Если мы хотим колонизировать космос, придется мутировать

Красноярские ученые из Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук в 1960-1970-е годы стали авторами уникальной системы жизнеобеспечения БИОС, которая предназначалась для освоения космоса. Корреспондент РИА Новости побеседовал с ученым секретарем института Егором Задереевым о настоящем и будущем БИОСа.

— Егор Сергеевич, расскажите об истории проекта БИОС, как он зарождался и был ли изначально связан с космической отечественной программой?
— Первые эксперименты по созданию замкнутых систем жизнеобеспечения начались в конце 1960-х годов, когда здесь, в Красноярске, стали выращивать одноклеточную водоросль хлореллу и исследовать ее возможности по производству кислорода.
Основная идея была в том, что потенциал любого живого организма гораздо выше, чем тот, что реализуется обычно в природе. А значит, создав идеальные условия для роста одноклеточных водорослей, можно заставить их расти с огромной скоростью и производить кислород.
Поскольку тогда все бредили космосом, думали о заселении планет, сразу был взят прицел на то, что система с замкнутым циклом воспроизводства кислорода могла бы пригодиться человеку для жизни в безвоздушном пространстве. Красноярские ученые сделали простейшую систему где, грубо говоря, один человек в герметичном ящике мог какое-то время дышать кислородом, который производила хлорелла.

Потом результаты этих работ дошли до Сергея Королева, и была встреча с ним сотрудников нашего института, позже ставших академиками Российской академии наук, Ивана Терскова и Иосифа Гительзона. Королев, по сути, сделал заказ на такую замкнутую систему жизнеобеспечения, поскольку ему как автору космической программы нужна была станция для освоения Луны.

И вот, по личному распоряжению Королева, были выделены деньги на проведение экспериментов, и буквально за пять-семь лет была создана система БИОС, изначально основанная на выращивании водорослей.

После нескольких экспериментов поняли, что система должна не только регенерировать воду и кислород, но нужно еще вводить и высшие растения, которые мог бы есть человек.

Для этого наш замечательный специалист по биосинтезу и селекции растений Генрих Лисовский вывел специальный сорт карликовой пшеницы, у которой был большой колос, но маленький стебелек для того чтобы несъедобная биомасса была минимальной, потому что все, что несъедобно, это тупик с точки зрения замкнутой системы.

Была отработана технология выращивания редиса, огурцов, укропа, других растений. Наши специалисты вместе с медиками из Москвы просчитали набор растений так, чтобы был сбалансированный минимальный состав витаминов и микроэлементов, которые мог бы потреблять человек.
© Фото: Александр Паниотов
Ученый секретарь Института биофизики Сибирского отделения Российской академии наук Егор Задереев

— Кукуруза, популярная в то время, в него не вошла?
— Нет, слава богу. В общем, после того, как были завершены все расчеты и предварительные эксперименты, в начале 1970-ых в систему БИОС были помещены люди. Экспериментальный комплекс объемом в 315 кубических метров, который сохранился до сих пор, был рассчитан на трех человек. Добровольцы из числа сотрудников института жили в БИОСе по полгода.

За ними велось постоянное медицинское наблюдение через стекло, с помощью датчиков. У них был телефон. В БИОСе участники эксперимента выращивали овощи, пшеницу, мололи ее, пекли хлеб, делали салаты и вот полгода так жили без доступа кислорода и новой воды.

Было проведено несколько экспериментов длительностью до полугода. Их останавливали, потому что совершенно точно было понятно, что конвейер кислорода, воды, растений работает безукоризненно. Производительность пшеницы, кстати, в пересчете на привычные единицы измерения, была около 200-300 центнеров с гектара.

Надо понимать, что в БИОСе, конечно, имелись очень большие потоки света, то есть очень большие энергозатраты. Потому что предполагается, что если мы летим в космос, то энергия у нас не лимитируется: мы ставим возле базы атомную станцию, которая нас запитывает.

Итог эксперимента: люди в БИОСе полгода дышали только тем воздухом, который был внутри системы, пили только ту воду, которая была внутри. По еде система была замкнута только на 50%, то есть половину рациона выращивали в БИОСе — растительный рацион. Другую половину рациона составлял животный белок, который был у них с собой в виде запаса.

