Премия Рунета-2020
Россия
Москва
+25°
Boom metrics
Наука30 июня 2022 7:16

Американцы построили земной рай. Через два года он схлопнулся мышеловкой

Спустя два года жизни в полной изоляции райский сад превратился в мышеловку и люди погибли, если бы не помощь извне
"Биосфера-2" была своего рода многофункциональным объектом

"Биосфера-2" была своего рода многофункциональным объектом

Фото: EAST NEWS

Недавно Илон Маск назвал дату первого пилотируемого полета на Марс - если пазл сложится удачно, то первый корабль с людьми отправиться к Красной планете в 2026 году. Вы скажете - фантастика? Но, даже если сделать поправку на безудержный оптимизм крестного отца частной космонавтики, экспедиция на соседнюю планету вполне реальна в горизонте ближайших 15-20 лет. Как будут выживать в чужом не гостеприимном мире колонисты с Земли? Чтобы получить представление об этом очень полезно вспомнить эксперимент 30-летней давности под названием Биосфера-2. К слову, Биосферой-1 создатели называли Землю.

РЕАЛИТИ-ШОУ ЗА СТЕКЛОМ

Спонсором проекта стал техасский миллиардер Эдвард Баас. После окончания Йельского университета он отправился “исследовать мир” и познакомился с группой энтузиастов, которая придерживалась своеобразной системы взглядов. Там фигурировали предчувствие конца света, ядерного апокалипсиса, а также идея биосферы Вернадского, как потенциальное убежище и последующая за этим Новая эра. Главный идеолог этой группы Джон Аллен считал, что “высшие формы жизни могут пережить разрушение цивилизации в специальных замкнутых биосферах - маленьких копиях Земли.” Сотни таких убежищ, устроенных в горных пещерах, могут вернуть полноценную жизнь «обратно в земную среду» после апокалипсиса, утверждал Аллен.

Так что “Биосфера-2” была своего рода многофункциональным объектом. С одной стороны это прообраз будущей марсианской колонии - попытка понять смогут ли люди выжить в условиях замкнутой экосистемы. С другой стороны возможность создать типовое убежище, где граждане, озабоченные концом света, могли бы переждать это мероприятие. Наконец это был научный и образовательный Диснейленд, который по задумке миллиардера должен был приносить доход. Собственно говоря, “Биосфера-2 могла превратится в культовый туристический объект: за первые шесть месяцев ее посетили 159 тысяч туристов. Сквозь стекла циклопической оранжереи они наблюдали как 8 современных робинзонов осваивают райский сад, на создание которого ушло в общей сложности 200 миллионов долларов.

По идее Биосфера-2 должна быть полностью самодостаточной: растения самостоятельно вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, поддерживая состав земной атмосферы

По идее Биосфера-2 должна быть полностью самодостаточной: растения самостоятельно вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, поддерживая состав земной атмосферы

Фото: EAST NEWS

ИЗ ДОСЬЕ “КП”

Что представляла собой Биосфера-2?

1. Восьмиэтажное сооружение из стекла и стали было поделено на семь зон-павильонов:

- Миниатюрный тропический лес (1900 квадратных метров)

- Саванна (1300 кв.м)

- Пустыня (1400 кв.м)

- Мангровые заросли (450 кв.м)

- Океан с коралловым рифом (850 кв.м)

- Участок интенсивного сельского хозяйства (2500 кв.м)

- Зона обитания экипажа, включая каюты, кухню, столовую, лаборатории и мастерские.

2. Микромир заселили 3800 видами растений и животных. По идее Биосфера-2 должна быть полностью самодостаточной: растения самостоятельно вырабатывают кислород и поглощают углекислый газ, поддерживая состав земной атмосферы (конструкция была воздухонепроницаемой).

3. Колонисты должны были сами обеспечивать себя продуктами питания. Они выращивали бананы, папайю, сладкий картофель, свеклу, морковь, арахис, фасоль и бобовые культуры, рис и пшеницу… На животноводческой ферме обитали: 4 козы и 1 козел; 35 кур-несушек и 3 петуха; 2 свиноматки и 1 кабан. Кроме того, колонисты разводили неприхотливую рыбу тилапию.

4. Чтобы воссоздать обстановку далеких планет в оранжерее были установлены стекла, которые пропускали 50 процентов солнечного света. Связь с внешним миром осуществлялась только посредством компьютера.

Спустя два года жизни в полной изоляции райский сад превратился в мышеловку

Спустя два года жизни в полной изоляции райский сад превратился в мышеловку

Фото: EAST NEWS

ЗАМЫСЕЛ ТВОРЦА ПОВТОРИТЬ НЕВОЗМОЖНО

26 сентября 1991 года колонисты с утра последний раз подкрепились на Большой Земле, их завтрак состоял из молока, ветчины, яичницы и хлеба с маслом (они еще долго вспоминали этот последний сытный завтрак). Затем в эффектных красных комбинезонах (сшиты бывшей портнихой Мерилин Монро) сделали ручкой фотографам и телекамерам. А потом началась удивительная эпопея, в полностью изолированном микромире, которая длилась ровно два года.

