При реализации проекта биосфера 2 решались вопросы. Проект - "биосфера", рай который лопнул
Проект «Биосфера-2» — возможна ли жизнь в искусственной среде обитания?
Невероятно отрезвляющий эксперимент!
У Человеческой цивилизации должен быть запасной план иначе, продолжая настолько стремительное движение в сторону разрушения нашей планеты, она — цивилизация, неизбежно обречена на исчезновение. Поэтому перед исследователями поставлен вопрос: что если условия жизни на Земле станут непригодными для существования людей. Еще не менее интересная задача связана с колонизацией космического пространства. Тем более, что первый полет человека к Марсу уже запланировано совершить в 2018 г. Ответы на них уже пытались получить в 1991 г. Компания Space Biosphere Ventures в сотрудничестве с учеными создала искусственную модель экосистемы с замкнутыми биологическими циклами. Это был грандиознейший по своим масштабам проект, получивший название . Где число «два» подчеркивало, что наша Земля — это все же биосфера № 1.
«Биосфера-2» с высоты птичьего полета.
Суть проекта «Биосфера-2»
В пустыне Сонора (штат Аризона, США) на площади в 1,2 га было сооружено сеть герметичных купольных зданий, изолированных от окружающей среды Земли. Комплекс был поделен на 5 ландшафтных площадок: саванна, лес, пустыня, мангровый эстуарий и даже миниатюрный океан с пляжной зоной. Остальная часть пространства отводилась под сельскохозяйственные нужды, жилые помещения, и кантрольно-вичислительный центр для слежения за всеми происходящими процессами и связи с внешним миром. Фауна лаборатории включала в себя более трех тысяч разных представителей, среди которых: козы, куры, свиньи и рыбы. Флора (около 4 тыс. видов) — деревья, травы и кустарники, могли приносить 46 разновидностей растительной пищи. Согласно расчетам вырабатываемого растениями кислорода, выращенных продуктов питания и использования повторно одной и той же очищенной воды хватило бы для необходимого жизненного круговорота. Комплекс был оснащен сложной технической аппаратурой, которая имитировала множество природных явлений (дождь, течения в океане, морской прибой и другое). Предполагалось, что данный ковчег, включая 8-х людей, должен был функционировать в автономном режиме два года.
Тропический лес.
Ферма.
«Биосфера-2» обошлась разработчикам в $200 000 0000.
Океан.
Ход эксперимента «Биосфера-2»
4 мужчины и 4 женщины, среди которых дипломированные профессионалы по ведению сельского хозяйства, ботаник, ассенизатор, механик, врач, океанолог, добровольно изолировались от окружающего мира для занятий натуральным хозяйством во благо науки. Многие сотрудники завидовали своим коллегам, называя их счастливчиками, думая, что те отправляются на райские каникулы. В самом начале жизнь в искусственной биосфере выглядела действительно радужно. Бионафты с энтузиазмом работали на фермах, ловили рыбу, контролировали систему обеспечения, отдыхали на берегу океана, а в вечернее время встречались за единым столом ведя философские беседы, кушая прекрасную пищу из свежеприготовленных продуктов — чем не рай?
Группа учасников научного пректа «Биосфера-2», в полном составе.
Доктор группы Рой Уолфорд.
Столовая зона «Биосферы-2».
Кухонный блок «Биосферы-2».
Спальная комната одного из участников.
Но уже через 7 дней взволнованный техник сообщил всем, что проектировщики «Биосферы-2» допустили ошибку в вычислениях и % содержания кислорода в воздухе опускается. И если тенденция продолжаться, то в течение года жить в куполе будет невозможно. С того времени у колонистов пошла напряженная деятельность, направленная на ликвидирование ошибки. Первым делом было принято решение усиленно выращивать растения вырабатывающие высокие показатели О2. Потом был запущен резервный поглотитель СО2. Внезапным спасителем стал океан, в котором оседал углекислый газ, однако, от этого кислотность водоема постоянно увеличивалась, и доводилось понижать её искусственно.Все осуществленные мероприятия не дали должного результата — воздух делался все более разрежённым.
Со временем предстала очередная беда. Обнаружилось, что все фермерское хозяйство «Биосферы-2» может прокормить ученных лишь на 80%. Суточный рацион пришлось сократить до 1700 ккал (эта цифра нормальная для офисных работников, но не для людей занятых физическим трудом). Шведский стол был заменён дозированными порциями. Люди постояло ощущали голод. Это послужило зарождением конфликтных ситуаций между бионафтами. В частности, кладовую с продуктами пришлось закрыть на замок, после возмутительного инцидента с разграблением, который так и остался не раскрытым, никто не признал свою вину.
Бионафты трудятся на ферме.
После выяснилось, что Джейн Пойнтер (руководительница фермы), еще за два месяца до запуска, рассчитала нехватку продовольствия. Но, под давлением врача команды Роя Уолфорда решила не озвучивать свои мысли. Оказывается доктор отдельно работал над доказательством теории увеличения длительности жизни в результате снижения калорийности питания. Ранние его подопытные крысы, которым сократили калорийность в половину, прожили в два раза дольше. Свой тайный эксперимент он задумал поставить и на людях в условиях «Биосферы-2». Он вбил в голову женщине, что такая диета лишь поправит здоровья участникам. Доктор оставался единственным человеком, который не сетовал на недостачу еды. Через 6 месяцев подобного питания люди сбросили в весе в среднем по 10 кг, анализы их крови стали лучше, снизился холестерин, нормализовался метаболизм.
Вместе с тем испытуемые ощущали себя все хуже. Летние месяцы следующего года в «Биосфере-2» выдались наиболее непростыми. Пищевые цепи в искусственной среде были неполными, и количество вредоносных насекомых, за неимением уравновешивающего количества естественных врагов, стремительно возрастали. Урожай риса был уничтожен. Пришлось питаться бобовыми и морковью. Обилие в организме накопившегося каротина придал их коже оранжевый оттенок. Крупные деревья в секторе «джунгли» начали разрушаться и падать (после ученые ломая голову над феноменом хрупкости деревьев сделали вывод, что причиной послужило неимение ветра в комплексе, который в природных условиях, расшатывая, укрепляет их стволы). Животный и растительный мир начал сокращаться. Единственным, кому хорошо жилось были тараканы и мурашки, их популяция возрастала с каждым днем.
