Marciano soviético
Cómo en Krasnoyarsk creó la primera instalación en el mundo para la supervivencia autónoma en el espacio
En la película Marciano, el héroe tuvo que esperar a que la próxima expedición llegara al planeta rojo con un pequeño suministro de agua, comida y aire. El cine estadounidense intentó descubrir cómo hacerlo, y los científicos soviéticos decidieron una tarea similar antes de crear un libro sobre la supervivencia en Marte por Andy Weier.
Hace medio siglo, se creó una instalación en el Instituto de Física Krasnoyarsk de la Rama Siberiana de la Academia Rusa de Ciencias, que ayudaría al cosmonauta a sobrevivir en cualquier planeta sin ningún problema especial y ayuda externa. El revolucionario, incomparable en el mundo, el sistema de suministro de circuito cerrado BIOS-3 proporcionó casi por completo a las personas dentro de él con agua, oxígeno y alimentos. Bastaba llevar consigo un stock muy pequeño, y luego todo el sistema lo producía y limpiaba.
"Russian Planet" descubrió cómo los científicos siberianos lograron adelantarse a su tiempo y sus colegas.
Respirar con algas
"Los primeros experimentos sobre la creación de sistemas de soporte vital autónomos cerrados comenzaron en Krasnoyarsk al final de 1960", dice Egor Zadereev, Ph.D en Ciencias Biológicas, Ph.D en Biología, Rama Siberiana de la Academia de Ciencias de Rusia, al corresponsal de RP. - Los científicos han descubierto que para que dos personas vivan un año, necesitan aproximadamente 300 kg de oxígeno, 2,5 toneladas de agua y 400 kg de alimentos. Al mismo tiempo, durante el mismo período, emitirán 350 kg de dióxido de carbono y una tonelada de desechos que deben reciclarse. Quedaba entender cómo proporcionarles todo esto en un entorno aislado del mundo exterior.
Los expertos realizaron experimentos y confirmaron la hipótesis de que el potencial de desarrollo de un organismo vivo es mayor que las posibilidades realizables. Cuando se colocó la alga clorella unicelular en condiciones ideales, comenzó a crecer mucho más rápido y a producir más oxígeno que en el entorno natural, así como a procesar más activamente el dióxido de carbono.
Las algas en un tanque pequeño eran suficientes para que una persona respire normalmente todo el día, colocando su cara en un agujero especial que no permite que el aire fluya hacia afuera. Así que en 1964, crearon un sistema con un ciclo de reproducción cerrado de oxígeno "BIOS-1", que ayudó a una persona a respirar en un espacio sin aire, por ejemplo, en el espacio. Luego, los científicos pudieron aumentar el tiempo que pasaban en una habitación cerrada desde las horas 12 hasta las 30. Más tarde, el intercambio de agua también se cerró, lo que hizo posible llevar a cabo una experiencia diaria de 45.
Sin embargo, las algas eran útiles solo para proporcionar a los humanos oxígeno y eliminar el dióxido de carbono. Si no hay otras plantas en el espacio cerrado, también tendremos que alimentarnos de algas. Puede ser suficiente para el cuerpo humano, pero mantener la salud mental en una dieta así sería problemático.
En 1966, los científicos lanzaron experimentos con verduras y cereales y, como resultado, construyeron la instalación "BIOS-2". Resultó que si el mismo trigo crea condiciones ideales para el crecimiento, sin fluctuaciones de temperatura, clima cambiante, malas hierbas, producirá seis veces al año y varias veces más que en condiciones naturales. En el camino, los investigadores determinaron cuánto trigo se debe sembrar para alimentar a una persona.
Bionauta en el bunker.
"Cuando Sergei Korolev, el fundador de la cosmonauta rusa, se enteró de los experimentos realizados en el Instituto de Física del SB RAS, se interesó por ellos y se reunió con el fundador y director del Instituto Krasnoyarsk, el académico Leonid Kirensky", continúa Yegor Zadereev. - A pedido personal de la Reina, que necesitaba un sistema de soporte vital autónomo para la estación en la Luna, se asignaron fondos para continuar la investigación. Han permitido en un tiempo récord, en tan solo siete años, crear un ecosistema artificial "BIOS-3".
Los biofísicos de Krasnoyarsk recibieron grandes cantidades de dinero para esos tiempos: 1 millones de rublos. Con estos fondos, para el año 1972 construyeron un búnker especial con paredes de acero inoxidable, aislado del mundo exterior, cuyo volumen total era un cubo 315. m, y el área - 14х9х2,5 m.
El búnker fue diseñado para permanecer en él tres personas y se divide en cuatro partes. En uno había cabañas residenciales con camas, una cocina-comedor, un baño y un área de trabajo, un taller-laboratorio con equipos para procesar la cosecha, eliminar la biomasa no comestible, así como sistemas para la purificación de agua y aire. Las otras tres partes estaban destinadas a plantas. Las algas crecieron en un espacio cerrado y bajo luz artificial, así como una selección de variedades de soja, lechuga, pepinos, rábanos, zanahorias, remolachas, eneldo, repollo, papas, cebollas. Regenaron agua y oxígeno, y también proporcionaron a los "bionauts" todos los nutrientes, vitaminas y oligoelementos necesarios para su existencia. El trigo enano con un tallo muy corto, criado especialmente por el criador de Krasnoyarsk Heinrich Lisovsky, también creció allí: la parte no comestible de la oreja era mínima y había poco desperdicio. Ella dio un cultivo en 200 - 300 centners por hectárea. Y la hierba chufa de Asia Central proporcionó a las personas aceite vegetal.
Para que las personas que se encontraban dentro de "BIOS" pudieran comunicarse con el mundo exterior, a un búnker cerrado se le proporcionó un televisor y un teléfono. Se instaló un sistema de refrigeración y suministro de energía.
"Al comienzo de 1970, tres voluntarios de entre los empleados vivieron en el búnker por primera vez durante seis meses: días de 180, de diciembre 24 a 1972 del año en junio 22 de 1973 del año", dice Yegor Zadereyev. - Todo el oxígeno que respiraron proporcionó las plantas que cultivaron. Ellos reciclaron dióxido de carbono. Inicialmente, el suministro de agua disponible se procesó y se purificó para reutilizarlo.
Hay una sesión de la siguiente conexión con los probadores en la instalación de BIOS-3. Probador conectado V.V. Terek (en el ojo de buey), foto 1973 del año. Foto: photo.kirensky.ru
Los participantes en el experimento comieron vegetales cultivados solos, recolectaron y molieron trigo y hornearon en él. Así que recibieron 300 gramos de pan y 400 gramos de verduras por día. La proteína animal "bionavtov" proporciona reservas de carne enlatada y liofilizada. Las observaciones médicas realizadas de forma constante demostraron que una dieta de este tipo, así como el agua y el aire procesados y purificados no afectaban negativamente la salud de los voluntarios.
El experimento duró sólo seis meses. Quedó claro que no tenía sentido continuar: el sistema de soporte de vida de ciclo cerrado creado en BIOS funcionaba perfectamente. El transportador creado artificialmente para la producción de agua, oxígeno y alimentos no falla. Por supuesto, sujeto a la recepción de una gran cantidad de electricidad del exterior, pero este problema en el espacio o en cualquiera de los planetas se resuelve fácilmente con la ayuda de una planta de energía nuclear o paneles solares.
Año detrás de la puerta hermética.
En la estación "BIOS-3", simulando un asentamiento extraterrestre, se llevaron a cabo experimentos de 10 sobre supervivencia autónoma. A ellos asistieron tripulaciones de una a tres personas. El ingeniero Nikolai Bugreev vivió más tiempo que el resto de los "bionavts" en "BIOS-3", un total de 13 meses.
En 1968, el desarrollo de Krasnoyarsk fue considerado en el XIX Congreso de la Federación Internacional de Astronáutica como uno de los posibles prototipos del sistema biológico para proporcionar vida humana en la nueva etapa de la exploración espacial, durante largas expediciones. Esto se ha convertido en un reconocimiento mundial de los logros de los biofísicos siberianos.
Los científicos tuvieron que resolver otro problema fundamental: cómo proporcionar a las personas en un espacio reducido no solo alimentos para plantas, sino también alimentos con proteínas. Uno de los creadores del académico "BIOS-3", Joseph Gitelzon, propuso una idea revolucionaria para esos tiempos: utilizar para este propósito plantas modificadas genéticamente que producirán la proteína animal deseada. Los problemas de la utilización natural de la biomasa vegetal y el retorno de la sal excretada del cuerpo humano al sistema de intercambio de masas dentro del sistema también permanecieron sin resolver.
Los científicos decidieron repetir un experimento exitoso en la Tierra en el espacio. El Instituto Krasnoyarsk comenzó a preparar los primeros contenedores para el cultivo de plantas en gravedad cero, pero luego estalló la perestroika. Debido a la falta total de fondos, se tuvo que detener la investigación única que no tenía análogos en el mundo en ese momento y se conservó BIOS-3.
De izquierda a derecha: los participantes del experimento 6 del mes en BIOS-3: M.P. Shilenko, V.V. Tereskikh, N.I. Petrov, foto año 1973. Foto: photo.kirensky.ru
Arca en el desierto
Solo 15 años después, en 1985, se hizo un intento en los Estados Unidos para realizar un experimento similar.
Con el dinero del multimillonario Ed Bass en Arizona, construyeron una base gigante "Biosphere-2" de cúpulas herméticas, que ocupaban un área de 12 de mil metros cuadrados. m. En este vasto territorio, los científicos han reproducido paisajes terrestres: desierto, bosque tropical, sabana, incluso un pequeño océano con un arrecife de coral, plantaron plantas y trajeron cientos de especies de animales. Se asumió que todo esto crecerá y se multiplicará por sí mismo y proporcionará a los participantes voluntarios en el experimento todo lo necesario para la vida.
"Sin embargo, pronto quedó claro que había una falta crítica de oxígeno, tuve que abrir las ventanas para que el aire entrara desde el exterior", dice Sergei Olenin, miembro correspondiente de la Academia de Ciencias de Rusia. - Entonces las plantas empezaron a doler y morir, algunas especies de animales murieron. Una increíble cantidad de cucarachas y hormigas criadas. La comida no era suficiente, había que importarla del exterior. Dos años después, el experimento se suspendió, aunque los creadores de "Biosphere-2" esperaban que el ecosistema artificial pudiera sobrevivir de forma autónoma durante al menos 100 años.
Después del primer intento fallido, los investigadores estadounidenses hicieron cambios en el mundo artificial creado por ellos y lanzaron el segundo experimento en 2007. Sin embargo, fue despedido por otra razón: uno de los participantes en el nuevo equipo de voluntarios atacó a los demás durante una pelea. Después de eso, el inversionista perdió interés en el proyecto, y ahora este "Arca de Noé" en medio del desierto es visitado solo por turistas.
- El año pasado, otro experimento sobre supervivencia autónoma se llevó a cabo en China. Recibió el nombre "Moon Palace-1", - continúa Sergey Olenin. - Los científicos, que en realidad repitieron por completo la investigación de Krasnoyarsk, lograron proporcionar a los participantes todo el alimento necesario para el 75% debido al hecho de que la necesidad de proteínas fue satisfecha por los gusanos que cultivaron. Así que lograron vivir en modo desconectado durante tres meses.
Un mundo para la experimentación.
Ahora la Agencia Espacial Europea ha comenzado a mostrar interés en la investigación de Krasnoyarsk. Con el dinero recibido en forma de subvenciones, se están realizando pequeños experimentos en el Instituto de Biofísica de la SB RAS, se está comprando equipo moderno para el búnker, construido al final de 1960. Se crea un sustrato artificial similar al suelo para el cultivo de plantas. Se están llevando a cabo experimentos sobre la tecnología fisicoquímica de la descomposición de sustancias orgánicas en minerales, que pueden volver a la circulación en forma de sales para el crecimiento de las plantas. Se está estudiando el uso de caracoles terrestres para la producción de la proteína humana necesaria.
Sin embargo, la investigación a gran escala de fondos no es suficiente, esto requiere varias decenas de millones de dólares. Todo el mundo entiende que es necesario reanudar el trabajo en la creación de sistemas de soporte de vida cerrados, ya que sin ellos no se puede hablar de exploración espacial seria, pero todo depende de las finanzas. "BIOS-3" está vacío. Aunque este es el sistema experimental más exitoso que satisface plenamente las necesidades humanas de agua, aire y plantas a través de un ciclo biológico cerrado. Ya se podría usar, si aún no está en Marte u otros planetas, pero en la Tierra. Después de todo, se puede usar para reducir el daño ambiental que las personas causan inevitablemente cientos de veces, ya que BIOS-3 le permite consumir un mínimo de recursos y casi no produce residuos. Las casas con un ciclo cerrado reducirían drásticamente la carga sobre el medio ambiente y también podrían proporcionar a las personas todo lo que necesitan donde sea difícil o costoso obtenerlas, por ejemplo, en zonas árticas remotas, desiertos o montañas altas, bajo el agua.
- Otra versión del uso de "BIOS" - es realizar experimentos en él, que hasta ahora nadie en el mundo. Todos solo hablan sobre lo que sucederá si, por ejemplo, el nivel de metano en la atmósfera alcanza un nivel crítico. ¿Ocurrirá un desastre o no? Y en Krasnoyarsk puede que no discutan sobre esto, pero comprueben lo que sucede como resultado en un pequeño ecosistema cerrado, argumenta Sergey Olenin. - Y este es solo uno de los posibles experimentos que pueden no ser de gran importancia, sino de una importancia colosal para toda la humanidad. Puedes estudiar los procesos de circulación de sustancias en la biosfera de la Tierra y no solo ayudar a las personas a sobrevivir en otros planetas.
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