Cum Să Supraviețuiești De Pe Pământ

Cuprins:

Video: Cum Să Supraviețuiești De Pe Pământ

Video: Cum Să Supraviețuiești De Pe Pământ
Video: Cum Să Supraviețuiești În Cazul Unor Dezastre Naturale (10 Situații) 2024, Martie
Cum Să Supraviețuiești De Pe Pământ
Cum Să Supraviețuiești De Pe Pământ
Anonim
Cum să supraviețuiești în afara Pământului - biosferă, colonizare
Cum să supraviețuiești în afara Pământului - biosferă, colonizare

Când, în sfârșit, vor rămâne urmele noastre pe cărările prăfuite ale planetelor îndepărtate? Omenirea pregătește persistent un răspuns la această întrebare, efectuează cercetări la scară largă și creează tehnologii pentru dezvoltarea altor lumi.

Cuvintele lui Konstantin Ciolkovski, spuse în urmă cu mai bine de un secol, „Omenirea nu va rămâne veșnic pe Pământ …” abia încep să se împlinească. Până în prezent, o persoană a reușit să se îndepărteze de planeta sa natală doar la distanța orbitei lunare, dar chiar și pe orbite inferioare, tehnologiile moderne nu pot asigura un zbor complet echipat cu autonomie de peste 3-4 luni: după acest timp, echipajul navei spațiale va avea cu siguranță nevoie de consumabile livrate de pe Pământ.

Încă nu este posibil să se organizeze o nutriție adecvată, alimentarea cu apă, o alimentare constantă cu oxigen și utilizarea eficientă a deșeurilor izolate de biosfera pământului.

În această etapă, răspunsul la întrebarea „Cum să supraviețuiești în spațiul profund?” sună așa: „ia cu tine” o anumită parte minimă necesară a acestei biosfere, „forțând-o” să funcționeze în condiții de gravitație redusă, spații restrânse mici și un exces de radiații cu energie ridicată.

Din păcate, toate încercările de a implementa un astfel de ciclu închis, chiar și în condiții mai „ușoare” de teren, nu pot fi numite reușite. Cel mai faimos dintre acestea este, fără îndoială, proiectul american „Biosphere-2”, realizat de Space Biosphere Ventures (finanțat în principal de miliardarul Edward Bass).

Soarta „Biosferei”

În vara anului 1991, într-o zonă deșertică din apropierea orașului Oracle (Arizona), a fost finalizată construcția unei structuri la scară largă, care a inclus o imensă structură sticlă-metalică, care acoperea o suprafață de 1,27 hectare.

Imagine
Imagine

Împreună cu clădirile auxiliare, era un sistem etanș cu un volum de 203.760 m3. O serie de biomi au fost modelate în acest volum: pădure tropicală, savană, tufiș rigid mediteranean, deșert, mlaștină de apă dulce și sărată (mangrove) și chiar un mini-ocean cu recife de corali vii.

MARS-500

În pregătirea unui zbor cu echipaj către Marte, specialiștii ruși au lansat un experiment pe scară largă „Mars-500”. Scopul principal al proiectului este studierea particularităților coexistenței a șase persoane într-o cameră izolată pentru o lungă perioadă de timp în condiții de comunicare limitată cu Pământul. Complexul Mars-500 nu a fost un sistem închis biologic; sarcina de investigare a posibilității de autosuficiență a echipajului nu a fost pusă mult timp. Experimentul a durat 519 zile - din 3 iunie 2010 până în 4 noiembrie 2011.

Adevărat, „reprezentarea” lor relativă era foarte diferită de cea reală - în special, oceanul a constituit mai puțin de o treime din „Biosferă”, în timp ce pe Pământ spațiile de apă ocupă 71% din suprafață. Toată această biodiversitate a fost „populată” cu aproape patru mii de specii de animale, plante și microorganisme.

Compoziția speciilor lor a fost selectată astfel încât să simuleze cel mai bine circulația biosferică a substanțelor, inclusiv producerea și descompunerea materiei organice (inclusiv descompunerea naturală a deșeurilor umane). Compresoarele gigantice au ajustat presiunea internă pentru a se potrivi cu presiunea externă, minimizând scurgerile de aer.

La 26 septembrie 1991, opt persoane - patru bărbați și patru femei - au devenit parte a biosferei artificiale. Aceștia urmau să petreacă exact doi ani în deplină izolare de lumea exterioară (având totuși posibilitatea de a comunica cu el la telefon). Ca hrană, au trebuit să folosească alți locuitori ai „Biosferei-2” - pește, creveți, capre, pui și porci, precum și legume și fructe cultivate în zone special amenajate.

