UDC 94:574.4
https://doi.org/10.24158/fik.2017.6.22
Տկաչենկո Յուրի Լեոնիդովիչ
Տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, դոցենտ, Մոսկվայի նահանգի դոցենտ տեխնիկական համալսարանանվանվել է Ն.Ե. Բաուման
Մորոզով Սերգեյ Դմիտրիևիչ
Ավագ դասախոս
Մոսկվայի պետական տեխնիկական
Ն.Ե. Բաուման
ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐԻ ՍՏԵՂԾՄԱՆ ՊԱՏՄՈՒԹՅՈՒՆԻՑ.
Տկաչենկո Յուրի Լեոնիդովիչ
Տեխնիկական գիտությունների թեկնածու, Մոսկվայի Բաումանի անվան պետական տեխնիկական համալսարանի ասիստենտ
Մորոզով Սերգեյ Դմիտրիևիչ
Մոսկվայի Բաումանի անվան պետական տեխնիկական համալսարանի ավագ դասախոս
ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳՆԵՐԻ ՊԱՏՄՈՒԹՅԱՆ ՊԱՏՄՈՒԹՅԱՆ ՊԱՅՄԱՆՆԵՐ» ՍՏԵՂԾՈՒՄԸ.
Անոտացիա:
Հոդվածում դիտարկվում են տիեզերքում և ցամաքային պայմաններում օգտագործելու համար նախատեսված արհեստական էկոհամակարգերի ստեղծման փաստագրական փաստերը։ Առաջատար դերը K.E. Ցիոլկովսկին, ով առաջինն էր մշակել տիեզերքում մարդկանց համար փակ միջավայր ստեղծելու հայեցակարգը և Վ.Ի. Վերնադսկին նվիրված է կենսոլորտին, արհեստական էկոհամակարգերի կառուցման մոտեցումներին։ Վճռական ներդրումը Ս.Պ. Կորոլևը Տիեզերական բնակավայրերի նախատիպերի կառուցման համար Ցիոլկովսկու նախագծերի առաջին գործնական իրականացմանը։ Ամենակարևորը պատմական փուլեր«Bios» (ԽՍՀՄ), «Biosphere-2» (ԱՄՆ), «OEEP» (Ճապոնիա), «Mars-500» (Ռուսաստան), «Yuegun-1» (Չինաստան) փորձեր:
Հիմնաբառեր:
արհեստական էկոհամակարգ, տիեզերական բնակավայրեր, փակ բնակավայր, Ք.Ե. Ցիոլկովսկին, Ս.Պ. Կորոլևը, Վ.Ի. Վերնադսկին.
Հոդվածում նկարագրվում են արհեստական էկոհամակարգերի վավերագրական փաստերը «ստեղծման համար նախատեսված տիեզերական և երկրային կիրառությունների համար: Ուսումնասիրությունը ցույց է տալիս Կ.Ե. Ցիոլկովսկու պիոներական դերը, ով առաջինն էր մշակել տիեզերքում մարդկանց համար փակ էկոլոգիական համակարգերի հայեցակարգը և Վ.Ի. Վերնադսկու ազդեցությունը»: Կենսոլորտը աշխատում է արհեստական էկոհամակարգերի կառուցման մոտեցումների վրա: Հոդվածում ներկայացված է Ս.Պ. Կորոլևը տիեզերական կենսամիջավայրի նախատիպերի կառուցման առաջին գործնական իրականացմանն ըստ K.E. Ցիոլկովսկու նախագծերը Հոդվածում նկարագրվում են այս գործընթացի հիմնական պատմական փուլերը, ինչպիսիք են BIOS (ԽՍՀՄ), Biosphere 2 (ԱՄՆ), CEEF (Ճապոնիա), Mars-500 (Ռուսաստան), Յուեգոնգ-1 (Չինաստան) փորձերը:
արհեստական էկոհամակարգ, տիեզերական միջավայրեր, փակ էկոլոգիական համակարգ, Կ.Է. Ցիոլկովսկին, Ս.Պ. Կորոլևը, Վ.Ի. Վերնադսկին.