Ну, а потом пришло время проводить подобные эксперименты в космосе. Институт начал делать такие небольшие емкости-культиваторы, в которых можно выращивать растения, но потом наступила перестройка и все эти программы свернулись.

— На тот момент, когда прошел первый удачный эксперимент с БИОСом и находящимися в нем людьми, было ли это научным прорывом?
— Конечно. До сих пор в таком масштабе и с такими положительными результатами никто этого эксперимента не повторил. Американцы в НАСА решили для себя, что освоение планет откладывается на неопределенный срок, значит, замкнутые системы жизнеобеспечения пока не нужны, и они переключились на программу "Шаттлов".

По сути, эксперименты с БИОСом показали, что даже с технологиями 60-70 годов создание замкнутой системы возможно. В идеале оставалось только придумать, как сделать систему полностью замкнутой по еде. Вот все последние 30 лет мы, уже без проведения больших экспериментов, продолжали проводить расчеты и эксперименты в лабораторных масштабах, пытаясь обеспечить систему белком.

Наиболее перспективный вариант с точки зрения современных научных представлений — это создание генетически модифицированных растений, которые будут поставщиком белка и всех незаменимых веществ, которые нужны человеку.

Другой путь, более привычный нам с точки зрения пищевых цепочек на земле, это когда растения потребляют свет и минеральные элементы, потом эти растения едят какие-нибудь кролики, а мы едим кроликов. Место кроликов в этой цепи могли бы занять, например, черви. Они бы питались остатками растений, перерабатывали почву и служили источником белка и микроэлементов.

Какой из этих путей выберет человечество для покорения космоса, пока не ясно. Но если мы почитаем любую классическую фантастику о колонизации планет, то там практически везде возникают популяции покинувших Землю людей-биомутантов, которым приходится адаптироваться к новым условиям, и они модифицируют себя и свою пищу.

Хотя это и фантастика, но, с другой стороны, самый реальный путь, потому что мы выросли на Земле и приспособились к этим условиям. При колонизации космоса нам придется либо переделать планеты под условия Земли, либо переделать себя и свою пищу, что технически проще.

— То есть на бытовом уровне это те самые технологии, которые нам известны по аббревиатуре ГМО? Институт Биофизики уже ведет работы в этом направлении?
— Нет, наш институт генно-модифицированными растениями не занимается и не занимался, не наш профиль, но мы ищем партнеров для работ в этом направлении.

— Что происходит с БИОСом сейчас?
— Сейчас идет возрождение общественного и государственного интереса к нему. Возобновлены некоторые экспериментальные исследования. Мы сотрудничаем с Европейским космическим агентством (ЕКА), в рамках которого к нам периодически приезжают зарубежные специалисты. Идет отработка элементов технологии в небольших масштабах.

Тот самый комплекс, где были проведены успешные эксперименты в 1970-х, сохранился. Покупаем для него новые датчики, новые приборы. В рамках этого совместного проекта мы получаем от ЕКА небольшие деньги и свои вкладываем на паритетной основе.

— Сколько может стоить возобновление проекта в прежнем масштабе?
— Были оценки, что это может обойтись в несколько десятков миллионов долларов. Это небольшие деньги для олигархов или мегакорпораций, но нам пока их получить не удалось.

— А перспективы есть?
— Да, мы готовим заявку в Роскосмос на возобновление исследований, поскольку всем очевидно, что замкнутые системы — это неотъемлемый элемент программы освоения космоса.

Ведем переговоры с таким серьезным предприятием отечественной ракетно-космической промышленности, как государственный космический научно-производственный центр имени Хруничева, именно по возрождению БИОСа. Они согласны, что нужно консолидироваться, нужно искать финансирование для того, чтобы реанимировать проект и провести его апгрейд.

Сейчас во всем мире идет подъем интереса к дальнейшему освоению космического пространства, вновь всерьез заговорили про колонизацию Марса, китайцы хотят строить станцию на Луне. Построят или не построят непонятно, но как только другие страны начинают говорить об этом, у нас тоже вспоминают о конкуренции технологий, о военных, экономических амбициях.

Всем ясно, что, как только речь зайдет о том, что Россия будет строить станцию на Луне или на Марсе, то там тут же понадобятся элементы замкнутой системы жизнеобеспечения. Потому что не навозишься на Марс продуктов "Шаттлами".