S-a presupus că complexul ar funcționa autonom, deoarece avea toate condițiile pentru circulația normală a substanțelor. Lumina soarelui, potrivit oamenilor de știință, ar fi trebuit să fie suficientă pentru reproducerea oxigenului de către plante ca urmare a fotosintezei, viermilor și microorganismelor furnizate procesarea deșeurilor, insectele - polenizarea plantelor etc. Circulația și purificarea apei s-a efectuat grație funcționării jaluzelelor care reglează iluminarea solară, care a provocat curenți de convecție a aerului cald, care au contribuit la evaporarea de la suprafața „oceanului”.

Condensând, umezeala a scăzut sub formă de ploaie peste „pădurea tropicală”. De acolo, a pătruns în „mlaștini” și a pătruns din nou în „ocean” prin filtrele de sol. În procesul de fotosinteză, dioxidul de carbon eliberat în timpul respirației a fost absorbit și, teoretic, conținutul necesar de oxigen din aer ar fi trebuit să fie menținut. Cu toate acestea, atât participanții direcți la experiment, cât și liderii săi „din afară” ar putea interfera într-o anumită măsură în funcționarea sistemelor de susținere a vieții.

Imagine
Imagine

Toate deșeurile au fost descompuse prin metode biologice, oferind nutriție plantelor, dintre care unele, la rândul lor, au servit drept hrană pentru oameni, pești și animale domestice. Utilizarea substanțelor chimice toxice (insecticide și pesticide) a fost complet exclusă. Combaterea dăunătorilor a fost efectuată prin metode „naturale” - au fost colectate și distruse manual sau au crescut dușmanii lor naturali.

De asemenea, nu a fost permisă utilizarea surselor de energie care poluează mediul, cum ar fi flăcările deschise. Panourile solare furnizau energie pentru gătit, iluminat și alimentarea echipamentelor.

Se părea că totul a fost luat în considerare și s-a construit o lume ideală … totuși, problemele nu au întârziat să apară. Biosfera-2 s-a dovedit a fi supra-populată. Oamenii nu aveau suficiente alimente bogate în calorii - trebuiau să planteze niște banane și papaya în „junglă”, să compacteze plantarea cerealelor fără a crește suprafața și să introducă distribuția alimentelor.

Peste „deșertul” de pe acoperișul de sticlă dimineața, apa s-a condensat și a căzut ploaie. Era imposibil să-l elimini, așa că deșertul s-a „transformat” treptat într-o stepă. Câteva luni mai târziu, coroanele multor copaci au început să se spargă sub propria lor greutate: s-a dovedit că pentru formarea normală a lemnului, un factor atât de nesemnificativ precum vântul este extrem de necesar.

Grădină de legume ucrainene pe orbită

Primul cosmonaut al Ucrainei independente, Leonid Kadenyuk, s-a angajat în cercetări în domeniul biologiei spațiale în timpul zborului său pe naveta Columbia. Acestea au inclus, în special, experimente privind polenizarea artificială a germenilor de soia și de rapiță pentru a obține semințe cu greutate zero. Aceste studii au avut un scop practic: echipajele navelor spațiale interplanetare care zboară către planete îndepărtate vor avea cu siguranță nevoie de „grădini spațiale” care să le ofere astronauților hrană și oxigen.

O reproducere rapidă, necontrolată, a insectelor și microorganismelor, absorbind activ oxigenul, a început foarte repede. Conținutul său în aer a scăzut la 14% (la norma de 21%) - aceasta corespunde presiunii parțiale la o altitudine de 4080 m deasupra nivelului mării. Drept urmare, starea de sănătate a locuitorilor din „Biosfera-2” s-a înrăutățit, iar capacitatea lor de lucru a scăzut considerabil. Una dintre femei și-a tăiat degetul în timp ce lucra la utilaje agricole. Nu a fost posibil să-l coase pe cont propriu, iar victima a trebuit să fie evacuată „în lumea mare”.

Mai târziu, „puritatea experimentului” a fost complet încălcată: datorită fenomenului climatic excesiv activat „El Niño”, cerul peste Arizona a fost acoperit cu nori mult mai des decât era de așteptat și nu a existat suficientă lumină solară pentru a reproduce oxigenul în timpul fotosintezei..