На тот момент уровень О2 в «Биосфере-2» показывал отметку в 16% (норма 21%). В следствии кислородного голодания колонисты чувствовали постоянную усталость, головокружение, они уже не могли исполнять свои обязанности, так как этого требовалось. Люди стали унылыми, угнетенными и раздражительными, такое эмоциональное состояние приводило к постоянным выяснением отношений внутри группы. Основным поводом скандалов служило разделение во мнениях: часть участников считало, что несмотря на сложности эксперимента нужно завершить работу, и пробыть под куполом запланированное время, у четверых было противоположное мнение. Они думали, что необходимо в срочном порядке просить помощи и привлекать к проекту других ученных, чтобы понять куда исчезает воздух. Также были не против закачать недостающий кислород и организовать поставку еды снаружи.
Из воспоминаний участницы Джейн (выступала за привлечение помощи из вне): «Я испытывала постоянные головокружения, но всё равно приходилось убрать в хлеву за скотом, при этом поминутно отдыхая, иначе я бы упала без сознания. С утра мы снова обсуждали с командой сложившееся проблемы в «Биосфере-2», тогда я высказалось, что пребывать в таких условиях, голодать и задыхаться, — это уже не наука, а секта! Я задумалась про все происходившее и в эту же секунду, ко мне подошла Абигайль Айлинг (руководитель по исследовательской работе) и плюнула в лицо! Я растеряно произнесла: «Почему?» «Ты заешь», ответила она уходя.
Тем временем экскурсионные автобусы с туристами, каждый день подъезжали поглазеть на разрекламированных в прессе фантастических персонажей, проживающих в большом аквариуме, и даже не догадывались о страстях бушующих внутри. Между прочим, как после признались создатели первого реалити-шоу «Большой Брат», «Биосфера-2» послужила прототипом для создания нидерландского проекта.
Каждый день под стенами «Биосферы-2» собирались сотни туристов.
Уже на осень девяносто второго года О2 упал до уровня 14,2%. Врач Уолфорд, официально сказал, что снимает с себя все должностные функции в связи с тем, что уже не в силах приплюсовать в уме двузначные числа. В темное время суток становилось еще сложнее, в результате отсутствия фотосинтеза растений, О2 стремительно понижался. На этом этапе уже все млекопитающие животные в «Биосфере-2» — погибли. Внешние руководители испытаний приняли решение начать закачку кислорода, и поставку дополнительных продуктов. Проведенные меры хорошо повлияли на здоровья испытуемых, но это не привело к их применению, что служило помехой дальнейшим исследованиям.
В сентябре 1993 г. все официально закончилось и люди вышли наружу. Вскоре журналисты прознали о тайной подаче воздуха и еды и тут же окрестили «Биосферу-2» грандиознейшим научным провалом века.
Куда исчезал кислород?
Как выяснилось позже, дело было в цементных перегородках купола, с которыми входил в реакцию О2 и опускался на стены в виде окислов. Вторым фактором стали микроорганизмы в грунте. Для испытания был выбран самый плодородный чернозем, с намерением сохранить в нем естественные микроэлементы более продолжительное время. Но в такой земле находится и наибольшее количество бактерий, которые так же потребляют кислород. Если эксперимент проводился бы на другой планете, то его окончанием была бы смерть колонистов. Внутри комплекса «Биосферы-2» еще сохранилась надпись сделанная одной из участниц на внутренней стене:«Только в этом месте мы ощутили, на сколько мы зависим от природы. Если деревья исчезнут - нам нечем будет дышать, если вода загрязнится - нам нечего будет пить».
После еще совершались поползновения провести подобные исследования, но уже без учасников-людей. Попытка не принесла ожидаемых результатов, спонсоры отказали в финансировании и проект заморозили. Многие годы «Биосфера-2» меняла собственников и оставалась туристическим аттракционом. Пока в 2011 г. Аризонский университет не возобновил на территории комплекса научные работы связанные с изучением изменений климата, которые продолжаются и по сей день. С момента окончания эксперимента прошло 23 года и наука не стоит на месте, с нетерпением ждем обнародования новых открытий в области астробиологии.
Видео: Jane Poynter рассказывает о жизни и трудностях работы в «Биосфере-2».
Другие посты
В начале 1990 года, в американской пустыне под Арканзасом стартовал проект, имевший под собой грандиозные цели, создать замкнутый, абсолютно изолированный от условий внешнего мира комплекс. То есть, по условиям проекта предусматривалось, что живущие внутри комплекса участники, будут находиться словно на чужой планете, с агрессивной внешней средой.
Проект получил название «Биосфера-2», под цифрой 2 подразумевалось, что цифра 1 – это сама Земля. Авторами проекта, была смоделирована масштабная биосфера, занимавшая территорию в 1.5 га. И проект поддерживаемый миллиардером Эдвардом Бассом, был возведен кампанией «Space Biosphere Ventures».
Проект «Биосфера-2» представлял собой громадный комплекс с оранжереями, содержащий около 3 тысяч видов животных и растений, с объём атмосферы около 204 тыс. м3 воздуха. В масштабном проект по моделированию замкнутой экосистемы, 8 человек принимало участие на добровольной основе.
Самой главной целью проекта Биосфера-2, была перспектива дальнейшего применения в освоении космоса. А вспомнил я о несколько забытом проекте Биосфера-2 в связи с растущим интересом к освоению Марса, и как это может происходить. Ведь задачей проекта было выяснить, сможет ли группа людей жить и работать в условиях замкнутой среды.
А планы на проект были большие, ведь случае успеха, наработки проекта можно было использовать для создания автономных поселений на отдаленных планетах Солнечной системы. К тому же комплекс «Биосфера-2», мог использоваться и в случае глобального ухудшения экологической обстановки на самой Земле.
