Техника - молодёжи 1999-03, страница 9

— В нашей установке «Экотрон» обитали микроорганизмы, дождевые черви, хлорелла. Почва — суглинок, в качестве исходной массы мертвого органического вещества (позже объясню — зачем) использовалось сено с заповедного луга

Результаты, достигнутые на «Экотроне», очень интересны. За год эксперимента появилась структурированность почвы. Исходно был чистый однородный суглинок, а появился железистый горизонт — тогда как считалось, что он нарабатывается за десятки, сотни лет. Образовались шарики карбонатов. Во всех учебниках написано, что карбо-

Круговорот вещества и энергии в экосистеме.

натные породы — это память предыдущих тысячелетий. У нас же они возникли за год!

— Как я слышал, замкнутые системы жизнеобеспечения разрабатываются во многих научных центрах...

— Во всех других попытках создания искусственных экосистем почве не отводится места. Делают на основе гидропоники, а с почвой не работают — не умеют. С ней система сразу приобретает большую неопределенность — нет методов для управления, средой функциональных параметров, характеризующих ее состояние.

Но ведь все вещество экосистемы состоит из трех важнейших частей — биомассы (вещества всех живых организмов, присутствующих в системе), некромассы (отходов жизнедеятельности и отмершего вещества, бывшего раньше живым) и минеральной массы. Соответственно, круговорот вещества в экосистеме — это три процесса: анаболизм (синтез живого вещества из минеральной массы), некроболизм (образование отходов жизнедеятельности, умирание живых организмов и отмирание частей организмов) и катаболизм (разложение некромассы до минеральных веществ). А нам предлагают убрать отсюда почву — то есть машину для переработки отходов жизнедеятельности и отмершего живого для новой жизни. Без нее экосистема неполна, как же она будет функционировать?

Вот в Красноярске, в Институте биофизики Сибирского отделения Академии наук, ведутся разработки систем жизнеобеспечения «Биос» — «Биос-1», «Биос-2», «Биос-3» и теперь — «Биос-4». Все они беспочвенные — в смысле, почва там в экосистему не введена. В итоге твердые отходы жизнедеятельности человека сибиряки просто выбрасывают — не знают, куда их девать, не могут переработать. Говорят, что в этих системах 97% вещества рециклируется. Но такого быть не может: если твердые отходы не утилизируются, то в круговорот возвращается

максимум 80% органики. Меня красноярцы уже перестали к себе пускать — «Что ты опять с почвой лезешь, без тебя проблем хватает...». А по-моему, проблемы успешнее бы решались, положи они в основу действительно полноценную экосистему, с почвой.

«Биос-1» имел размеры комнаты средней величины и обеспечивал жизненные потребности одного человека в течение полутора месяцев. «Биос-2» был с трехкомнатную квартиру, продолжительность действия три месяца, рассчитан на трех человек. Про «Биос-3» не знаю, «Биос-4» побольше «Биоса-2», но тоже на троих.

При проектировании систем жизнеобеспечения использование почвы рассматривалось давно, но сугубо теоретически... Приводим блок-схему из учебника «Системы жизнеобеспечения экипажей летательных аппаратов» (В. В. Малоземов и др., 1986).

Цифрами обозначены: 1, 715 — биокультиваторы; 2 — утилизация газов; 3, 10, 17 — оранжерея; 4 — очистка атмосферы; 5, 13, 18 — запасы воздуха, воды, пищи, 6, 14, 21 — животные; 8 — отсек экипажа, 9, 16 — блоки минерализации отходов; 11 — система кондиционирования и консервации воды; 12 — очистка воды; 19 — приготовле

ние кормов; 20 — питание; 22 — углекислый газ; 23 — воздух; 24 — конденсат; 25 — жидкие отходы; 26 — вода; 27 — пища; 28 — биомасса; 29 — твердые отходы; 30 — запасы кормов.

Срока своего он не выработал — люди провели в нем три месяца, и эксперимент прекратился по причине психологической несовместимости: они там переругались.

Системы поддержания среды обитания для наших орбитальных станций, для будущей международной космической станции тоже беспочвенны. Замыкания цикла там, в сущности, нет.

И возвращаясь к «Биосфере-2» — в ней роль почвы тоже была недостаточной.

Там после окончания эксперимента из агрегатов для очистки воздуха и воды выгребли несколько тонн твердых осадков. Но ведь в нормальной экосистеме такого не должно быть, эти отходы почва должна перерабатывать.

— Кто-то еще согласен с вами?

— Существует проект «MELISSA» Европейского Космического агентства. Для него выбран один тип экосистемы, что правильно. Но — озерная. Это еще далеко не то: в ней идет переработка отходов в донных отложениях, в иловых осадках. В природе озерная экосистема обычно эволюционирует в болотную, а та уже — в луговую, с полноценной почвой. Вот если и эволюция искусственных экосистем пойдет по тому же пути — есть шанс, что из «Мелиссы» вырастет нормальная замкнутая система жизнеобеспечения. Только в природе это занимает столетия. Так, может быть, сразу работать с полноценной почвой?

— Какие фундаментальные проблемы еще необходимо решить в ходе создания автономной системы жизнеобеспечения для марсианского космического корабля? Или для лунной базы?

— Я думаю, что мы, при соответствующем материальном обеспечении, уже могли бы на основе имеющихся знаний сделать систему жизнеобеспечения на 20 — 30 человек, способную функционировать без притока вещества извне в течение, как минимум 10 лет

— Что планируется на ближайшее будущее⁹

— Создание «Экотрона-2». К сожалению, мы ограничены размером имеющейся у нас термокамеры — 2x2x2 м, в эти габариты мы и должны вписывать нашу установку. Понятно, никакой древесной растительности там быть не может, никаких животных тоже. Даже мышей. Одну мышку туда сажать нельзя, это просто нехорошо, надо хотя бы пару. А паре мышей уже необходим участок размером .. ну 10x10 м, не меньше..

— А для реальной замкнутой системы жизнеобеспечения ?

— Та же «Биосфера-2» занимала площадь несколько меньше гектара — что-то 7 — 8 тыс. кв. м, при высоте разных павильонов от 10 до 50 м. Конечно, такой площади для обеспечения всем необходимым 8 человек маловато. То есть хватило бы, если взять одну высокопродуктивную экосистему — дождевого тропического леса. Но при той разрозненной мозаике из семи типов экосистем — явно мало. По моим прикидкам, при использовании экосистемы дождевого тропического леса, на 10 человек необходимо около одного гектара площади. Толщина почвенного слоя — порядка 2 м, высота воздушного объема — около 50 м. Это, повторяю, прикидки, оценки порядка величины — точные расчеты, когда они будут сделаны, могут их несколько скорректировать в ту или иную сторону.

После доклада А.С.Керженцева в Московском обществе испытателей природы, состоявшегося 20 апреля 1998 г., появилась договоренность с Институтом медико-биологических проблем, что при разработке системы жизнеобеспечения для лунного поселения, где будет создаваться замкнутый цикл, найдет применение работа Анатолия Семеновича и его коллег. Вот только когда это будет?.. ■

ТЕХНИКА-МО Л О ДЕЖИ 9 99