Pentru a evita consecințe grave, Edward Base a decis să înceapă să pompeze acest gaz sub cupolă din exterior. În total, mai mult de 20 de tone au trebuit pompate. Între timp, „experimentalii”, pe lângă ocupațiile lor principale, au exterminat puternic gândaci și furnici crescute excesiv (în principal pur și simplu au apăsat - nu au putut găsi aceste insecte printre locuitorii „Biosferei”).

Destul de repede, echipa s-a împărțit în două grupuri opuse, dintre care unul a cerut încetarea imediată a experimentului, iar cel de-al doilea a insistat că este necesar să se „țină până la capăt”. Întrucât dorința de a „rezista” a fost împărtășită de conducerea proiectului, ambele grupuri au fost forțate să coexiste sub un singur acoperiș până la 26 septembrie 1993, când șapte locuitori slabi și epuizați ai „paradisului pământesc” au părăsit-o în cele din urmă. Dar chiar și 20 de ani mai târziu, reprezentanții diferitelor grupuri evită cu sârguință întâlnirile și orice altă comunicare.

Oamenii de știință nu au vrut să abandoneze complexul unic, prin urmare, deja la sfârșitul anului 1993, a început restaurarea acestuia: timp de doi ani de experiment, proiectarea „Biosphere-2” și multe dintre sistemele sale au fost serios uzate. La 6 martie 1994, domul a primit șapte noi „rezidenți”, inclusiv o femeie. Ținând cont de experiența predecesorilor lor, cinci dintre ei au reușit să petreacă șase luni într-un sistem închis - până la 6 septembrie (deși inițial a fost anunțat un experiment de zece luni) - și au reușit să organizeze autosuficiența alimentară, dar problemele cu reproducerea necontrolată a microbilor și insectelor nu au putut fi rezolvate.

5 aprilie 1994 Abigail Elling și Mark Van Thillo (Abigail Ailing, Mark Van Thillo) - doi participanți la primul experiment - au reușit să deschidă un ecluză și trei uși de ieșire de urgență, rupând etanșeitatea complexului timp de un sfert de oră. De asemenea, au spart cinci panouri de acoperiș din sticlă. Elling și-a explicat actul prin faptul că dorea să ofere oamenilor din interior alegerea dintre libertate și „închisoare”.

La 1 iunie 1994, Space Biospheres Ventures a încetat oficial să mai existe, transferând toate afacerile (inclusiv al doilea experiment) către o echipă temporară de management angajată de Decisions Investment Co.

La mijlocul anului 1996, după ce managementul „Biosferei” a fost transferat la Universitatea Columbia (New York City), oamenii de știință au lansat un nou experiment, de această dată fără participarea oamenilor. Ei aveau să afle dacă randamentul crește cu adevărat odată cu creșterea procentului de dioxid de carbon (și în ce măsură), ce se întâmplă cu dioxidul de carbon în exces și unde se acumulează și, de asemenea, dacă este posibil un proces invers catastrofal cu un proces necontrolat creșterea conținutului de CO2 în atmosferă. Nu a fost posibil să obținem răspunsuri clare la oricare dintre aceste întrebări.

Mult timp, complexul științific a fost folosit pentru practica studenților, iar în 2005 a fost scos la vânzare. Cumpărătorul a fost găsit abia în vara anului 2007. A fost Ranching & Development, care intenționa să construiască un hotel și un complex educațional în apropiere, iar Biosphere-2 în sine urma să devină o atracție turistică accesibilă publicului. Pe 26 iulie 2007, laboratorul unic a fost transferat la dispoziția Universității din Arizona.

… Pe unul dintre pereții interiori ai "Biosferei" există încă câteva rânduri scrise de unul dintre participanții la prima misiune: "Numai aici am simțit cât de dependenți de natura din jur. Dacă nu sunt copaci, nu vom mai avea ce respira; dacă apa este poluată, nu vom avea nimic de băut ". Această înțelepciune câștigată cu greu este poate cel mai important rezultat al unui experiment ambițios.

Proiect BIOS

Cercetarea posibilității de a crea sisteme biofizice stabile de biosinteză continuă a început la scurt timp după primele zboruri spațiale cu echipaj. Una dintre cele mai interesante și de succes lucrări în această direcție a fost proiectul BIOS, care a fost lansat de angajații Institutului de Biofizică Krasnoyarsk (URSS, acum Federația Rusă). Acolo, au fost dezvoltate sisteme de susținere a vieții pentru șederea omului în spațiu, în condiții extreme de latitudini polare, deșerturi, zone montane, sub apă.