Устройство комплекса «Биосфера-2».
Конечно, отстроенный в пустыне Аризоны /США/ комплекс «Биосфера-2» не имел необходимой защиты, — в случае если бы он строился к примеру на Марсе – имеется в виду защита от метеоритов и астероидов. Однако на Земле в этом и не было нужды, — в остальном это полностью изолированный от внешней среды комплекс, где участники проекта общались с внешним миром исключительно посредством компьютера.
Комплекс раскинувшийся в американской пустыне, представлял собой здания капсульного типа, -герметичные. Каждое здание этого комплекса являлось отдельной, независимой экосистемой. На постройку зданий пошли лёгкие материалы, с куполовидной стеклянной крышей пропускавшей солнечного света порядка 50 процентов
Для жизнедеятельности четырех женщин и четырех мужчин, в комплексе Биосфера-2 были несколько различных биомов – пустыня и саванна, тропический лес и океан с коралловым рифом. Естественно жилой модуль. Модуль агроценоза, где поселенцы выращивали фрукты и овощи, и место где паслись козы, -тоже участники проекта. То есть размах проекта, можно представить…..
К видовому составу ученые проекта подошли с особым вниманием, чтобы как можно тщательнее воспроизвести природный круговорот веществ. Сюда включается и разложение органики, в том числе и отходы жизнедеятельности участников проекта «Биосфера-2». Однако имитирование земной биосферы оказалось для исследователей делом трудным.
Проблемы проекта» Биосфера-2″.
На первое место вышла проблема нехватки кислорода. Как оказалось, растения не смотря на тщательные предварительные расчеты, не могут обеспечить нормальное содержание кислорода в модулях проекта. Постепенно с первых недель начала проекта, уровень кислорода начал снижаться.
Участники проекта подверглись кислородному голоданию, уровень снизился с 21% до отметки в 15%, — при таких условиях участники прожили в комплексе с 1991 года по 1993 год, подобное голодание испытывают альпинисты на высоте около 4 тысяч метров. Как предположили ученые, работавшие в проекте, это связано с почвенными микроорганизмами. В итоге в комплекс начали закачивать кислород извне.
Следующей проблемой, с которой столкнулись участники замкнутой экосистемы, это нехватка продуктов питания. Оказалось что площади отведенной для агроценоза, слишком мало, чтобы на ней могли прокормиться 8 человек. Для решения возникшей проблемы, пришлось увеличить плотность засева зерновых. А в тропическом лесу поселенцы высадили бананы и папайю.
И третьей проблемой, с которой столкнулись участники искусственной экосистемы «Биосфера-2», это невозможность контролировать рост насекомых-вредителей, численность которых возрастала. По условиям проекта, использование ядохимикатов не допускалось, — и участникам пришлось вручную собирать вредителей, и кроме того, самостоятельно разводить их естественных врагов.
В ходе масштабного эксперимента выяснилось, что отсутствие ветра пагубно сказывается на деревьях. Отсутствие давления со стороны ветра на ствол дерева, делает древесину мягкой настолько, что стволы дерева ломались под собственным весом.
А также сказался и психологический фактор живущих замкнуто маленькой группы людей. Во-первых, одна из участниц эксперимента еще в первый месяц отрезала себе палец, пришить который не удалось, вследствие чего ей пришлось покинуть проект. А обстановка между добровольными поселенцами накалилась настолько, что они разбились на два лагеря – с трудом перенося совместное общество.
Итоги проекта «Биосфера-2».
В итоге масштабный проект замкнутой экосистемы с 1996 года далее повели ученые Колумбийского университета, правда уже без участия человека. Некоторые здания комплекса были даже доступны для желающих посмотреть грандиозный проект. Однако в к 2005 году, исследователи перестали в нем нуждаться, и комплекс «Биосфера-2» был заброшен выставлен на продажу.
Проект «Биосфера» продолжительностью в 40 лет.
Англичанин Дэвид Латимер /David Latimer/ около 40 лет назад разработал собственный проект Биосферы. Именно столько лет назад. Взяв огромную бутыль, он замуровал в нее растение, и установил замкнутую экосистему около двух метров от окна, более с этого времени вскрытие биосферы не производилось.
Вода покидая листья растения, конденсировалась на стенках сосуда, проливаясь затем на растение. А выработанный в результате фотосинтеза кислород, поглощался опадающими листьями, которые разлагались. Образованный процессом разложения кислород снова поглощался растением, с образованием органики и кислорода. Таким образом растение не требовало ухода, а Дэвид Латимер смог создать замкнутую экосистему.
Эта история началась в начале 90-х годов, когда группа ученых-доровольцев решила создать замкнутую и автономную биосистему под герметичными куполами и прожить в ней 2 года. Стеклянные модули включали в себя практически все необходимое для жизни: джунгли, саванну, болото и даже маленький океан с пляжем и коралловым рифом.
Было высажено более 3000 видов растений. Также внутрь были запущены около 4 тысяч разнообразных представителей фауны, включая коз, свиней и кур на ферме. Ученые были уверены, что имеют все необходимые знания для моделирования закрытых экосистем, но оказалось, не всё так просто…
Биосфера-2 — это была такая планета в миниатюре, нетронутая технической революцией, где 8 интеллигентных, просвещенных людей планировали заниматься простым физическим трудом, собираться за одним обеденным столом, музицировать в часы досуга и, наконец, работать ради великой цели, на благо науки.
Для воздухообмена были изобретены искусственные легкие. Извне подавалось только электроэнергия. Но не учли целый ряд существенных обстоятельств и не сочли необходимым сотрудничать с учеными экологами, химиками, физиками, а подошли к процессу как забаве или шоу.
Как все начиналось
Большим энтузиастом создание модели замкнутой биосферы был техасский миллиардер Эд Басс. Он же выступил основным спонсором. Разработка конструкций и систем заняла около 10 лет, в течение этого времени специальные группы ученых собирали по всей Земле разнообразные виды животных и растений для заселения Биосферы — 2, подбирали образцы почвы, тщательно следя за тем, чтобы все там было биологически сбалансировано.
