Планетата се нагрява, океаните се окисляват, горите на Амазонка горят, а Арктика е покрита с микропластика вместо сняг. Щетите от човечеството, казват специалистите, са толкова големи, че вече е започнала глобална екологична катастрофа. Дори оптимистите трудно отричат, че екологичният ни отпечатък прилича повече на отпечатъците на тежки обувки, които стъпкваме лицето на планетата. На фона на този мрачен фон се появява разумен въпрос: не е ли безразсъдно да изхвърляте огромни суми пари, за да изпратите хората в дълбокото пространство, в други светове? Или може би, напротив, това е цинично решение на наболелите проблеми на планета, попадаща в опашка?
Независимо от това, космическите пътешествия може да осигурят на човечеството много повече от просто животоспасяваща сламка за ексцентричните милиардери. Независимо дали става въпрос за модерен космически кораб в ниска земна орбита или бъдещи застави на Луната или Марс, ще трябва да възпроизведем жизнения цикъл извън нашата планета по един или друг начин. А за настоящите и бъдещите космически полети са необходими технологии на затворен цикъл и универсална обработка - те ще осигурят неизчерпаем поток от вода, въздух и храна.
От друга страна, вече знаем как застрашаваме планетата и какво трябва да се направи за нея. "Всички инструменти, необходими за устойчив живот, са тук и сега", казва Кейт Марвел, климатолог от университета в Колумбия и сътрудник на НАСА. "Да, все още не можем да решим проблема с изменението на климата, но изобщо не, защото сме привлечени от космоса." Космическите полети сами не могат да спасят Земята и още повече с наивни мечти да напуснат родната си планета.
Земеделие Калай консерва
Невъзможно е да оцелееш без технологични иновации в космоса, но миналите решения са от чисто временен характер. Спомнете си само серията от пилотирани полети на НАСА на космическия кораб Аполон - тяхната максимална продължителност достигна 12 дни. Но промяната е точно зад ъгъла: администрацията на Тръмп обещава да кацне на Луната до 2024 година. Люк Робъртсън, старши учен изследовател на полет в Космическия център на НАСА, казва, че агенцията възнамерява да изгради устойчива инфраструктура на лунната повърхност до 2028 г., което ще изисква дългосрочно, възобновяемо съхранение на храна, въздух и вода.
Някои от тези технологии ще надхвърлят космонавтиката. В крайна сметка доста изобретения, разработени от космическите агенции, мигрираха към търговския сектор. Вземете например редица екологично ориентирани проекти - включително устойчиво производство на масло и използването на LED осветление за отглеждане на култури.
Събирането на култури в космоса не е тривиална задача. Така че технологии като специализирано осветление и усъвършенствани сензори играят ключова роля на борда на Международната космическа станция (ISS), където енергийно ефективни методи като системата Veggi се използват за производство на храна, обяснява производителят на НАСА Джоя Маса. Светодиодите за растеж на растенията за първи път са използвани през 80-те години на миналия век като част от експериментите на НАСА. В наши дни, отбелязва Маса, тази технология спестява огромни количества енергия в производството на оранжерийни култури.
Промоционално видео:
НАСА също работи с Флорикан. Тази компания разработва торове с полимерно покритие, които бавно и постепенно отделят хранителни вещества. Това помага за намаляване на оттока на торове в околната среда и намаляване на щетите за околната среда. Торовете, казва Маса, са били успешно използвани в космоса и са се доказали добре на МКС. Въпреки че са предназначени за по-нататъшно използване в космоса, те успешно се използват и в търговското земеделие.
Някои иновации в околната среда се появяват само защото НАСА работи за отговорно управление на околната среда, казва Даниел Локни, ръководител на технологичния трансфер. Изграждането на космическо оборудване на Земята е разхвърлян бизнес. Горива, бои, разтворители и други токсични материали могат да се изпускат в околната среда. Ето защо НАСА разработи емулгирано нулево валентно желязо (EZVI), материал, който "залепва" към хлорирани разтворители в подземните води. Първоначално се използва за почистване на обекти за изстрелване, но постепенно се прилага в химически заводи и силно замърсени обекти по правителствената програма Superfund.
Космонавтите и земляните също се нуждаят от питейна вода. Отровената вода убива милиони хора всяка година и всички средства са добри за предотвратяване на тази трагедия.
