Институт биосферы 2

Биосфера-2 — это экспериментальный комплекс, построенный в пустыне Сонора (штат Аризона, США) в конце 1980-х годов, предназначенный для изучения замкнутых экологических систем и моделирования условий, необходимых для выживания человека в изолированной среде, в том числе в космосе. Название символизирует, что Земля является первой биосферой, а данный проект — попытка создать вторую, полностью автономную.

История создания

Идея создания замкнутой экосистемы возникла у группы энтузиастов, вдохновлённых работами советского учёного Владимира Вернадского о биосфере и ноосфере, а также экспериментами по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения (например, проект «БИОС-3» в Красноярске). Проект был инициирован частной компанией Space Biospheres Ventures, основанной бизнесменом и экологом Эдвардом Бассом и инженером Джоном Алленом. Строительство началось в 1987 году и обошлось примерно в 200 миллионов долларов (в ценах того времени). Комплекс представлял собой герметичное здание из стекла и стали, занимавшее площадь около 1,27 гектара.

Устройство и структура

«Биосфера-2» была спроектирована как совокупность изолированных биомов, имитирующих основные природные зоны Земли. Внутри герметичного объёма (около 180 000 кубических метров) были созданы следующие среды:

• Тропический лес — с густой растительностью, имитирующей джунгли Амазонии.
• Океан — искусственный водоём объёмом около 2,5 миллионов литров с коралловым рифом и морскими обитателями.
• Савванна — травянистая равнина с засушливым климатом.
• Пустыня — участок с песчаными дюнами и кактусами.
• Мангровое болото — переходная зона между сушей и водой.
• Сельскохозяйственная зона — участок для выращивания продовольствия для экипажа, включавший рисовые поля, грядки с овощами и фруктовые деревья.
• Жилые помещения — модули для проживания экипажа, лаборатории, мастерские и зона отдыха.

Система жизнеобеспечения включала сложные механизмы рециркуляции воды, воздуха и отходов. Вода очищалась через естественные фильтры (почву, растения, микроорганизмы), воздух циркулировал через «лёгкие» — специальные камеры, компенсирующие перепады давления. Энергоснабжение обеспечивалось солнечными батареями и резервными генераторами, но комплекс не был полностью автономен по энергии (подключение к внешней сети было предусмотрено).

Эксперименты и миссии

Первая миссия (1991–1993)

Первая закрытая миссия стартовала 26 сентября 1991 года. Восемь «биосферян» (четверо мужчин и четыре женщины) должны были прожить внутри комплекса два года, полностью обеспечивая себя пищей, водой и воздухом. Эксперимент столкнулся с рядом серьёзных проблем:

• Нехватка кислорода: уровень кислорода в атмосфере упал с 21% до 14% (как на высоте 4000 метров), что вызывало у экипажа хроническую гипоксию. Причиной стало неожиданное поглощение кислорода микроорганизмами в почве, а также химические реакции с бетоном.
• Проблемы с продовольствием: урожайность оказалась ниже запланированной. Экипаж страдал от недоедания, потерял в весе (в среднем на 10-15% от исходной массы). Рацион был скудным и однообразным.
• Нарушение экологического баланса: некоторые виды растений и животных вымерли, другие, наоборот, размножились бесконтрольно (например, муравьи и тараканы). Популяция опылителей (пчёл) сократилась, что ухудшило опыление культур.
• Психологические трудности: изоляция, конфликты внутри группы, давление со стороны СМИ и спонсоров.

Несмотря на трудности, экипаж продержался до 26 сентября 1993 года. Внутри комплекса были проведены сотни научных экспериментов по биологии, экологии, сельскому хозяйству и психологии. Однако репутация проекта была подорвана из-за того, что на последних этапах миссии в комплекс тайно завозились продукты и кислород (что было признано организаторами, но не афишировалось изначально).

Вторая миссия (1994)

Вторая миссия, начавшаяся в марте 1994 года, была прервана через шесть месяцев из-за финансовых проблем и внутренних конфликтов между участниками проекта. В ходе этой миссии также возникли технические неполадки и разногласия в управлении. После этого проект был передан в управление Колумбийскому университету, а затем Университету Аризоны.

Современное состояние и использование

После 1994 года «Биосфера-2» использовалась для различных научных исследований, не связанных с полной изоляцией. В 2007 году комплекс был выставлен на продажу за 50 миллионов долларов, но не нашёл покупателя. В 2011 году он был передан Университету Аризоны, который использует его как центр экологических и климатических исследований.

Сегодня «Биосфера-2» открыта для посещения туристами. Внутри проводятся эксперименты по изучению влияния изменения климата на экосистемы, а также работы по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения для будущих космических миссий (например, для полётов на Марс). Комплекс служит уникальной лабораторией, где учёные могут моделировать глобальные экологические процессы в контролируемых условиях.

Критика и уроки

Проект «Биосфера-2» подвергался критике как со стороны научного сообщества, так и со стороны общественности. Основные претензии:

• Научная несостоятельность: из-за нарушения герметичности и подвоза ресурсов результаты первой миссии не были признаны строго научными. Критики утверждали, что проект был скорее шоу, чем серьёзным экспериментом.
• Финансовая неэффективность: огромные затраты не оправдали ожиданий. Коммерческая составляющая (туризм, продажа прав на фильмы) не покрыла расходов.
• Этические вопросы: участники эксперимента подвергались риску для здоровья (гипоксия, недоедание), что вызвало споры о допустимости таких экспериментов на людях.

Тем не менее, «Биосфера-2» дала ценные уроки для будущих проектов по созданию замкнутых экосистем. Она показала, насколько сложно воспроизвести даже упрощённую модель земной биосферы, и выявила множество непредвиденных факторов (например, роль почвенных микроорганизмов в газообмене). Опыт проекта используется при разработке систем жизнеобеспечения для космических станций и лунных баз.

Интересные факты

• Внутри «Биосферы-2» была создана искусственная «река» с течением, которая приводилась в движение насосами.
• Для поддержания влажности в тропическом лесу использовалась система туманообразования.
• Экипаж первой миссии занимался не только научной работой, но и сельским хозяйством, ремонтом оборудования и даже развлекал себя игрой в гольф на специально оборудованном поле.
• В 1996 году в комплексе произошёл пожар, который повредил часть оборудования, но не нарушил герметичность.
• В 2005 году в «Биосфере-2» проводились эксперименты по изучению воздействия повышенного содержания углекислого газа на деревья, что помогло лучше понять процессы глобального потепления.

Источники

• Allen, J. (1991). Biosphere 2: The Human Experiment. Penguin Books.
• Nelson, M., & Dempster, W. F. (1996). Living in Space: The Biosphere 2 Project. Journal of Applied Ecology.
• Odum, H. T. (1992). Biosphere 2: A New Kind of Science. Ecological Engineering.
• Официальный сайт Университета Аризоны: Biosphere 2 (раздел истории и научных программ).
• Статья «Биосфера-2: уроки замкнутой экосистемы» в журнале «Наука и жизнь» (1994, № 5).