Поначалу все было именно так, как они мечтали. Колонисты с энтузиазмом работали на полях фермы, проверяли работу всех систем, следили за бурной жизнью джунглей, ловили рыбу, сидели на своем маленьком пляже, а по вечерам ели великолепно приготовленный ужин из самых свежих продуктов на балкончике с видом на созревающий урожай.
За зелеными грядками и стеклянной стеной фермы начиналась пустыня и горная гряда, за которой садилось солнце. Этот балкон колонисты прозвали «Визионерским кафе» - отсюда будущее казалось особенно радужным. После ужина устраивали философские дискуссии или импровизированные джем-сейшены.
Многие взяли с собой музыкальные инструменты, и, хоть профессиональных музыкантов среди них не было, то, что получалось, на волне всеобщего энтузиазма казалось авангардной музыкой будущего.
Примерно через неделю главный техник «Биосферы» Ван Тилло пришел на завтрак очень взволнованным. Он объявил, что у него есть странные и неприятные новости. Ежедневные измерения состояния воздуха показали, что проектировщики купола ошиблись в расчетах. В атмосфере постепенно сокращается количество кислорода и увеличивается процент углекислого газа.
Пока это совершенно незаметно, однако, если тенденция продолжится, примерно через год существование на станции станет невозможным. С этого дня райская жизнь бионавтов закончилась, началась напряженная борьба за воздух, которым они дышали.
Во-первых, было решено как можно интенсивнее наращивать зеленую биомассу. Все свободное время колонисты посвящали посадкам и уходу за растениями. Во-вторых, они запустили на полную мощность резервный поглотитель углекислого газа, с которого постоянно нужно было соскребать осадок.
В-третьих, неожиданным помощником стал океан, где оседало некоторое количество CO2, превращаясь в уксусную кислоту. Правда, кислотность океана от этого постоянно росла, и приходилось использовать добавки, понижающие ее. Ничто не помогало. Воздух под куполом становился все более разреженным.
Вскоре перед бионавтами возникла еще одна глобальная проблема. Выяснилось, что ферма в 20 соток при всех современных технологиях обработки земли способна обеспечить лишь 80% потребностей колонистов в пище. Их ежедневный рацион (одинаковый для женщин и мужчин) составлял 1700 калорий, что нормально для сидячей офисной жизни, но катастрофически мало при том количестве физической работы, которую должен был выполнять каждый житель «Биосферы».
Однажды вечером Джейн Пойнтер, ответственная за ферму, призналась, что ей было известно о будущем продовольственном кризисе. За несколько месяцев до заселения она просчитала, что бионавтам будет не хватать еды, однако под влиянием доктора Валфорда с его представлениями о здоровой диете было решено, что эта нехватка пойдет только на пользу.
Доктор, кстати, был единственным, кто не жаловался на голод. Он же продолжал настаивать на справедливости своей теории: уже через полгода «голодной» диеты состояние крови бионавтов значительно улучшилось, понизился уровень холестерола, улучшился метаболизм.
Люди потеряли от 10 до 18 процентов массы тела и выглядели удивительно молодо. Они улыбались из-за стекла журналистам и любопытным туристам, делая вид, что ничего не происходит. Однако бионавты чувствовали себя все хуже и хуже.
Лето 1992 года стало для колонистов особенно сложным. Посевы риса были уничтожены вредителями, так что их рацион на протяжении нескольких месяцев почти полностью состоял из фасоли, батата и моркови. Из-за избытка бета-каротина их кожа стала оранжевой.
К этой беде добавился особенно сильный эль-ниньо, из-за которого небо над «Биосферой-2» почти всю зиму было затянуто облаками. Это ослабило фотосинтез джунглей (значит, и выработку драгоценного кислорода), а также снизило и без того скудные урожаи.
Мир вокруг них терял свою красоту и гармоничность. В «пустыне» из-за конденсации на потолке регулярно выпадали дожди, так что многие растения сгнили. Огромные пятиметровые де-ревья в джунглях неожиданно стали хрупкими, некоторые упали, сломав все вокруг. (Впоследствии, исследуя этот феномен, ученые пришли к выводу, что его причина крылась в отсутствии ветра под куполом, который укрепляет стволы деревьев в природе.)
Стоки в рыбных прудах забились, и рыбы становилось все меньше. Все труднее было бороться с кислотностью океана, из-за которой гибли кораллы. Животный мир джунг-лей и саванны тоже неумолимо сокращался. Прекрасно себя чувствовали только тараканы и муравьи, которые заполнили все биологические ниши. Биосфера постепенно умирала.
26 сентября 1993 года эксперимент пришлось прекратить, когда уровень кислорода внутри комплекса достиг 15%, при норме 21%. Люди вышли на «воздух». Они были ослаблены и озлоблены. Биосфера оказалась непригодной для жизни.
В 2011 году комплекс был куплен Аризонским университетом для продолжения исследований. Сейчас там проходят выездные школы, каждый год Биосферу посещает более 10 000 школьников.
Так в чем же состояла эта таинственная проб-лема с кислородом?
Когда ученые внимательно осмотрели плачевное состояние разоренных куполов, они пришли к выводу, что роковую роль сыграли цементные перекрытия. Кислород вступал в реакцию с цементом и оседал в виде окислов на стенах. Еще одним активным потребителем кислорода оказались бактерии в почве.
Для «Биосферы» выбрали самый плодородный чернозем, чтобы естественных микроэлементов в нем хватило на долгие годы, однако в такой земле было очень много микроорганизмов, которые точно так же дышат кислородом, как и позвоночные животные. Научные журналы признали эти открытия главными и единственными достижениями «Биосферы».
На одной из внутренних стен «планеты» до сих пор сохранилось несколько строк, написанных одной из женщин:
«Только здесь мы почувствовали, насколько зависим от окружающей природы. Если не будет деревьев — нам нечем будет дышать, если вода загрязнится — нам нечего будет пить».
