Текст уведомления здесь

Биосфера на вынос

Как покорить другую планету, взяв с собой кусочек своей

Если нам вздумается заселить другую планету, то после того, как проблема транспортировки будет решена (а прогресс в этом отношении определенно есть!), мы столкнемся с другой — той, что там все совсем не так, как здесь. Наш организм приучен дышать земным воздухом и получать энергию из пищи земного происхождения. Поэтому колонистам других миров придется взять кусочек «родной Земли» с собой. О том, как это сделать, «Чердак» поговорил с российскими энтузиастами частной космонавтики, которые работают над созданием одного из ключевых элементов системы жизнеобеспечения — фотобиореактора.
Добавить в закладки
Комментарии

Идея команды «435nm» в том, чтобы создать замкнутую систему жизнеобеспечения на основе фотобиореактора. В реакторе культивируются микроводоросли, которые, как и полагается растениям, поглощают углекислый газ и производят кислород. А заодно могут послужить пищей для более высоких звеньев пищевой цепочки.

Сама идея не нова, но инженеры обещают новый уровень ее воплощения — в частности, они уже подобрали оптимальную длину волны, при которой рост водорослей идет максимальными темпами; название проекта — как раз отсылка к найденной величине. Создан и первый прототип установки для производства водорослей — в данном случае хлореллы. «Чердак» выяснил подробности у создателей проекта — инженера, кандидата технических наук Александра Шаенко и доктора биологических наук, ведущего научного сотрудника Института медико-биологических проблем РАН Маргариты Левинских.

[Ch.] Были ли уже подобные проекты в прошлом и чем отличается ваш?

[Маргарита Левинских] Безусловно, были. Это огромный пласт исследований, которые вели ученые в Институте медико-биологических проблем РАН и красноярском Институте биофизики РАН с 60-х годов прошлого века. И надо сказать, «земные» испытания таких систем проходили вполне успешно. Человек по несколько месяцев жил в среде, сформированной водорослями и другими растениями. Представьте, 45 литров суспензии водоросли полностью обеспечивают газообмен человека и регенерацию воды. Особенность «435 нм» — в использовании новых технологий, ведь за полвека многое изменилось, в том числе появилась возможность тонкого подбора спектра, при котором выращиваются водоросли.

Самый знаменитый и секретный на тот момент советский эксперимент по созданию биологической системы жизнеобеспечения проводился ИМБП РАН в 1967−68 годах. Три испытателя, врач Герман Мановцев, инженер Борис Улыбышев и биолог Андрей Божко, провели год в «земном звездолете», на площади в 12 квадратных метров, половина которой была занята оборудованием. В «космической» оранжерее испытатели выращивали листовую капусту, кресс-салат, огуречную траву и укроп. Задачей эксперимента была подготовка к полету на Марс, который казался перспективой вполне обозримого будущего.

Фрагмент документальной ленты «Год в земном "звездолете"». Центрнаучфильм, 1970г. / Youtube

[Александр Шаенко] На самом деле подобные реакторы для выращивания водорослей сегодня применяются в земных условиях, в сельском хозяйстве. Но их не удастся запустить в космос. На Земле можно особенно не думать над энергозатратами, над размерами реактора, для космических же полетов это факторы критические. Реактор должен быть компактный, энергоэффективный и очень надежный.

[Ch.] Если помечтать о далекой перспективе, то как может использоваться подобная разработка?

[МЛ] В силу того что подобные системы требуют большого количества энергии, они рассматриваются больше для обустройства баз на других планетах — на Луне, на Марсе. Для использования во время перелета или на космической станции они подходят меньше, так как нужно много места и много энергии.

[АШ] Без подобных систем не обойтись при колонизации Луны или, допустим, Марса. Нереально подвозить туда постоянно необходимые ресурсы, как это происходит в случае с МКС. Поэтому задача состоит в том, чтобы построить такую независимую биосистему непосредственно на инопланетной базе. Конечно, это не полное воспроизводство нашей земной биосферы, но фактически мы действительно можем брать с собой то, к чему привыкли тут, на Земле.

Растение, выращенное в оранжерее «Лада» (ИМБП) на борту МКС. Фото: NASA
Растение, выращенное в оранжерее «Лада» (ИМБП) на борту МКС. Фото: NASA

[Ch.] Кислородом и водой хлорелла человека обеспечит, а что насчет еды?

[МЛ] Сами водоросли мало подходят для питания. Трудноперевариваемая оболочка водорослей практически не подходит для нашего пищеварения, а у некоторых людей вызывает аллергию. Но, во-первых, можно строить смешанную систему — из водорослей и высших растений. Тогда можно рассчитать долю биомассы для потребления в пищу, например, салата, овощей, пшеницы. Такие эксперименты тоже проводились, и довольно успешно. А если заглянуть еще дальше, то можно говорить и о более разветвленной системе. Можно заселить в такой «аквариум» растительноядных рыб. Теоретические расчеты показали, что это возможно, рассматривалось выращивание теляпии, белого амура, толстолобика. Но нужно понимать, что это резко поднимает энергозатраты, так как на каждом этапе цепочки происходит очень большая потеря энергии, к тому же требуется уже большой объем всей системы. Тем не менее — да, теоретически мы можем выращивать и растения, и разводить рыбу где-нибудь на Луне.

[Ch.] Что сделано уже сегодня и какие задачи предстоит решить?