— Только тут я впервые осознала, что являюсь частью биосферы, — рассказывала Джейн Пойнтер. — Мы чувствовали очень сильную связь с окружающим миром. Углекислый газ, который я выдыхала, поглощали листья батата. И углерод из этого батата снова становился частью меня. Можно сказать, я ела один и тот же углерод раз за разом. По-сути, я ела саму себя.

Поначалу все шло хорошо. В течении трех месяцев до прибытия колонистов, в рамках подготовки к миссии, пахотный участок Биосферы-2 обрабатывался профессиональными агрономами. Расчеты демонстрировали, что производительность высокотехнологичной фермы Биосферы-2 должна более чем в 5 раз превышать показатели наиболее эффективных аграрных предприятий Индонезии, Южного Китая и Бангладеш.

Но на деле что-то пошло не так. Колибри и пчелы погибли, оставив сельскохозяйственные культуры неопыленными. Посевы атаковали необычайно расплодившиеся черви и клещи. Когда подошло время сбора первого урожая выяснилось, что запаса продуктов хватит, чтобы обеспечить только 83 процента ежедневного рациона. В пересчете на одного едока получалось 1750 калорий в день. Учитывая, что колонисты ежедневно занимались на ферме тяжелым физическим трудом им необходимо потреблять в районе 2300 - 2700 калорий.

На низкокалорийной диете из бобов, каши, свеклы, моркови и сладкого картофеля колонисты стали резко терять в весе. В течении первых 6 месяцев мужчины скинули в среднем 18% веса, женщины - 10% процентов. Кожа участников эксперимента стала оранжевой из-за избытка бета-каротина в их рационе.

МЫШАМ ЗДОРОВО, А ЧЕЛОВЕКУ - НЕ ОЧЕНЬ?

- Мы голодали и для многих это был огромный шок, — вспоминала Салли Сильверстоун, специалист по сельскому хозяйству и продовольственным системам, — Наша команда это представители среднего и высшего класса, которые никогда за всю свою жизнь не испытывали недостатка в еде.

Далее случилось неслыханное: кто-то из представителей элиты общества проник в кладовку и похитил бананы. С тех пор склады продовольствия стали закрывать на замок. Часть колонистов настаивала на том, чтобы им оказали продовольственную помощь извне.

Но доктор команды Рой Уотфорд категорически отказывался эту помощь принять. Каждые два месяца он проводил полное медицинское обследование членов экипажа и находил, что основные показатели здоровья только улучшались: артериальное давление, уровень сахара и холестерина в крови снизились. Анализы демонстрировали улучшение обмена веществ и укрепление иммунной системы. Впрочем, Рой Уотфорд был одним из главных теоретиков идеи увеличения продолжительности жизни с помощью низкокалорийной диеты. Он сам много лет сидел на таких системах питания и, еще до Биосферы-2, был известен, как автор бестселлеров “120-летняя диета” и “Максимальная продолжительность жизни”.

Кстати, Уотфорд был харизматичным и разносторонним человеком. Еще во время учебы в медицинском колледже он на пару со своим другом-математиком заработал в казино около 42 тысяч долларов. Приятели вычисляли разбалансированный рулеточный стол, наблюдая за игрой других участников (на столах, которые вращались не идеально, выигрыш чаще выпадал на определенные сектора). Понятно, что такой человек, не мог упустить случая довести до конца эксперимент с лечебным голоданием. Впрочем, забегая вперед, самому 69-летнему врачу его система не очень сильно помогла продлить жизнь: через 10 лет после окончания эксперимента он умер от бокового амиотрофического склероза - болезни, которая погубила знаменитого физика Стивена Хокинга.

Лабораторные мыши Уотфорда, которых он сажал на низкокалорийную диету (50 процентов от потребностей) жили вдвое дольше. Но с людьми было сложнее. Голодание резко ухудшило моральный климат в команде. А вскоре дала о себе знать еще более страшная проблема.

Колонисты должны были сами обеспечивать себя продуктами питания

Колонисты должны были сами обеспечивать себя продуктами питания

Фото: EAST NEWS

НА ВОСЬМЕРЫХ ВСЕГО ОДНО ЛИШЬ ДЫХАНИЕ

Еще в первые месяцы датчики обнаружили, что содержание кислорода в воздухе снижается, а концентрация углекислого газа растет. Поначалу падение уровня кислорода - 0,5% в месяц - не чувствовалось. Но затем это превратилось в главную проблему. Попытки увеличить объем зеленой массы путем высаживания растений к результату не привели. Из-за недостатка солнца (стекла Биосферы-2 пропускали меньше света) листья растений становились маленькими, бледными и содержали меньше хлорофилла. Кроме того из-за отсутствия ветра, древесина делалась хрупкой, ломкой и периодически в тропической зоне (а это главные легкие Биосферы-2) с шумом рушились только выросшие деревья. Впоследствие оказалось, что кислород активно “ели” бетонные контрукции, образуя карбонат кальция.