În 1964, în sistemul BIOS-1, a fost implementat un sistem de susținere a vieții uman-chlorella cu două legături, închis în ceea ce privește schimbul de gaze. Algele au absorbit dioxidul de carbon și au produs oxigen, dar nu au putut fi utilizate pentru hrană.

În complexul BIOS-2, care a început să fie creat în 1965, pe lângă alge, au fost implicate plante superioare - grâu, legume. În 1968, primele experimente au fost efectuate în sistemul cu trei legături „om - microalge - plante superioare”. A ajuns la 85% reutilizarea apei. Pe baza acestor experimente a fost creat BIOS-3 - un sistem ecologic închis de susținere a vieții umane cu control autonom.

Schema schimbului de gaze și apă în complexul experimental „Bios-3”. Traseele de gaz sunt prezentate cu linii portocalii, apă - neagră. Săgețile albastre arată direcția de deplasare. Literele indică: B - cultivatoare de alge chlorella, G - suflant de gaze, U - filtru de cărbune, C - colectoare de apă uzată în bucătărie și toaletă, Q - colector de colectare a condensului de umiditate în fitotron, D - rezervor pentru fierberea și stocarea apei menajere, M - urină colectoare, F - unitate pentru tratamentul terțiar de sorbție a apei potabile.

Imagine
Imagine

Construcția complexului BIOS-3 a fost finalizată în 1972. În subsolul Institutului de Biofizică din Krasnoyarsk Academgorodok, a fost construită o cameră închisă cu dimensiunile de 14x9x2,5 m și un volum de aproximativ 315 m3. Acesta a fost împărțit în 4 compartimente egale, dintre care două au fost ocupate de fitotroni pentru plantele în creștere, unul de cultivatori microalgi, iar ultimul a fost un bloc de locuit cu cabine de echipaj, echipament de uz casnic și auxiliar. Compartimentele erau conectate prin uși etanșe.

Pe baza BIOS-Z, au fost efectuate 10 experimente cu echipaje de una până la trei persoane. Cea mai lungă dintre ele a durat 180 de zile (1972-1973). A fost posibil să se realizeze o „închidere” completă a sistemului de gaze și apă, nevoile echipajului de hrană fiind satisfăcute cu 80% în detrimentul resurselor interne. Inginerul Nikolai Bugreev a locuit în complex cel mai mult timp (13 luni în total).

În sere în condiții de iluminare artificială, au fost cultivate soiuri speciale de grâu, soia, salată verde, chufa (culturi oleaginoase din Asia Centrală), morcovi, ridichi, sfeclă, cartofi, castraveți, măcriș, varză, mărar și ceapă. Grâul pitic, crescut de profesorul G. M. Lisovsky, a scurtat tulpinile, ceea ce a făcut posibilă reducerea cantității de deșeuri. Conserve cu produse de origine animală au fost folosite și pentru hrană.

La sfârșitul anilor 80, experimentele în BIOS-Z au fost oprite temporar.

În 1991, Centrul Internațional pentru Sisteme Ecologice Închise a fost înființat sub conducerea academicianului I. I. Gitelzon, care a devenit o subdiviziune structurală a Institutului de Biofizică Krasnoyarsk al Filialei Siberiene a Academiei de Științe din Rusia. Scopul cercetării sale este de a crea prototipuri și modele de lucru ale ecosistemelor închise pentru susținerea vieții umane pe termen lung în condiții terestre și spațiale extreme pe baza studierii proceselor de circulație a substanțelor în biosfera Pământului.

Dezvoltarea unui nou model de biosistem a început la Krasnoyarsk în 2005 cu sprijinul Agenției Spațiale Europene. În prezent, în cadrul acestui proiect, se desfășoară cercetări în domeniul reciclării deșeurilor și cultivării plantelor în ecosisteme închise.

NASA proiectează biosisteme

Specialiștii NASA, desigur, nu au putut sta departe de dezvoltarea biosistemelor închise, care ar putea fi folosite ulterior pentru a sprijini echipajele stațiilor spațiale și ale navelor spațiale interplanetare. Realizările lor în acest domeniu sunt mult mai mici, dar au un succes comercial tangibil.

