 13 meses.
Em 1968, o desenvolvimento do Krasnoyarsk foi considerado no XIX Congresso da Federação Internacional de Astronáutica como um dos possíveis protótipos de um sistema biológico para garantir a vida das pessoas em uma nova etapa da exploração espacial - durante longas expedições. Isso se tornou um reconhecimento mundial das realizações dos biofísicos siberianos.
Os cientistas tiveram que resolver mais um problema fundamental - como fornecer às pessoas em um espaço confinado não apenas alimentos vegetais, mas também alimentos proteicos. Um dos criadores do BIOS-3, o acadêmico Iosif Gitelzon, apresentou uma ideia revolucionária na época - usar plantas geneticamente modificadas para isso, que produziriam a desejada proteína animal. Os problemas de utilização natural da biomassa vegetal e o retorno do sal excretado do corpo humano para a troca de massa intra-sistêmica também permaneceram sem solução.
Os cientistas decidiram repetir uma experiência bem-sucedida na Terra no espaço. O Instituto Krasnoyarsk começou a preparar os primeiros recipientes para o cultivo de plantas em gravidade zero, mas então surgiu a perestroika. Devido à completa falta de financiamento, a pesquisa única que não tinha análogos no mundo naquela época teve que ser interrompida, e o BIOS-3 foi desativado.
Da esquerda para a direita - participantes do experimento de 6 meses no BIOS-3: M. P. Shilenko, V. V. Terskikh, N. I. Petrov, foto 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Arca do deserto
Apenas 15 anos depois, em 1985, foi feita uma tentativa nos Estados Unidos para conduzir um experimento semelhante.
Com o dinheiro do multimilionário Ed Bass, uma base gigante "Biosfera-2" foi construída no Arizona a partir de cúpulas herméticas cobrindo uma área de 12 mil metros quadrados. m. Neste vasto território, os cientistas reproduziram paisagens terrestres - deserto, floresta tropical, savana, até mesmo um pequeno oceano com um recife de coral, plantaram plantas e trouxeram centenas de espécies animais. Supunha-se que tudo isso cresceria e se multiplicaria por si mesmo e proporcionaria aos voluntários do experimento tudo o que fosse necessário para a vida.
“No entanto, logo ficou claro que havia uma falta crítica de oxigênio, tivemos que abrir as janelas para que o ar pudesse entrar de fora”, disse o membro correspondente da Academia Russa de Ciências, Doutor em Ciências Biológicas, Sergei Olenin. - Aí as plantas começaram a doer e morrer, algumas espécies de animais morreram. Um número incrível de baratas e formigas criadas. Não havia comida suficiente, precisava ser trazida de fora. Dois anos depois, o experimento foi encerrado, embora os criadores de "Biosfera-2" esperassem que o ecossistema artificial pudesse existir em um modo autônomo por pelo menos 100 anos.
Depois de uma primeira tentativa fracassada, os pesquisadores americanos fizeram mudanças no mundo artificial que criaram e lançaram um segundo experimento em 2007. No entanto, foi encerrado por outro motivo: um dos membros da nova equipe de voluntários atacou outros durante uma discussão. Depois disso, o investidor perdeu o interesse pelo projeto, e agora essa "Arca de Noé" no meio do deserto é visitada apenas por turistas.
- No ano passado, outra experiência de sobrevivência autônoma foi realizada na China. Foi nomeado "Lunar Palace-1", - continua Sergey Olenin. - Os cientistas, que na verdade repetiram completamente os estudos de Krasnoyarsk, conseguiram fornecer aos participantes toda a comida necessária em 75%, devido ao fato de que a necessidade de proteína era satisfeita pelos vermes que eles criaram. Então, eles conseguiram viver offline por três meses.
Um mundo para experimentar
Agora, a Agência Espacial Europeia começou a mostrar interesse na pesquisa de Krasnoyarsk. Com o dinheiro recebido em forma de bolsas, pequenos experimentos são realizados no Instituto de Biofísica da SB RAS, são adquiridos equipamentos modernos para o bunker, construído no final dos anos 1960. Um substrato semelhante ao solo artificial é criado para o cultivo de plantas. Experimentos estão em andamento na tecnologia físico-química de decomposição de substâncias orgânicas em substâncias minerais, que podem retornar à circulação na forma de sais para o crescimento das plantas. O uso de caramujos terrestres para a produção de proteínas necessárias ao homem está sendo estudado.
No entanto, não há fundos suficientes para pesquisas em grande escala - isso requer várias dezenas de milhões de dólares. Todos entendem que é necessário retomar o trabalho de criação de sistemas fechados de suporte de vida, pois sem eles não pode haver exploração espacial séria, mas tudo depende das finanças. BIOS-3 está vazio. Embora este seja o sistema experimental de maior sucesso, ele satisfaz plenamente as necessidades humanas de água, ar e alimentos vegetais por meio de um ciclo biológico fechado. Já poderia ser usado, embora ainda não em Marte ou outros planetas, mas na Terra. Na verdade, com a sua ajuda, é possível reduzir os danos ao meio ambiente centenas de vezes, que são inevitavelmente causados pelo homem, já que o BIOS-3 permite consumir um mínimo de recursos e produzir quase nenhum desperdício. As casas em circuito fechado reduziriam drasticamente a carga sobre o meio ambiente e também poderiam fornecer às pessoas tudo de que precisam onde seja difícil ou caro chegar, por exemplo, em zonas árticas remotas, desertos ou nas terras altas, debaixo d'água.
- Outra opção para usar o "BIOS" é fazer experimentos nele, que ninguém no mundo está fazendo ainda. Todo mundo está apenas falando sobre o que acontecerá se, por exemplo, o nível de metano na atmosfera atingir um nível crítico. Haverá um desastre ou não? E em Krasnoyarsk, eles podem não falar sobre isso, mas verifique o que vai acontecer como resultado em um pequeno ecossistema fechado, diz Sergei Olenin. - E este é apenas um dos experimentos possíveis, que pode nem ter enorme, mas um significado colossal para toda a humanidade. É possível estudar os processos de circulação de substâncias na biosfera da Terra, e não apenas ajudar as pessoas a sobreviver em outros planetas.