Из биосферы в экопоселение
Но у этой истории есть и продолжение… Несколько участником экперимента решили не прекращать свои поиски идеального мира и, сделав необходимые выводы, уехали в создавать экопоселение на заброшенном пустынном участке в Португалии. Теперь это экопоселение считается одно из самых технологичных и успешных в мире и стало местом паломничества многих исследователей и активистов. Средний годовой доход экопоселения составляет около 1 млн евро и 60% этого дохода — обучающие семинары и тренинги. А название его — Тамера.
В 8:15 утра 26 сентября 1991 года восемь человек, одетых в форменные футуристические комбинезоны, помахали огромной толпе журналистов и вошли в герметический шлюз, который вел в… рай-2. По крайней мере, именно так писали многие газеты того времени. Официально это был грандиозный научный проект, который назывался «Биосфера-2». Он располагался в аризонской пустыне и представлял собой систему воздухонепроницаемых стеклянных куполов. Внутри были установлены пять ландшафтных модулей (джунгли, саванна, болото, маленький океан с пляжем и коралловым рифом, пустыня), сельскохозяйственный блок, оснащенный по последнему слову техники, а также жилой дом, построенный в авангардном стиле. Помимо людей внутрь были запущены около 4 тысяч разнообразных представителей фауны, включая коз, свиней и кур на ферме. Весь этот ковчег должен был автономно просуществовать два года, питаясь тем, что росло под куполом, дыша кислородом, который выделяли растения, очищая и бесконечно используя одну и ту же воду. Этакая планета в миниатюре, нетронутая технической революцией, где восемь интеллигентных, просвещенных людей, четверо мужчин и четыре женщины, планировали заниматься простым физическим трудом, собираться за одним обеденным столом, музицировать в часы досуга и, наконец, работать ради великой цели, на благо науки. Чем не рай?
Начало
Отца-основателя этого проекта, впоследствии внесенного журналом Times в список «100 самых громких провалов в истории», звали Джон Аллен. Он был счастливым человеком. Отучившись в металлургическом институте и немного поработав по профессии, Джон быстро забросил это дело, поскольку родительского наследства хватало на безбедную жизнь, и с головой окунулся в науку, причем в самом индиана-джонсовском ее проявлении. Аллен финансировал небольшие научные экспедиции в удаленные уголки мира с целью изучения, скажем, сельского хозяйства древних цивилизаций. Под это дело набирались молодые энтузиасты, все вместе ехали в какую-нибудь глубинку, где на стыке этнографии и экологии занимались научными изысканиями, а по сути дела путешествовали с места на место и отлично проводили время. В какой-то момент вокруг Аллена сформировалась группа энтузиастов и энтузиасток, которых он объединил в своеобразную коммуну - ранчо Синергия в штате Нью-Мехико. Впрочем, хоть дело и происходило в конце 60-х, все это совсем не было похоже на эзотерическое сборище хиппи, хотя Аллен вполне в соответствии с тогдашними традициями взял на себя роль духовного лидера. Несмотря на наследство, он был человеком с настоящей деловой хваткой. До начала своих научных изысканий он успел побыть девелопером в азиатских странах, основателем рекрутингового агентства для наемников и менеджером крупной сталелитейной компании, так что ему было что рассказать о жизни. Также на ранчо Синергия увлекались изучением истории философии и практиковали любительские театральные постановки, которые помогали участникам «раскрыть творческий потенциал», да и вообще поддерживали атмосферу студенческой летней экспедиции.
Все это, вероятно, продолжалось бы в том же духе, если бы в среду беспечных студентов не затесался настоящий миллиардер Эд Басс. Он с восторгом посещал семинары, участвовал в театральных дурачествах и вообще всячески демонстрировал, что готов на все ради науки. Аллен решил, что упускать такой шанс просто глупо, и задумал с помощью Эда провернуть один из самых громких частных научных проектов в истории человечества.
Это была «Биосфера-2» - эдемский сад за стеклянной стеной, прототип будущей лунной либо марсианской колонии или даже убежища на случай мировой катастрофы 2012 года. В общем, собственный карманный дивный мир, где можно установить свои законы.
Сразу скажем, что серьезные научные институты с самого начала скептически отнеслись к идее «Биосферы-2», поскольку, во-первых, ни один из основателей проекта не был академическим ученым, а во-вторых, финансирование этого впечатляющего эксперимента происходило не в рамках государственной программы или хотя бы под эгидой какого-то института, а просто по капризу частного лица.
А вот пресса была просто в восторге от «Биосферы». Восемь человек, выживающих в замкнутом пространстве, похожем на студийный павильон… Эта идея витала в воздухе, и, если бы создатели «Биосферы-2» додумались поставить внутри купола камеры, именно они стали бы основателями современных реалити-шоу* и, наверное, отбили бы все миллионы, потраченные на проект. Но, увы, при всей деловой хватке Аллен был человеком прошлого века и, возможно, слишком снобом: ему хотелось быть ученым, а не шоуменом. Так что он упустил этот момент.
*«Кстати, создатели голландского «Большого брата», первого реалити-шоу, признавали, что вдохновлялись именно «Биосферой-2».
Сотворение
В местечке Оракл на юге Аризоны было куплено около 16 гектаров земли, на которых Эд и Аллен начали проектировать свой новый мир. Для постройки системы куполов пригласили знаменитых инженеров и архитекторов, для проектирования бионических модулей (океана, джунглей, саванны, пустыни и болота) позвали работников лучших ботанических садов мира и специалистов-океанологов. Сельскохозяйственный блок разрабатывался с учетом самых современных технологий интенсивного земледелия, а также с использованием некоторых специфических приемов древних цивилизаций, которые в совершенстве знал Аллен. Например, система рыбных прудов, интегрированная в болотистую часть «Биосферы», была сделана по древнекитайскому образцу. Земледелие предполагалось полностью органическое, без использования пестицидов и даже искусственных удобрений. Ведь система ирригации грядок, переработка органических отходов и процесс получения питьевой воды были полностью взаимосвязаны, так что вся химия очень быстро оказалась бы на столе у жителей «Биосферы».