Добър пример за това как НАСА може да реши този проблем е микробиологичният контролен клапан. Първоначално системата е разработена за американски космически кораби, но нейната подобрена версия е инсталирана на борда на МКС, пасивно предотвратявайки навлизането на вредни микроби в резервоарите за питейна вода. Други модификации работят на Земята, поддържайки водата чиста в замърсени райони без достъп до електричество - и в стоматологични кабинети. (Спомнете си течността, с която изплаквате устата си, след като сте се видели на лекар? Е, тази вода е преминала през същото почистване, за да се сведе до минимум риска от орални инфекции.)
Роберсън и Мелани Пикет, учен от НАСА с докторска степен, работят върху системи за пречистване на вода за пътуване в Космоса, включително МКС. Отпадните води вече се обработват с химикали. „Но тези химикали не са устойчиви“, казва Роберсън. Системата изисква постоянно попълване от Земята. Той и Пикет разработват нови системи, които използват растения и микроби за обработка на отпадъци. В крайна сметка това ще се окаже нова дума в работата на тоалетните и септичните ями на Земята.
Както при водата, превръщането на дишащия въздух в неограничен ресурс в космоса далеч не е лесно. На МКС кислородът традиционно се извлича от водата - той трябва непрекъснато да се подава от Земята, което е скъпо и разточително. От 2018 г. Европейската космическа агенция (ESA) се опитва да обърне нещата с нова и подобрена система със затворен контур, която премахва въглеродния двуокис от атмосферата на космическата станция, освобождава кислород за попълване на дишащия въздух и спестява вода.
Макар и в несъразмерно голям мащаб и с различни експлоатационни изисквания, системите за улавяне на въглерод ще бъдат много полезни на Земята като част от цялостно решение на климатичните проблеми. Технологиите, разработени за космоса, може да работят и на Земята.
Случайни допълнителни ефекти
Един от основните принципи на всички тези иновации е, че нищо не се губи. В космоса, отбелязва Маса, дори отпадъците се считат за ценен ресурс и е безразсъдно да се изхвърлят. Това е основата на системите със затворен контур: в идеалния случай всички компоненти се обработват без изключение и изобщо не се създават отпадъци. Представете си запечатан терариум, в който миниатюрните растителни екосистеми живеят и процъфтяват от десетилетия без най-малката външна намеса.
Проектът Microecological Life Support Alternative или Melissa (MELiSSA) стриктно следва този принцип. С помощта на непрекъснато усъвършенстван пилотен завод в Барселона, този проект под егидата на Европейската космическа агенция (ESA) работи за създаването на затворена биологична система за поддържане на живота.
Пилотното растение, което използва фотосинтеза за обработка на отпадъци, пречистване на въздуха, снабдяване с кислород и производство на храна, се обитава не от астронавти, а от плъхове. По време на нейната работа няколко поколения животни вече са се променили и досега няма жертви сред тях. Редица експерименти, свързани с Мелиса - например Artemiss, за производство на хранителна биомаса и кислород от фотосинтеза - успешно се разполагат на МКС.
Проектът е стартиран през 1989 г. за създаване на система за поддържане на живота на екипажа на дълго междупланетно пътуване до средата на 2020-те. Резултатите от него са обещаващи, казва Кристоф Ласер, ръководител на Мелиса в ESA. Например, същата технология за пречистване на урина може да бъде приложена в отдалечени райони и места за бедствия - спестявайки пари за скъпото транспортиране на питейна вода отдалеч.
Високите идеали са едно, но критерият на цялата истина е практика. Не всички иновации са реализирани и освен това със сигурност не е за една нощ. Както обяснява Робъртсън, средно са нужни седем до десет години, за да достигнат собствените му изобретения до търговски нива. Мелиса е проектирана за 50 години.
Трябва да бъдем търпеливи. „Всъщност това е много далновидно“, казва Локи. „Не се съмняваме, че водата е мокра. Така че инвестирането в нови експерименти рано или късно ще ни даде изобретения, които ще са от полза за цялото човечество."
Иновациите само подчертават необходимостта от инвестиране в проектиране и разработка. „Най-любопитното в науката е, че никога не знаеш какво ще се случи в крайна сметка“, казва Марвел. В крайна сметка никой не предполагаше, че Интернет и Големият адронов колайдер ще се окажат от едно и също начинание.
Освен дългите времена и елементът на непредсказуемостта, астронавтиката вече е помогнала за създаването на редица ефективни (ако не и революционни) потребителски технологии. Защо те все още са малко известни на широката публика? Чад Андерсън, главен изпълнителен директор на групата за рисков капитал Space Angels, смята, че част от това може да се отдаде на лошия маркетинг.
