У эксперимента три главные цели. Во-первых, испытание систем жизнеобеспечения, предназначенных для будущих космических колонистов — тех, кому когда-нибудь придется жить, скажем, на Луне или Марсе. Во-вторых, «Биосфера-2» поможет глубже понять биомеханику естественных планетных механизмов, в том числе круговорота веществ на Земле. В-третьих, ожидается, что эксперимент подскажет новые технологии производства продуктов питания и переработки отходов.
Каждому колонисту предоставляется персональная квартира, где есть спальня, гостиная и ванная.
Общие для всех — медпункт, столовая, библиотека, обсерватория и спортзал, где можно не только поддерживать свою форму, но и посмотреть кинофильм или устроить танцы. Есть даже небольшой пляж, хотя на загар рассчитывать трудно — стеклянная крыша не пропускает ультрафиолетовых лучей.
Но колонистам придется и поработать. На 20 сотках они смогут выращивать зерновые и овощные культуры. На ферме — ухаживать за животными. Африканские карликовые козы дадут им молоко, куры особой породы — яйца, а свиньи — мясо. Можно и рыбу половить, поскольку «Биосфера-2» имеет собственный мини-океан.
Основная площадь «Биосферы» разбита на пять отсеков — биомов. Каждый из них моделирует определенную среду: океан, джунгли, саванну, пустыню и болото.
Хочется подчеркнуть, что концепция биосферы впервые была выдвинута в 1926 году великим русским ученым В. И. Вернадским. Он описал Землю как закрытую систему, черпающую энергию из солнечных лучей. И прежде чем продолжить разговор о «Биосфере-2», надо заметить, что наши ученые тоже не забыли идеи Вернадского.
В 1984 году ученые Красноярского научного центра под эгидой Института биофизики СО АН СССР провели очередной эксперимент. Пять месяцев молодые исследователи Николай Бугреев и Сергей Алексеев находились в замкнутой экологической среде, полностью независимой от окружающей среды. Внутри комплекса «Биос-3» они не только занимались научными изысканиями, но и растили урожай. На одного человека приходилось 26 кв. м пашни, но они ухитрились обеспечить себя хлебом полностью. Урожай пшеницы составил в пересчете на гектар…
700 центнеров! Было еще 60 кв. м огорода, на котором росло свыше десятка различных видов овощей. Словом, красноярцы не только не умерли от голода, но и вышли «в люди» после эксперимента с караваем свежеиспеченного хлеба. Выявили эти эксперименты и еще много весьма поучительного и полезного.
И вот новый шаг в неизведанное. Американские исследователи собираются жить автономно два года. Со стороны обитатели «Биосферы-2» будут получать лишь электроэнергию. Ну и, конечно, станут обмениваться с внешним миром информацией.
Ценность модели еще и в том, что в «Биосфере-2» все природные процессы будут протекать гораздо быстрее, чем в натуре.
Интересно и то, что «Биосфера-2» построена по принципу живого организма. Ее нервная система — сеть получения и передачи данных, содержащая свыше 2500 датчиков. Ориентируясь на показания приборов, компьютеры будут автоматически включать насосы, клапаны, вентиляторы для корректировки заданных климатических режимов. Главный компьютер — «Мозг» биосферы — расположится в подвальном помещении.
Там же разместятся и 60 фильтров мокрой очистки, на которых растут водоросли 30 видов, постоянно омываемые океанскими водами: Эти водоросли, поглощая питательные вещества из воды, будут поддерживать ее чистоту на уровне, необходимом для жизни морских животных и крохотного кораллового рифа. Словом, фильтры — это «почки» системы.
Оснащена станция и «легкими». Это громадные камеры, которые сжимаются и расширяются по мере изменения объема атмосферы в биосфере. Скажем, летом, когда в течение дня воздух нагревается и расширяется, он может развить достаточное давление, чтобы выдавить стеклянные панели крыши. А так излишек воздуха уйдет в камеры-легкие, соединенные с биосферой трубами длиной 45 м.
Герметизация конструкции — дело нелегкое. Стеклянные панели помещены на раму каркаса и герметизированы силиконом. Сверху стыки прикрыты планками из нержавеющей стали и вдобавок облицованы бетоном. Все это сделано из расчета, чтобы объем воздуха биосферы обменивался один раз в 100 лет или на 1% в год. Это самое герметичное сооружение в мире. Скажем, в обычном здании воздух полностью меняется несколько раз в сутки.
