БИОС. Советские замкнутые экосистемы.

Здравствуйте! Сегодня хотел бы рассказать Вам о таком разделе науки как биофизика, мало кто из нас знает, что человечество уже пробовало и продолжает работу в направлении разработок замкнутых экосистем. Зачем это надо? В чем суть? На эти вопросы я и отвечу сейчас... Но для начала, кто из нас задумывался о том чтобы когда нибудь посетить другую планету и попробовать там прожить? Ведь пока достоверно известно что жизнь и благоприятная атмосфера для жизнедеятельности есть только на планете Земля, но что если выбрать другую планету? Марс, Венера и планеты из других звездных систем... Там нету привычных нам растений, животных, рыб и атмосферы вообще. Вот для этого и были задуманы эксперименты с закрытыми экосистемами, место где человеческое общество сможет существовать обособленно от остального мира..

Вслед за началом космической эры в Советском Союзе начались разработки замкнутых систем жизнеобеспечения. Физико-химическими системами занимался Институт авиационной и космической медицины Министерства обороны. Биологическими - отдел биофизики Института физики Сибирского отделения Академии наук СССР. Работы по данной тематике стартовали в начале 1960 -х годов.

БИОС - 1 (1964-1966)

Герметичная кабина объёмом 12 кубических метров. Внутри установлен культиватор для выращивания одноклеточной водоросли хлореллы. Экипаж-1 человек. Всего было проведено 7 экспериментов продолжительностью от 12 часов до 90 суток. Результаты более чем обнадёживающие, полностью замкнутый цикл по кислороду и воде.

БИОС -2 (1966-1970).

В 1966 к герметичной кабине БИОС -1 присоединили камеры с высшими растениями. В течении 4 лет учёные проводили эксперименты по подбору идеального соотношения количества хлореллы и овощей для одного и двух человек, рационального набора высших растений, системы освещения, словом, просто собирали информацию. Кроме водорослей, использовались и высшие растения — пшеница, овощи. В 1968 году были проведены первые эксперименты в трехзвенной системе «человек — микроводоросли — высшие растения». Был достигнут 85 % уровень повторного использования воды. Оказалось, что если той же пшенице создать идеальные условия для роста — без перепадов температуры, смены погоды, сорняков, то она будет давать урожай шесть раз в год, причем в несколько раз больший, чем в естественных условиях. Попутно исследователи установили, какое количество пшеницы необходимо посеять, чтобы прокормить одного человека. На основе этих экспериментов был создан БИОС-3 — замкнутая экологическая система жизнеобеспечения человека с автономным управлением.

БИОС -3 (1972- настоящее время).

Слева направо — участники 6-месячного эксперимента в «БИОС-3»: М.П. Шиленко, В.В. Терских, Н.И. Петров, фото 1973 года.

В подвале Института биофизики в красноярском Академгородке было построено герметичное помещение размерами 14 × 9 × 2.5 м и объёмом около 315 м³. Строительство завершилось в 1972 году. Корпус был разделен на четыре отсека, в двух из которых располагались фитотроны, в одном — микроводорослевые культиваторы, а в последнем находились каюты экипажа, бытовое и вспомогательное оборудование. Отсеки соединены герметизируемыми дверьми. Экипаж — до 3 человек.

В БИОС-3 были проведены 10 экспериментов с экипажами от 1 до 3 человек. Самый продолжительный эксперимент продолжался 180 дней (1972—1973 г.). Удалось достичь полного замыкания системы по газу и воде, и до 80 % потребностей экипажа в пище.

В оранжереях при искусственном освещении выращивалась пшеница, соя, салат, чуфа, морковь, редис, свёкла, картофель, огурцы, щавель, капуста, укроп, лук. Все растения — специальных сортов; в частности, использовалась карликовая пшеница с укороченным стеблем, выведенная профессором Г. М. Лисовским, что позволяло минимизировать объём несъедобной биомассы, и обеспечивало хорошую урожайность.

Растения имеют укороченные стебли, что позволяет снизить количество отходов. Чуфа (среднеазиатская трава) выращивалась для производства растительного масла. Продукты животного происхождения применялись в виде консервов.

Больше всех в БИОС-3 прожил инженер Николай Бугреев — в общей сложности 13 месяцев.
Эксперименты в "БИОС-3" при участии экипажа из 2-3-х человек достигли полугодовой длительности при полном замыкании системы по газу и воде и при воспроизводстве пищи до 80% от потребностей экипажа.

Непрерывные культуры микроорганизмов оказались удобной моделью для количественного изучения экологических и эволюционных процессов. Теоретико-экспериментальные исследования позволили уточнить общую картину и найти ряд количественных закономерностей микроэволюции в микробных популяциях, описать явление автоселекции и использовать его для получения быстрорастущих микроорганизмов и сверхсинтетиков целевых продуктов.

Открытые в 50-е годы и малоизученные микроорганизмы с уникальным типом метаболизма (хемолитоавтотрофные водород-, СО- и железоокисляющие бактерии) в 70-е годы стали объектом активного изучения; на основе этих микроорганизмов в Институте биофизики СО РАН исследованы, разработаны и реализованы уникальные эффективные биосистемы получения белка одноклеточных, разрушаемых термопластичных биополимеров; биогидрометаллургические процессы извлечения цветных металлов из руд, концентратов и горных пород.

В период перестройки «БИОС-3» законсервировали , и эксперименты в нем на время были прекращены. Но в 1991 году был создан Международный центр замкнутых экологических систем. Международный центр является структурным подразделением красноярского Института биофизики СО РАН. Цель исследований Центра — создание, на базе изучения процессов круговорота вещества в биосфере Земли, прототипов и действующих моделей замкнутых экосистем для длительного жизнеобеспечения человека в экстремальных земных и космических условиях.
Создание обновленной биосистемы началось в Красноярске в 2005 году при поддержке Европейского космического агентства (ESA). Проводятся исследования в области переработки отходов и выращивания растений в замкнутых экосистемах.

Вывод такой - наши ученые добились определенного успеха в этом направлении и продолжают над этим работать и я думаю в скором будущем человечество сможет создать такую экосистему на другой планете.
Но не только СССР и Россия занимались подобными исследованиями, также ученые из США и Китая ставили очень интересные эксперименты с неожиданным концом.

Если данная статья заинтересовала читателя, то я с удовольствием опишу и иностранные эксперименты. Всего доброго!