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.
[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.
Евгения Береснева