Особое внимание уделили полной герметичности куполов, которая превосходила герметичность космических кораблей. При этом был учтен такой технический момент, как расширение воздуха во время дневного повышения температуры. Чтобы «запаянная капсула» «Биосферы» не взорвалась, были сконструированы так называемые «легкие» - огромные выгибающиеся мембраны, разнесенные по разным концам системы, которые днем становились выпуклыми, а ночью сдувались.
Единственный ресурс, который этот огромный парник, стоящий посреди пустыни, должен был брать извне, - это электричество, в первую очередь использовавшееся для охлаждения циркуляции воды.
В итоге строительство всего комплекса сооружений площадью чуть больше гектара, включая создание бионических модулей и заселение животных, обошлось в 150 миллионов долларов. Еще 50 миллионов ушло на поддержание «Биосферы» в рабочем состоянии во время проведения эксперимента.
Заселение
В 1991 году искусственный эдемский сад был полностью готов к появлению человека. На полях фермы созрел первый урожай, в прудах плескалась рыба, в тропическом лесу летали колибри и журчал по скале маленький водопад, 30-метровое море омывало миниатюрный белый песчаный пляж с пальмами.
На роль Адама и Евы отобрали восемь человек. Что характерно, ни Аллен, ни Басс не вошли в их число: как истинные создатели, они должны были контролировать процесс извне. Впрочем, недостатка в желающих из числа членов коммуны на ранчо Синергия не было. «Капитанами» колонии стали 36-летняя Салли Сильверстоун, которая до этого занималась сельскохозяйственными проектами в Индии, и 30-летний Марк Ван Тилло, профессиональный механик, работавший ранее на исследовательской яхте Басса. Салли должна была отвечать за финансовую и организационную часть проекта, Марк - за техническую часть. Директором по научным исследованиям была назначена 31-летняя Абигайль Айлинг, профессиональный океанолог. 39-летний ботаник Линда Лей несла ответственность за флору «Биосферы». Специалист по интенсивному сельскому хозяйству 29-летняя Джейн Пойнтер отвечала за ферму и обеспечение колонии едой. 27-летний Табер Маккаллум, единственный участник эксперимента без высшего образования, выступал как технический ассистент. Марк Нельсон, 44-летний бакалавр философии, занял должность пиар-директора: он передавал информацию из «Биосферы» наружу. Он же был главным по ирригационным и ассенизационным системам. Наконец, самый экзотический участник эксперимента - 67-летний импозантный доктор Рой Валфорд исполнял роль бортового врача. Рой заинтересовался «Биосферой» в связи с собственными исследованиями: у него была теория о том, что потребление калорий ниже прожиточного минимума приводит к оздоровлению и увеличению продолжительности жизни. Он хотел посмотреть, как скажется на состоянии здоровья бионавтов практически полностью вегетарианская органическая диета.
26 сентября 1991 года восемь будущих бионавтов встали еще до зари, позавтракали яичницей с беконом, отсидели продолжительную пресс-конференцию, отстояли фотосессию, поучаствовали в торжественной церемонии проводов и наконец вошли внутрь купола, закрыв за собой герметичную дверь. Они вспоминают, как, уже уставшие, сидели в кают-компании в то утро, смотрели на проплывающие над стеклянной крышей облака, совсем такие, как обычно, и никак не могли поверить, что эксперимент начался. Обратного пути уже не было.
Первые проблемы
Поначалу все было именно так, как они мечтали. Колонисты с энтузиазмом работали на полях фермы, проверяли работу всех систем, следили за бурной жизнью джунглей, ловили рыбу, сидели на своем маленьком пляже, а по вечерам ели великолепно приготовленный ужин из самых свежих продуктов на балкончике с видом на созревающий урожай. За зелеными грядками и стеклянной стеной фермы начиналась пустыня и горная гряда, за которой садилось солнце. Этот балкон колонисты прозвали «Визионерским кафе» - отсюда будущее казалось особенно радужным. После ужина устраивали философские дискуссии или импровизированные джем-сейшены. Многие взяли с собой музыкальные инструменты, и, хоть профессиональных музыкантов среди них не было, то, что получалось, на волне всеобщего энтузиазма казалось авангардной музыкой будущего.
Примерно через неделю главный техник «Биосферы» Ван Тилло пришел на завтрак очень взволнованным. Он объявил, что у него есть странные и неприятные новости. Ежедневные измерения состояния воздуха показали, что проектировщики купола ошиблись в расчетах. В атмосфере постепенно сокращается количество кислорода и увеличивается процент углекислого газа. Пока это совершенно незаметно, однако, если тенденция продолжится, примерно через год существование на станции станет невозможным. С этого дня райская жизнь бионавтов закончилась, началась напряженная борьба за воздух, которым они дышали.
Во-первых, было решено как можно интенсивнее наращивать зеленую биомассу. Все свободное время колонисты посвящали посадкам и уходу за растениями. Во-вторых, они запустили на полную мощность резервный поглотитель углекислого газа, с которого постоянно нужно было соскребать осадок. В-третьих, неожиданным помощником стал океан, где оседало некоторое количество CO, превращаясь в уксусную кислоту. Правда, кислотность океана от этого постоянно росла, и приходилось использовать добавки, понижающие ее*. Ничто не помогало. Воздух под куполом становился все более разреженным.
*«Кстати, абсолютно то же самое происходит с мировым океаном, кислотность которого за последние сто лет возросла на 30%».