[АШ] Сегодня у нас готов первый прототип, в котором мы уже выращиваем водоросли, тестируем различные условия, чтобы подобрать оптимальные. Мы выяснили, что именно при длине волны в 435 нм энергия света максимально эффективно преобразовывается в биомассу. Но итоговый аппарат должен быть в гораздо большей степени автоматизированным, предстоит решить еще много инженерных задач. Нам предстоит сделать реактор оптимальной формы, должна появиться система измерения плотности водорослей, система очистки и ряд других систем. В итоге мы должны контролировать все параметры питательной среды — температуру, кислотность, газовый состав на входе в реактор и на выходе.

«435nm» — частный проект группы энтузиастов. Если вы хотите помочь им в их деле, то присоединяйтесь к кампании по сбору средств на создание фотобиореактора.

Добавить в закладки
Комментарии
Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Бремя творцов

Получится ли у нас выжить в эпоху синтетической биологии?

Создание вируса с нуля сегодня становится вполне посильной задачей не только для специалистов в лабораториях, но и для энтузиастов-биохакеров с их гаражными исследованиями. Все это сулит огромные возможности и одновременно — труднооценимые опасности. Станут ли рукотворные биологические вирусы в недалеком будущем такой же обыденностью, как компьютерные в наши дни?
Добавить в закладки
Комментарии

Профессор вирусологии Дэвид Эванс получил отказ в публикации своей статьи в журнале Science. Именно этот простой факт скрывался за многословной и подчеркнуто вежливой формулировкой Каролины Эш, редактора журнала. «Мы признаем ваше техническое достижение, но в конечном итоге пришли к выводу, что публикация не предоставит читателям Science нового биологического знания в достаточной мере, чтобы перевесить значительное административное бремя, которое представляет для редакции ваша рукопись, будучи исследованием двойного назначения».

За два года работу канадского профессора обсуждали на специальном комитете ВОЗ, рукопись просматривали в подведомственных канадскому Минздраву агентствах. Принимать статью Эванса отказались топовые научные журналы Science и Nature Communications. Лишь в январе этого года она была опубликована в бунтарском PLoS ONE. Что же такого сделал доктор Эванc и почему предать огласке результат его работы оказалось столь трудно?

Каролина Эш в чем-то права — в общем-то, в работе Эванса нет ничего революционного. Пользуясь более или менее известными технологиями, команда профессора воскресила предположительно вымерший вирус лошадиной оспы. Однако для того, чтобы понять мотивы исследователей и страхи редакторов Science, нам придется ненадолго отвлечься от этого исследования и обратиться к истории.

Поверженный враг [ ... ]

Читать полностью

Космос все еще тот

Фоторепортаж с пуска «Союза», который сегодня доставит новый экипаж на МКС

21 марта 2018 года состоялся пуск ракеты-носителя «Союз-ФГ» с космодрома Байконур. Ракета вывела на орбиту пилотируемый космический корабль «Союз МС-08», на борту которого — новый экипаж Международной космической станции. В составе экспедиции МКС 55/56 полетели россиянин Олег Артемьев и американцы Эндрю Фойстел и Ричард Арнольд. На пуске побывал Михаил Котов.
Добавить в закладки
Комментарии

Весна уже пришла на Байконур. Ночами все еще очень холодно и промозгло, но к обеду солнце уже прилично нагревает воздух. С утра, во время вывоза и вертикализации ракеты, еще холодно — ветер из степи промораживает до костей, а к обеду уже хочется подставлять лицо солнцу и греться.

Фото: Михаил Котов / Chrdk.
Фото: Михаил Котов / Chrdk.

Этот пуск стал уже 513-м по счету для основной стартовой площадки. Посчитать запуски можно по звездочкам на одной из обслуживающих ферм: три юбилейных запуска, большая звезда, обозначающая пятьсот, и восемь маленьких звездочек. Итого 511. На вопрос, куда делись еще две, мне отвечают, что не успели нарисовать.

Фото: Михаил Котов / Chrdk.
Фото: Михаил Котов / Chrdk.

[ ... ]
Читать полностью

Дайте две

Как трансплантируют почки и при чем тут математика

3 апреля 1933 года. В хирургическое отделение Херсонской городской больницы попадают 60-летний мужчина с переломом основания черепа и 26-летняя женщина с острой почечной недостаточностью из-за отравления сулемой (хлорид ртути). Мужчина быстро скончался, и заведующий отделением Юрий Вороной решил попытаться спасти женщину, пересадив ей почку умершего.
Добавить в закладки
Комментарии

Пересадка почки рассматривалась как временная мера на период острой почечной недостаточности. Орган пересадили на бедро женщины, на бедренные артерию и вену. Операция прошла успешно, и почка начала функционировать. Но без иммунодепрессантов, которые предотвращают отторжение донорского органа, больная скончалась через два дня после операции.

Так впервые в истории человеку пересадили трупную почку. Более того, эта операция доказала, что почки недавно умерших людей могут оживать и функционировать в новом теле.

Первую успешную временную пересадку почки, после которой пациент выжил, провели в Бостоне 14 лет спустя, в 1947 году, американские хирурги Чарльз Хуфнагель, Эрнест Лендстейнер и Давид Хьюм. Они пересадили трупную почку на сосуды плеча молодой женщине с септицимией, осложненной острой почечной недостаточностью. Пересаженный орган отлично функционировал: почка выделяла мочу в течение нескольких суток и спасла женщине жизнь.

В декабре 1954 года американский хирург Джозеф Мюррей впервые в истории успешно пересадил почку от живого человека — однояйцевого близнеца больного. В 1959 году хирург смог успешно пересадить человеку почку от неродственного донора, а в 1969 году — от трупа. За эти работы Мюррея в 1990 году догнала Нобелевская премия, которую, как мы знаем, любят вручать после того, как открытие будет проверено временем. [ ... ]

Читать полностью