Частина V. Їжа, біосфера і все, що може запліснявіти. Розділ 15. Замкнена екосистема

Є одна дуже приємна ілюзія, яку людство любить плекати, дивлячись на красиві концепти марсіанських колоній.

Ось купол.

Усередині дерева.

Маленьке озеро.

Люди гуляють без скафандрів.

У повітрі літають метелики.

Десь на передньому плані стоїть приваблива колоністка в легкому одязі, який абсолютно не схожий на стандартний комплект виживання, і дивиться на червоний горизонт так, ніби щойно придбала квартиру з іпотекою на триста років.

Усе виглядає прекрасно.

Є лише один маленький нюанс.

Ця краса повинна постійно їсти власне сміття.

Інакше дуже швидко закінчаться вода, поживні речовини, чисте повітря, місце для відходів і загальне бажання називати всю цю історію цивілізацією.

Замкнена екосистема — це не просто сад під куполом.

Це величезний біологічний бухгалтерський відділ, де атоми вуглецю, азоту, кисню, фосфору, водню й десятків інших елементів мають повертатися на робоче місце знову і знову.

Людина їсть рослину.

Рослина використала воду й поживні речовини.

Людина видихає CO₂.

Виділяє воду.

Створює органічні відходи.

Система все це забирає.

Очищує.

Розділяє.

Переробляє.

Повертає в теплицю.

Рослина росте.

Людина знову її їсть.

І якщо на цьому етапі вам стало трохи некомфортно від надто тісної близькості між обідом і каналізацією — вітаємо.

Ви щойно емоційно познайомилися із замкненою екосистемою.

На Землі ми можемо дозволити собі розкіш забувати, куди йде вода після душу, де закінчується шкірка від картоплі й що відбувається з повітрям після видиху.

Планета велика.

Океани величезні.

Атмосфера ще більша.

Ґрунт містить незліченну кількість живих організмів.

Сонце щодня безкоштовно кидає на нас енергію.

Земля століттями приховувала від людства, наскільки складною є система життєзабезпечення.

Марс нічого приховувати не буде.

Він одразу скаже:

— Хочете дерева? Побудуйте цикл.

— Хочете воду? Поверніть її.

— Хочете їжу? Поверніть азот.

— Хочете кисень? Не забудьте про вуглець.

— Хочете романтику в тропічній оранжереї?

Будь ласка.

Тільки не сідайте на трубопровід поживного розчину.

1. Що означає «замкнена»

Почнемо з неприємної правди.

Абсолютно замкненої екосистеми, найімовірніше, не буде.

Принаймні дуже довго.

Завжди існуватимуть втрати.

Газ проходить через ущільнення.

Вода залишається в матеріалах.

Деякі мінерали накопичуються там, де їх важко повернути.

Системи ремонтуються.

Частину біомаси доводиться утилізувати.

Деякі речовини потрібно імпортувати.

Тому правильніше говорити про максимально замкнену систему з мінімальними втратами.

Її мета проста:

чим менше матеріалу потрібно постійно доставляти із Землі, тим ближче колонія до автономності.

Замкненість — не магічне число 100%.

Це економічна й технологічна траєкторія.

Спочатку повертаємо 70% води.

Потім 90%.

99%.

99,9%.

І раптом остання десята відсотка коштує дорожче, ніж уся попередня система.

Всесвіт любить такі жарти.

2. Марсіанська екосистема не буде копією земної

Дуже важлива помилка — спробувати запхнути шматок Землі під купол і чекати, що він сам почне працювати.

На Землі екосистема має мільярди років еволюції.

Мільйони видів.

Ґрунт.

Океани.

Комах.

Гриби.

Бактерії.

Хижаків.

Паразитів.

Розкладальників.

Усе це постійно взаємодіє.

Марсіанська система спочатку буде набагато простішою.

Контрольовані культури.

Добре відомі мікроорганізми.

Обмежена кількість тварин.

Кілька замкнених циклів.

Біореактори.

Механічні фільтри.

Хімічне очищення.

Тобто ми не створюємо маленьку Землю.

Ми створюємо гібрид.

Наполовину природа.

Наполовину фабрика.

Саме так, найімовірніше, й виглядатиме перша справжня штучна біосфера.

Не як рай.

Як дуже зелений завод із красивішим інтер’єром.

3. Людина — теж елемент системи

Це може образити нашу колективну велич, але в замкненій екосистемі людина є не лише господарем.

Вона — біологічний компонент.

Споживає кисень.

Виділяє CO₂.

Їсть.

П’є.

Виділяє тепло.

Вологу.

Органіку.

Мікроорганізми.

У системній моделі людина виглядає приблизно так:

«біореактор масою 70–90 кг із непередбачуваною поведінкою та високими психологічними вимогами».

Ще й потребує кави.

Дуже неефективний пристрій.

Але саме заради нього все будується.

Тому екосистема повинна враховувати людей не як абстрактну цифру населення, а як живі організми.

Діти споживають інакше.

Спортсмени — інакше.

Вагітні — інакше.

Літні люди — інакше.

Навіть побутові звички впливають на ресурсний баланс.

У великій колонії приватне життя стає статистичною частиною біосфери.

Звучить не дуже еротично.

Саме тому статистика має бути анонімною.

4. Основний цикл: людина — рослина — людина

Найпростіша схема виглядає майже ідеально.

Людина видихає CO₂.

Рослина поглинає CO₂.

Рослина виділяє O₂.

Людина дихає.

Людина їсть рослину.

Органічні відходи повертаються в аграрний цикл.

Краса.

Можна малювати інфографіку.

Проблема в тому, що реальна система значно складніша.

Рослина сама дихає.

Уночі газовий баланс змінюється.

Не всю біомасу люди їдять.

Коріння, стебла, оболонки потрібно переробляти.

Фосфор, азот і калій мають правильно циркулювати.