Vorbim despre un modul biologic numit Ecosfera, care este o acvariu cu bile de sticlă sigilate cu un diametru de 10-20 cm, umplut cu apă de mare cu o mică bulă de aer și „populat” cu mai mulți creveți Halocaridina rubra, bucăți de coral, verde alge și bacterii care descompun funcțiile vitale ale alimentelor creveților. În partea de jos a acvariului, mai degrabă din motive estetice, se toarnă ceva nisip și scoici.

Conform asigurărilor producătorilor, întreaga lume trebuia să fie complet autonomă pentru o perioadă nelimitată - avea nevoie doar de lumina soarelui și menținerea unei temperaturi mai mult sau mai puțin constante. Crevetii s-au înmulțit și au murit, însă, fără a depăși cantitatea pe care resursele disponibile ar putea să o „hrănească”. Ecosfera a devenit imediat incredibil de populară.

Imagine
Imagine

Este adevărat, în curând a devenit clar că „eternitatea” sa a fost de doar 2-3 ani, după care echilibrul biologic din interiorul acvariului a fost perturbat și locuitorii acestuia au murit. Cu toate acestea, acvariile ermetice sunt încă populare - la urma urmei, fiecare civilizație are propriul "termen de valabilitate" și chiar și doi ani după standardele unui creveți nu este de fapt atât de rău.

„Furnicar spațial” pe masa ta

Furnicile sunt creaturi uimitoare. Se găsesc în aproape toate zonele naturale (cu excepția deșerturilor arctice). Strămoșii lor antici, puțin diferiți de reprezentanții moderni ai acestei familii, au trăit pe Pământ în urmă cu peste 100 de milioane de ani, dovadă fiind rămășițele lor găsite în nămol pietrificat. Este foarte probabil ca și atunci să aibă abilitățile unei „comunități colective” și să fie împărțite în „caste” - furnici muncitoare, războinici, vânători etc.

Imagine
Imagine

Există doar peste 12,5 mii de specii clasificate de furnici. Numărul total al acestor insecte pe Pământ poate ajunge la un patrilion (un milion de miliarde sau 1015). Cu o masă medie de un specimen de aproximativ 3 mg, biomasa lor totală se dovedește a fi doar cu un ordin de mărime mai mic decât biomasa omenirii, în timp ce există aproximativ sute de mii de furnici per persoană. Este evident că o familie atât de mare de viețuitoare este unul dintre cele mai importante elemente ale biosferei. Prin urmare, mirmecologii (mirmecologia este o ramură a entomologiei care studiază furnicile) sunt implicați activ în majoritatea studiilor privind crearea ecosistemelor închise.

Partea principală a vieții furnicilor are loc în adăposturi subterane sau în alte adăposturi greu accesibile, unde este extrem de dificil să le observi. Oamenii de știință au depus mult efort pentru a rezolva această problemă. Cea mai simplă versiune a „observatorului furnicilor” poate fi considerată un furnicar artificial din două panouri transparente din sticlă (plastic) și umplutură de nisip între ele. Observațiile sunt efectuate în lumină slabă sau în raze infraroșii.

Deoarece nisipul este opac, într-un astfel de furnicar puteți vedea doar tunelurile direct adiacente peretelui de sticlă. În plus, acest design este foarte puțin transportabil - chiar și cu o ușoară scuturare, pasajele aliniate de furnici se prăbușesc și se prăbușesc. Prin urmare, pentru a experimenta cu navele spațiale ale navetei spațiale, angajații NASA au trebuit să proiecteze un habitat în care furnicile să poată trăi și să construiască tuneluri care să poată rezista efectelor schimbărilor bruște ale gravitației.

Concept pentru proiectul Mars One

Imagine
Imagine

Pentru aceasta, a fost dezvoltat un material de umplutură de tip jeleu, potrivit pentru furnici care să locuiască în el și să construiască tuneluri. El le servește și ca sursă de hrană. Această tehnologie a fost utilizată pentru construirea „furnicarului” de birou Antquarium, care oferă tuturor iubitorilor de animale sălbatice o ocazie rară de a observa viața fascinantă a acestor insecte.

Antquarium nu este un ecosistem închis, dar aprovizionarea cu apă și substanțe nutritive (altele decât aerul) este limitată. Probabilitatea ca bacteriile patogene și paraziții furnicilor să intre acolo sunt, de asemenea, reduse la minimum. Prin urmare, un „furnicar transparent” poate susține viața locuitorilor săi pentru o perioadă destul de lungă de timp - cu condiția respectării condițiilor de lumină și temperatură specificate în instrucțiuni.

Recomandat: