Есть два способа не умереть в космосе от недостатка еды, воды и воздуха. Первый – брать с собой запасы с Земли. Второй – производить всё необходимое прямо в космосе с помощью автономной системы жизнеобеспечения. Такие системы представляют собой модель земной биосферы, основанной на круговороте веществ. Это значит, что у экипажа космического судна, оборудованного такой системой, всегда будут запасы воздуха, пищи и воды.
Ещё в середине шестидесятых годов в красноярском отделе биофизики Института физики АН СССР (сейчас – Институт биофизики СО РАН) разрабатывалась и испытывалась установка БИОС — герметически закрытое помещение, в котором жили от одного до трёх человек. Самый долгий эксперимент длился полгода. В начале эксперимента регенератором служили водоросли, а затем обитатели установки стали выращивать пшеницу, огурцы, картофель, томаты, редис, кольраби, щавель и свёклу. В качестве удобрения использовались отходы жизнедеятельности членов «экипажа». Мясная часть рациона поставлялась извне, в тюбиках.
Андрей Дегерменджи, директор института, рассказал Центру общественных связей СО РАН, что к концу необычного эксперимента ни у одного добровольного отшельника не было обнаружено никаких отклонений в здоровье. Наоборот, уход за оранжереей благотворно повлиял на их психологический комфорт. Помогал также и жёсткий график: весь день участников эксперимента был расписан по минутам, из-за чего времени на конфликты просто не оставалось. В результате были достигнуты такие показатели замыкания цикла веществ: вода – 100 процентов, газы – 100 процентов, пища – 50 процентов.
В конце восьмидесятых годов это направление исследований институту пришлось закрыть. Сейчас его сотрудники работают над физико-химической системой, способной переработать ранее не подлежавшие разложению вещества в минеральные удобрения. Также Институт биофизики, продолжая тему внеземного питания, проводит опыты над растениями. В ходе предварительных экспериментов было установлено, что некоторые виды растений могут выживать при низкой температуре (3°С) во время длительных периодов темноты. Это значит, что можно будет выращивать овощи в условиях «лунного» суточного цикла.
Если «Роскосмос» закончит, как планирует, пилотируемый космический корабль с ядерным двигателем к 2021 году, то БИОС (или его модернизированные «братья»), возможно, всё же отправится в космос и будет применяться по назначению.
Добровольцы прожили «под колпаком» два года, но их существование вовсе не было безоблачным. Во-первых, несмотря на возможность выращивать овощи и фрукты и разводить животных, они все равно голодали. Во-вторых, они испытывали сильную нехватку кислорода, так что учёным пришлось нарушить чистоту эксперимента и впрыснуть кислород в экосистему. А в результате того, что уровень углекислого газа был нестабилен, погибли все животные и насекомые, запертые в «доме» вместе с людьми. Третьей проблемой стали конфликты, обусловленные необходимостью жить в замкнутом пространстве.
Участники этой большой системы (даже самые примитивные) в искусственных условиях повели себя непредсказуемо. В огромном количестве развелись тараканы и муравьи, а вместе с ними и микробы. По утрам с купола проливался искусственный дождь из-за конденсации влаги, а деревья из-за отсутствия ветра потеряли гибкость и стали очень хрупкими.
Эксперимент считается провалившимся: люди вышли из лаборатории если не измождённые, то с подорванным здоровьем. Но и отрицательный результат дает важную информацию.
Зачем вообще нужны такие исследования? Во-первых, они помогают создавать системы жизнеобеспечения человека в космосе. Во-вторых, делают более или менее осязаемыми надежды человека на создание самообеспечиваемых космических колоний с замкнутыми биологическими циклами. Кроме того, у них есть и вполне земное применение — идея экодомов в последнее время становится всё популярнее.