Достать из-под земли

    Чтобы выжить под землей, нужно в первую очередь создать замкнутую саморегулирующуюся экосистему: обеспечить в ней круговорот воды, кислорода, заселить ее растительностью и животными. Но если заботиться о состоянии подземной флоры – защищать ее от паразитов или стимулировать рост – можно с помощью химикатов, то следить за популяцией травоядных и хищников на столь ограниченной территории будет гораздо сложнее. Вероятно, в таком случае лучше сосредоточиться на бытовых нуждах, а не пытаться сохранить видовое разнообразие планеты – то есть отвести место на ферме только тем животным, которые представляют животноводческий интерес. Звучит достаточно просто!

Однако создать абсолютно автономный микромир, в котором может существовать человек, пока не удалось. Впрочем, несколько попыток все же предпринималось – некоторые с вполне научной целью, а некоторые в большей степени для эпатажа. К последним относится, к примеру, «Биосфера-2» – грандиозная задумка эколога Джона Аллена и миллиардера Эдварда Басса, воплощенная в жизнь в 1991 году в аризонской пустыне. Проект представлял собой полностью изолированную конструкцию площадью в 1,5 га, состоящую из нескольких павильонов, в которых были смоделированы различные экосистемы – тропический лес, миниатюрный океан, пустыня, саванна. Павильоны были абсолютно герметичны, а внутреннее давление в них регулировали «легкие» – огромные мембраны, выгибающиеся днем и сдувающиеся ночью. Гигантскую «теплицу» заселили растительностью и некоторыми видами животных, а потом запустили в нее восемь колонистов – четырех мужчин и четырех женщин – и закрыли двери на год. Больше похоже на реалити-шоу, чем на научный эксперимент, правда? Так оно впоследствии и вышло – деньги интересовали организаторов гораздо больше, чем состояние обитателей грандиозной лаборатории. Тем не менее, некоторые важные выводы за время проведения «Биосферы-2» сделать удалось. Опустим подробности о взаимоотношениях между членами команды – находящиеся в замкнутом пространстве люди испытывали определенные сложности, – и оставим только факты.

Главной проблемой стало скопление углекислого газа. Возможно, в этом была виновата конструкция куполов, но содержание кислорода в павильонах стремительно падало, и уже через год составляло 16 % при норме 20 %. Экспериментаторы надеялись на силу солнечных лучей, но тучи, время от времени затягивающие небо, уменьшали активность фотосинтеза в павильоне с джунглями, а значит и выработку кислорода (не говоря уже о том, что это снизило урожайность). Ситуацию с углекислым газом немного улучшал «океан», который поглощал его, но при этом кислотность воды неумолимо поднималась. Помимо проблем с кислородом возникли также перебои с пищей – расчеты, произведенные организаторами, позволяли накормить человека, ведущего сидячий образ жизни, но никак не активного фермера, да еще и в стрессовой ситуации, поэтому потребности людей в еде были обеспечены только на 80 %. Кроме того, под куполом царила абсолютно безветренная погода, поэтому деревья в «джунглях» стали крайне хрупкими и ломались под собственным весом, а в «пустыне» регулярно шел искусственный дождь из-за скапливающегося конденсата. В прудах, где плескалась рыба, забивались стоки, из-за дождя гнили растения, гибли животные саванны и джунглей, одни лишь тараканы и муравьи активно размножались и заполняли павильоны «Биосферы». Колонисты чувствовали себя все хуже и хуже, поэтому осенью 1992 года эксперимент пришлось прекратить.

Гораздо серьезнее и продуманнее с научной точки зрения был проект «БИОС-3», реализованный в красноярском Институте биофизики еще в 1972 году. Как видно из названия, это был уже третий эксперимент сибирских ученых, и в нем они попытались создать относительно длинную замкнутую цепочку «человек – микроводоросли – высшие растения». Герметичное помещение, построенное в подвале Института биофизики, занимало около 126 м² и разделялось на четыре зоны: в одной находились микроводоросли, в другой – жилой отсек для экипажа из трех человек, а в оставшихся двух росли овощи и пшеница, которая была специально выведена для этого эксперимента (стебель у нее был максимально коротким, чтобы уменьшить количество несъедобных отходов). В сравнении с «Биосферой-2» все было очень серьезно, да и результаты оказались куда более оптимистичными. Так как помещение, отведенное для эксперимента, было маленьким, в «БИОС-3» могли принять участие экипажи от 1 до 3 человек. Всего было проведено 10 экспериментов, самый долгий из которых длился 180 дней. Ученые смогли достигнуть практически абсолютной замкнутости системы по газу и воде, а автономности по еде – около 50 % (экипаж самостоятельно выращивал только растительную пищу, а белки люди получали из заранее запасенных консервов). В качестве микроводорослей были выбраны хлореллы – именно они обеспечивали помещение кислородом. Так как сооружение находилось под землей, настоящее солнце не создавало проблем, как в «Биосфере-2», зато затраты на электроэнергию, конечно, были колоссальные. Но так как предполагалось, что система сможет быть использована в космосе, где будет действовать ядерный реактор, это мало кого волновало. Естественно, после перестройки эксперимент был свернут, однако сейчас им вновь начали заниматься – вероятно, в связи с желанием человечества колонизировать Марс или хотя бы Луну.

Кстати, выращивание овощей без солнца и естественного полива вполне успешно практикуется уже сегодня. К примеру, компания Zero Carbon Food выращивает салат и прочую мелкую зелень на глубине 33 м – в бывших бомбоубежищах Лондона. Теплицы круглосуточно освещены энергоэффективными светодиодами, похожими на те, что используются на МКС. Кроме того, в процессе выращивания зелени не применяются пестициды, так как под землей нет насекомых, которые могут угрожать урожаю, а воды требуется на 70 % меньше, чем на поверхности земли.

Еще одна лондонская компания под названием GrowUp использует другой метод – аквапонику. Это фактически замкнутая экосистема, в которой отходы жизнедеятельности рыб затем применяют для создания питательной среды для растений. Конечно, все равно нужны специальные фильтры, но, тем не менее, уже существующая версия может обеспечить 20 т салата на каждые 4 т рыбы.

Сможет ли человечество выжить, забыв про солнце и удалившись под землю? Картина складывается не самая радужная. Чтобы прожить в полной изоляции, без доступа к воде и кислороду, которые есть на поверхности, нам надо основательно подготовиться. Потребуются мощный источник энергии, современные осветительные приборы и фильтры, а возможно, и специальные сорта растений. Но, несмотря на все перечисленные трудности, проект по созданию абсолютно замкнутой системы кажется вполне реальным. Проблемой, у которой пока нет решения, остается поиск возобновляемого источника белка. Но даже если этот вопрос будет решен в ближайшее время, хочется верить, что применять такую систему придется лишь в межпланетных экспедициях.