Вскоре перед бионавтами возникла еще одна глобальная проблема. Выяснилось, что ферма в 20 соток при всех современных технологиях обработки земли способна обеспечить лишь 80% потребностей колонистов в пище. Их ежедневный рацион (одинаковый для женщин и мужчин) составлял 1700 калорий, что нормально для сидячей офисной жизни, но катастрофически мало при том количестве физической работы, которую должен был выполнять каждый житель «Биосферы». Поначалу ужин сервировали в виде шведского стола, однако вскоре из-за этого начали возникать серьезные конфликты, и еду стали накладывать каждому в тарелку, отмеряя буквально до грамма. Люди вставали из-за стола голодными и постоянно мечтали о лакомствах большого мира. Вечерние философские дискуссии заменили фантазии о том, что они съедят, когда выйдут на свободу. Кладовую, где хранилось главное лакомство бионавтов - бананы, после отвратительного эпизода с анонимным разграблением пришлось запирать на ключ. Перед тем как отдавать очистки свиньям, люди тщательно выбирали все, что можно было съесть самим. Банановые шкурки и ореховая шелуха шли за деликатес.
Однажды вечером Джейн Пойнтер, ответственная за ферму, призналась, что ей было известно о будущем продовольственном кризисе. За несколько месяцев до заселения она просчитала, что бионавтам будет не хватать еды, однако под влиянием доктора Валфорда с его представлениями о здоровой диете было решено, что эта нехватка пойдет только на пользу. Доктор, кстати, был единственным, кто не жаловался на голод. Он же продолжал настаивать на справедливости своей теории: уже через полгода «голодной» диеты состояние крови бионавтов значительно улучшилось, понизился уровень холестерола, улучшился метаболизм. Люди потеряли от 10 до 18 процентов массы тела и выглядели удивительно молодо. Они улыбались из-за стекла журналистам и любопытным туристам, делая вид, что ничего не происходит. Однако бионавты чувствовали себя все хуже и хуже.
Кризис
Лето 1992 года стало для колонистов особенно сложным. Посевы риса были уничтожены вредителями, так что их рацион на протяжении нескольких месяцев почти полностью состоял из фасоли, батата и моркови. Из-за избытка бета-каротина их кожа стала оранжевой.
К этой беде добавился особенно сильный эль-ниньо, из-за которого небо над «Биосферой-2» почти всю зиму было затянуто облаками. Это ослабило фотосинтез джунглей (значит, и выработку драгоценного кислорода), а также снизило и без того скудные урожаи.
Мир вокруг них терял свою красоту и гармоничность. В «пустыне» из-за конденсации на потолке регулярно выпадали дожди, так что многие растения сгнили. Огромные пятиметровые деревья в джунглях неожиданно стали хрупкими, некоторые упали, сломав все вокруг. (Впоследствии, исследуя этот феномен, ученые пришли к выводу, что его причина крылась в отсутствии ветра под куполом, который укрепляет стволы деревьев в природе.) Стоки в рыбных прудах забились, и рыбы становилось все меньше. Все труднее было бороться с кислотностью океана, из-за которой гибли кораллы. Животный мир джунглей и саванны тоже неумолимо сокращался. Прекрасно себя чувствовали только тараканы и муравьи, которые заполнили все биологические ниши. Биосфера постепенно умирала.
Хозяева рая чувствовали себя ничуть не лучше. Количество кислорода в атмосфере постоянно снижалось и достигло 16% (при норме в 20%). Это сравнимо с разреженным воздухом гор, и обыкновенно человеческий организм быстро приспосабливается к этому состоянию. Однако из-за общего истощения колонистов горная болезнь не отпускала их. Бионавты начали быстро уставать, постоянно кружилась голова, они не могли уже выполнять работу в прежнем объеме. Но самым радикальным образом кислородное голодание сказалось на их моральном состоянии. Все чувствовали себя угнетенными, грустными, раздраженными. Каждый день под куполом происходили скандалы.
Главной причиной конфликта было то, что Аллен не разрешал бионавтам обнародовать их проблемы. Он продолжал делать вид, что эксперимент идет по плану. Половина колонистов (оба капитана, пиар-директор и начальница по научным исследованиям, то есть руководство) были абсолютно согласны с этой позицией. Они считали, что нужно пробыть под куполом запланированные два года любой ценой. Еще четверо бионавтов утверждали, что надо срочно запросить помощь международных ученых, чтобы понять, почему исчезает кислород. Также неплохо было бы заказать немного воздуха и еды извне.
Джейн Пойнтер, лидер группы, которая хотела просить помощи, так описывает начало конфликта: «Я убирала в загонах для животных на ферме. Голова ужасно кружилась, и приходилось поминутно отдыхать. С утра мы говорили о нашем положении, и я сказала, что оставаться тут и задыхаться - это какое-то сектантство. Я думала про все это, потом обернулась и увидела Абигайль, которая стояла у меня за спиной. У нее что-то было во рту… В следующую секунду она плюнула мне в лицо! Я растерялась и спросила: „За что?“ „Сама подумай“, - ответила та, развернулась и ушла».
Тем временем обычные зрители, которые каждый день приезжали целыми автобусами, чтобы посмотреть, что творится в гигантском человеческом аквариуме, и не подозревали, какие страсти там кипят. Они выстраивались вдоль стены, потягивая колу, жуя хот-доги, и люди в футуристических костюмах за стеклом казались им удивительно одухотворенными, настоящими героями фантастических книг и визионерами. Хотя, по большому счету, «визионеры» просто были очень уставшими и голодными.
Выход
Осенью 1992 года содержание кислорода под куполом опустилось до 14%. Доктор Валфорд объявил, что снимает с себя свои обязанности, поскольку более не в состоянии сложить в уме даже двухзначные числа. По ночам бионавты постоянно просыпались, так как активный фотосинтез растений прекращался, уровень кислорода резко падал и они начинали задыхаться. К этому моменту все позвоночные животные биосферы погибли.
Спустя год после начала эксперимента Аллен и Басс приняли решение разгерметизировать капсулу и добавить в атмосферу «Биосферы» кислород. Также они разрешили бионавтам использовать неприкосновенные запасы зерна и овощей из семенного хранилища. Это значительно улучшило общее состояние колонистов. Однако две враждующие группы так и остались в состоянии перманентной войны, стараясь даже не разговаривать друг с другом.