Андерсън смята, че трансферът на технологии от космоса е довел до значителен напредък в устойчивото производство, както и в по-светски области като транспорта, здравеопазването и комуникациите. Проблемът е, че космическите агенции не успяват ефективно да рекламират своите истории за успех пред широката публика. „Космическите компании са известни с лошата самореклама“, казва Андерсън.
По ирония на съдбата, казва Андерсън, справянето с настоящата ситуация отразява още по-голямо предизвикателство. Вземете например корпоративната публикация на НАСА сп. Spinoff, която от 1976 г. обхваща иновациите в технологиите. Въпреки солидното си родословие, списанието остава високо специализирана и недостъпна публикация - почти никога не се чете, а мнозина никога не са чували за него. За да заинтересува обществеността и да достигне до широкия читател, Андерсън препоръчва връзката между космонавтиката и ежедневието да се подчертае по-ясно.
Скъпа, свих планетата
Колкото и да е, иновациите в околната среда са добре дошли, но не можем да разчитаме само на технологични решения. Земята е доста жизнеспособна, казва Марвел, и няма какво да се стремим да се преместим в консерви. За щастие, някои проекти не само ни позволяват да оцелеем в космоса, но и ни помагат да опознаем по-добре собствената си планета.
Вземете известната Биосфера 2 в Аризона. През 90-те години тук се провежда авангарден експеримент: внимателно подбрани мъже и жени са поставени в някакъв изолиран хабитат в продължение на две години, за да наблюдават развитието на техните взаимоотношения и екосистеми (ако приемем, че "Биосфера-1" е Земята).
Въпреки че по-голямата част от "Биосфера-2" беше запомнена за епизода, когато нивото на кислорода спадна толкова много, че животът на жителите беше в опасност и се наложи външна намеса, експериментът се оказа по-успешен, отколкото може да изглежда. Учените разбраха много за системите за поддържане на живота на Земята и различни научни трудове се изляха като рог на изобилието. Това всъщност беше идеята: да се разберат различните системи на Земята, за да се управлява по-добре планетата, обяснява Джон Адамс, настоящият заместник-директор на съоръжението, който по-късно премина в университета в Аризона.
Днес сайтът възпроизвежда няколко моделни екосистеми - от натуралистични дъждовни гори до океанската маса. Манипулирайки различните елементи на тези екосистеми заедно и поотделно, учените се опитват да разберат как функционират (и се разпадат) техните колеги в реалния свят.
На същото място, но не в рамките на първоначалния експеримент „Биосфера-2“, функционира Обсерваторията на ландшафтната еволюция. Състои се от три масивни конструкции, изградени на склона на вулканичен базалт, който в много отношения прилича на терена на Марс. Питър Трох, научен директор на Биосфера 2, обяснява, че обсерваторията помага да се разбере как да превърнем безжизнения пейзаж в нещо устойчиво. "Обикновено физическите и биологичните светове са плътно заварени заедно и не е лесно да ги разделим, за да разберат динамиката на техните взаимоотношения и да ги свържат отново", казва Адамс. Обсерваторията за развитие на ландшафта е предназначена за това „екологично отваряне“.
Въпреки че тази работа се фокусира предимно върху космическата среда, отбелязва Трох, получените знания биха могли да помогнат за възстановяване на най-силно влошените екосистеми на Земята. „Независимо дали в Космоса или на Земята, ние решаваме едни и същи проблеми“, казва Даниеле Лаурини, ръководител на изследователските системи на ESA.
Тук разбирането за Земята е от първостепенно значение. "Ако все още не разбираме как работят земните системи, благодарение на които живеем и от които зависим, тогава защо си представяхме, че можем да ги пресъздадем?" - пита Адамс.
Космическите технологии със сигурност играят ключова роля - и не само в системите за поддържане на живота. В края на краищата, благодарение на същите спътници, наблюдаваме планетата с безпрецедентно ниво на детайлите от няколко десетилетия. За климатолозите и природозащитниците това беше преломен момент, отбелязва Marvel.
Но ако поддържаме Земята годна за живот - и вече сме напълно способни да разрешим тази криза - тогава какъв е смисълът да се стремим към звездите? Можем да произвеждаме кислород на Марс, така че да имаме какво да дишаме или да отглеждаме марули на Луната, така че да имаме нещо, но Земята вече ни е дала всичко това, казва Маса. Може би, мисли тя, предизвикателствата за оцеляване в космоса ще накарат хората да оценят повече от нещата, които приемаме за даденост у дома.
Робин Джордж Андрюс