Кстати, поддерживать такой уровень герметичности — тоже непросто. Скопление в атмосфере нашей планеты выхлопных газов и других вредных веществ приводит к быстрой коррозии материалов. Поэтому состав атмосферы комплекса будет строго контролироваться, чтобы сразу
обнаруживать утечки.
Особая опасность, подстерегающая колонистов, — инфекции. Они могут оказаться весьма коварными, ведь атмосфера станции — теплая, влажная, насыщенная углекислым газом, — идеальная среда для развития микробов. Поэтому врач-колонист будет систематически проводить медосмотры не только людей, но и животных.
Конечно, важно и питание. В тщательно рассчитанный диетологами рацион заложена норма — 2500 калорий в день. Основные источники пищи — свыше 5 десятков сельскохозяйственных культур, которые, как мы знаем, колонистам придется выращивать самостоятельно. Зона тропических джунглей, по расчетам, будет давать тарелку тропических фруктов в день. А свой «океан» позволит колонистам несколько раз в неделю лакомиться устрицами, крабами, креветками.
Флора и фауна биосферы включают около 3800 видов растений и животных, прошедших строгую селекцию. Сельскохозяйственные структуры отбирались по таким критериям, как питательная ценность, урожайность, стойкость к вредителям, возможность произрастания в оранжереях. Если же какие-то растения не приживутся, то, в морозильных камерах найдутся семена дополнительных видов.
При отборе растений возник спор: взять только несколько приспособленных видов или населить биосферу возможно большим количеством, предоставив им возможность бороться за существование, как в природе? В конце концов выбор был сделан в пользу дарвиновского принципа отбора — пусть каждый докажет, что достоин места под «солнцем». Ну, а если естественный отбор пойдет не в ту сторону, человек внесет коррективы.
При отборе диких животных и насекомых предпочтение отдавалось видам, способным опылять растения, переносить семена, взрыхлять почву, служить пищей для высших животных…
Немало смекалки проявили конструкторы каждого биома при создании экосистем. К примеру, создавая болото, ученые нашли болотистую местность протяженностью 50 км, разбили ее на зоны и из каждой вырезали «плиту» размером 60x60 см. Затем из этих плиток был собран участок площадью 45 кв. м, содержащий все разнообразие болотных растений.
При устройстве джунглей столкнулись с другой проблемой. Как оказалось тропические растения обладают повышенной чувствительностью к солнечному излучению. Это порождает так называемый краевой эффект — цепную реакцию, при которой окраинные породы «уходят» в глубь леса. К чему это приводит? Вот пример. Через амазонскую сельву проводили автомагистраль. При этом полагали, что се придется каждый год очищать от наступающих зарослей. А получилось наоборот — джунгли с каждым годом все дальше отступают от автодороги.
Так вот, в биосфере сделали попытку защитить края тропического леса с помощью жалюзи на крыше. Однако такая попытка не увенчалась успехом. Тогда использовали новый метод, прежде не применявшийся: тропические заросли со всех сторон были обсажены имбирным поясом. Имбирь отлично растет на бедных почвах, легко переносит прямой солнечный свет. Несколько месяцев назад на посадках появились первые цветы!. Возможно, этот метод поможет кардинально противостоять уничтожению тропических лесов на всей планете?
По плану эксперимент на «Биосфере-2» должен был начаться в марте 1991 года. Однако из-за технических трудностей начало несколько раз переносилось, и в момент, когда пишутся эти строки, двери за колонистами все еще не закрылись. Однако имена будущих обитателей земного «звездолета» уже известны. Возглавляет группу инженер энергетик из Германии Бернд Эдбел. Ему 41 год, из них пять лет отдано подготовке данного проекта. Кроме него, в группе — профессор ботаники, научный руководитель проекта Линда Ли (38 лет), врач-геронтолог из Калифорнийского университета Рой Уолфорд (66 лет), 35-летняя англичанка Салли Сильверстоун, возглавляющая архитектурный отдел «Спейс биосферз венчерс»; компанию ей составит тоже англичанка Джейн Элизабет Пойнтер — 2. 8-летний специалист по интенсивным. методам сельскохозяйственного производства; 31-летний американец Абичейл Аллинг — морской биолог, в ведении которого находится водная экосистема; бельгиец Марк ван Тилло (29 лет) по профессии строитель, он будет контролировать целостность покрытия и других конструкций биосферы; и наконец, Табер Кайл Маккадум (26 лет) — начальник аналитической лаборатории.