26 сентября 1993 года, когда шлюз был торжественно разгерметизирован и люди вышли наружу, по их лицам можно было понять, что эксперимент провалился - изгнание из рая произошло в полной мере и навсегда. Биосфера оказалась непригодной для жизни.
Тем временем журналисты, прознавшие о добавке кислорода в атмосферу, раздули из этого огромный скандал и окрестили «Биосферу» грандиозным провалом столетия.
Так в чем же состояла эта таинственная проблема с кислородом? Когда ученые внимательно осмотрели плачевное состояние разоренных куполов, они пришли к выводу, что роковую роль сыграли цементные перекрытия. Кислород вступал в реакцию с цементом и оседал в виде окислов на стенах. Еще одним активным потребителем кислорода оказались бактерии в почве. Для «Биосферы» выбрали самый плодородный чернозем, чтобы естественных микроэлементов в нем хватило на долгие годы, однако в такой земле было очень много микроорганизмов, которые точно так же дышат кислородом, как и позвоночные животные. Научные журналы признали эти открытия главными и единственными достижениями «Биосферы».
Исправив ошибки, Аллен запланировал и запустил вторую миссию в 1994 году. Однако она не продлилась и полугода. Басс в конце концов тоже разочаровался в своем гуру и неожиданно прекратил финансирование, из-за чего эксперимент был свернут в самом начале.
Многие годы после этого «Биосфера» переходила от одного института к другому, постепенно разрушаясь, пока совсем недавно ее не подлатали и не устроили внутри туристический аттракцион. Посетить оставленный рай можно всего за каких-то 25 долларов.
Как работает «мозгопочта» - передача сообщений от мозга к мозгу через интернет
10 тайн мира, которые наука, наконец, раскрыла
10 главных вопросов о Вселенной, ответы на которые учёные ищут прямо сейчас
8 вещей, которые не может объяснить наука
2500-летняя научная тайна: почему мы зеваем
3 самых глупых аргумента, которыми противники Теории эволюции оправдывают своё невежество
Биосферы-2
В начале 90-ых, в американской пустыне Аризона был водворён в жизнь масштабный проект, получивший название «Биосфера-2» («Биосферой-1» является наша планета Земля). Эта искусственно-созданная замкнутая биосфера была первой масштабной попыткой моделирования процессов, происходящих в естественных экосистемах Земли. По мнению авторов проекта, полученные в ходе эксперимента результаты могли бы очень пригодиться во время длительных космических перелётов.
Комплекс «оранжерей», полностью изолированных от окружающей среды (даже атмосферного воздуха) занял около 1,5 га, объём атмосферы «Биосферы-2» составил около 204 тыс. м 3 воздуха. В гигантскую «теплицу» было «заключено» около 3000 видов животных и растений, а также 8 представителей Homo sapiens. К «услугам» разумных обитателей «Биосферы 2» были семь различных биомов: тропический лес, пустыня, саванна, океан с небольшим коралловым рифом и мангровым эстуарием, агроценоз, в котором колонисты выращивали продукты питания (овощи, фрукты и скот), а также жилой блок. Видовой состав живых организмов был подобран, чтобы наилучшим образом имитировать биосферный круговорот веществ, включающий продуцирование и разложение органики, в том числе и естественное разложение отходов жизнедеятельности людей.
Искусственно воссоздать биосферу Земли оказалось не таким простым делом. Колонисты столкнулись с множеством серьёзных проблем. Одной из главных проблем оказалось то, что растения не смогли вырабатывать необходимое количество кислорода. Содержание кислорода в атмосфере «Биосферы-2» снизилось с 21% до 15%, в результате пришлось подкачивать кислород из внешней среды. Два года (с 1991 по 1993 год) жители искусственной биосферы жили в условиях постоянного кислородного голодания (аналогичное кислородное голодание испытывают альпинисты на высоте 4 км). Учёные предполагают, что существенную роль в повышенном потреблении кислорода сыграли почвенные микроорганизмы.
Вторая проблема, с которой столкнулись люди — это нехватка пищи. Площади агроценоза «Биосферы-2» оказалось недостаточно, чтобы обеспечить 8 человек пищей в достаточном количестве. Для решения этой проблемы пришлось увеличить плотность засева зерновых, а также высадить в тропическом лесу бананы и папайю.
Третья проблема, которая значительно осложняла жизнь людей в изолированной экосистеме — это неконтролируемый рост численности насекомых-вредителей. Пищевые цепи искусственных экосистем «Биосферы-2» оказались неполными, и численность насекомых-вредителей в отсутствие врагов стала неуклонно расти. В изолированных от внешней среды условиях «Биосферы-2» использование инсектицидов для борьбы с насекомыми-вредителями неоправданно, так как процессы самоочищения в таких небольших экосистемах проходят очень медленно, а это значит, что отравление химикатами всех обитателей, в том числе и людей, будет неизбежно. Для решения этой проблемы колонистам пришлось собирать вручную насекомых-вредителей, а также разводить их естественных врагов.
Биом пустыни просуществовал недолго. По утрам влага конденсировалась на стеклянной крыше «Биосферы-2» и искусственным дождём падала вниз. Спустя некоторое время после начала эксперимента пустыня стала зарастать травой.
В ходе проведения эксперимента некоторые проблемы оказались весьма неожиданными. Так отсутствие ветра пагубно сказывалось на некоторых видах древесной растительности. В отсутствие давления ветра на ствол и ветви деревьев, механические ткани древесины оказались недостаточно развитыми. В результате стволы и ветви деревьев становились хрупкими и ломались под тяжестью собственного веса.
С 1996 года «Биосфера-2» находилась в ведении Колумбийского университета, который продолжал дальнейшие исследования, но уже без участия человека. Некоторые биомы научно-исследовательского комплекса были доступны для экскурсантов. В 2005 году «Биосфера-2» была выставлена на продажу.
Что представляет собой «Биосфера-2» в 2010 году Вы можете увидеть на фото, сделанных Noah Sheldon .