Так или иначе, скорость поглощения кислорода людьми оказалась выше скорости фотосинтеза. Спустя 5 месяцев уровень кислорода снизился с 21 до 14,2% процентов. Такая концентрация газа наблюдается в горах на высоте 4080 метров. Люди стали испытывать удушье, особенно по ночам, когда выработка кислорода растениями прекращается. К вечному голоду добавилось ощущение усталости и апатии. В какой-то момент врач Рой Уотфорд поймал себя на том, что не в состоянии сложить в уме два двузначных числа. Только после этого было принято решение закачать внутрь купола дополнительный кислород.

НА МАРСЕ МЯСО НАПЕЧАТАЮТ БИОПРИНТЕРОМ

Проблемы жизни и смерти раскололи команду: одна группа из четырех человек во главе с Джейн Пойнтер (руководитель фермы, обеспечивала колонию продовольствием) полагала, что форсмажорные обстоятельства дают право экипажу запросить помощи извне. Оставшиеся члены команды во главе с Эбигейл Аллинг (океанолог, директор по научным исследованиям), ратовали за соблюдение чистоты эксперимента. В один прекрасный момент отношения накалились до такого предела, что Аллинг плюнула Пойнтер в лицо. Так директор по научным исследованиям отреагировала на демарш соперницы, которая вскрыла неприкосновенный запас продовольствия.

В итоге эксперимент удалось завершить до конца, но ценой условной гибели колонистов. Случись такая история на другой планете, помочь экипажу с едой и кислородом было бы некому.

В целом итоги эксперимента не слишком обнадеживают энтузиастов межпланетных путешествий. Даже на Земле при попытке воспроизвести в закрытом пространстве комфортные земные условия организаторы столкнулись с серьезными трудностями. Сейчас ученые не пытаются копировать замысел Творца, а идут другим путем. Они добились ощутимых успехов выращивания растения без почвы - с помощью гидропоники. Добывают питательные вещества из водорослей и печатают мясо на биопринтере. Питаться биомассой, может быть, не так вкусно, но зато калорий хватает.

- Насколько применима концепция закрытых биосферных систем к Марсу, еще предстоит решить, - говорил главный спонсор проекта Эдвард Баас. - Поскольку вы не можете до бесконечности возить на другую планету сталь и стекло, чтобы сделать что-то похоже на Биосферу-2. Но идея использования биологических систем для производства продуктов питания и постоянного повторного использования ваших материальных ресурсов - имеет смысл. Леонардо да Винчи выдвинул идею летательного аппарата. Когда столетия спустя братья Райт построили его, самолет был мало похож на плод фантазии Да Винчи. «Биосфера-2» может оказаться «Флаером» (так назывался первый самолет братьев Райт) с которого начнется эпоха биосферных систем жизнеобеспечения. А может выглядеть, как одна из тех нелепых конструкций, возникших на заре авиации, у которых 16 крыльев машут одновременно и над которыми так потешаются зрители ретро-фильмов.

ХРОНОЛОГИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА

— 26 сентября 1991 года — старт проекта.

— Ноябрь-декабрь 1991 года. Ученые обнаружили, что уровень кислорода в атмосфере начинает снижаться со скоростью 0,5% в месяц. Колонисты принялись интенсивно выращивать биомассу, чтобы поднять содержание кислорода в воздухе, но их усилия были тщетными.

— Январь 1992 года. Перед колонистами замаячил продовольственный кризис. Посевы риса оказались уничтожены вредителями. Шведский стол отменили, ввели пайки.

— Апрель-май 1992 года. В результате постоянных конфликтов команда разделилась на 2 враждующие группы. 4 человека во главе с Джейн Пойнтер настаивали на том, чтобы принять помощь извне. Другая половина экипажа была категорически против нарушения чистоты эксперимента.

— Ноябрь 1992 года. Страдающие от голода обитатели «Биосферы 2» вскрыли аварийные запасы продовольствия.

— К январю 1993 году уровень кислорода понизился с 21 до 14,2%. Люди стали испытывать сильное кислородное голодание. Руководство проекта приняло решение тайно закачать внутрь «Биосферы» 23 тонны кислорода.

— Май-июль 1993 года. Колонистам удалось вырастить хороший урожай общим весом более тонны. Это позволило увеличить калорийность рациона и люди частично компенсировали значительную потерю в весе, которая наблюдалась в первый год.

— 26 сентября 1993 года — окончание эксперимента.