Ներածություն
Մարդկային արհեստական փակ միջավայր ստեղծելու անհրաժեշտության գաղափարը ծնվել է տիեզերական թռիչքների երազանքի առաջացման հետ միաժամանակ։ Մարդկանց միշտ հետաքրքրել է օդում և արտաքին տարածության մեջ շարժվելու ունակությունը: XX դարում. սկսվեցին գործնական տիեզերական հետազոտությունները, իսկ 21-րդ դ. Տիեզերագնացությունն արդեն դարձել է համաշխարհային տնտեսության անբաժանելի մասը։ Տիեզերագնացության ավետաբեր, փիլիսոփա-տիեզերագետ Կ.Ե. Ցիոլկովսկին «Տիեզերքի մոնիզմը» (1925 թ.) գրքում գրել է. «Ապագայի տեխնոլոգիան հնարավորություն կտա հաղթահարել երկրի ձգողականությունը և ճանապարհորդել Արեգակնային համակարգով մեկ։ Մեր արեգակնային համակարգի կարգավորումից հետո մեր մյուս արևային համակարգերը կսկսեն բնակեցվել։ Ծիր Կաթին. Դժվարությամբ մարդը կբաժանվի երկրից։ «Ապագայի տեխնոլոգիա» ասելով Ցիոլկովսկին նկատի ուներ ոչ միայն հրթիռային տեխնոլոգիան՝ օգտագործելով ռեակտիվ շարժիչի սկզբունքը, այլև տիեզերքում մարդու բնակության համակարգը՝ կառուցված երկրագնդի կենսոլորտի պատկերով և նմանությամբ։
«Տիեզերական կենսոլորտ» հասկացության ծնունդը
Կ.Ե. Ցիոլկովսկին առաջինն էր, ով արտահայտեց բնության նման սկզբունքների և կենսոլորտային մեխանիզմների կիրառման գաղափարը թթվածնի, սնուցման, քաղցրահամ ջրի վերարտադրության և իր «ռեակտիվ սարքի» անձնակազմի կենսաապահովման համար գոյացած թափոնների հեռացման համար: Այս հարցը Ցիոլկովսկին դիտարկել է իր գրեթե բոլոր հարցերում գիտական աշխատություններ, փիլիսոփայական ու ֆանտաստիկ գործեր։ Նման միջավայր ստեղծելու հնարավորությունը հիմնավորվում է Վ.Ի. Վերնադսկին, որը բացահայտեց Երկրի կենսոլորտի կառուցման և գործունեության հիմնական սկզբունքները։ 1909-1910 թվականներին Վերնադսկին հրապարակեց մի շարք նշումներ բաշխման դիտարկումների վերաբերյալ քիմիական տարրերերկրակեղևում և եզրակացություն արեց մոլորակի վրա նյութի շրջանառություն ստեղծելու համար կենդանի օրգանիզմների առաջատար կարևորության մասին: Ծանոթանալով Վերնադսկու այս և այն ժամանակ նոր գիտական ուղղության՝ էկոլոգիայի բնագավառում այլ աշխատություններին, Ցիոլկովսկին «Աշխարհի տարածությունների ուսումնասիրությունը ռեակտիվ սարքերով» (1911) հոդվածի երկրորդ մասում գրում է. «Ինչպես երկրագնդի. մթնոլորտը մաքրվում է բույսերի կողմից Արեգակի օգնությամբ, այնպես որ կարող է
թարմացնել մեր արհեստական մթնոլորտը. Ինչպես Երկրի վրա գտնվող բույսերը կլանում են կեղտերն իրենց տերևներով և արմատներով և դրա դիմաց սնունդ են տալիս, այնպես էլ մեր ճանապարհորդության ընթացքում տեղափոխվող բույսերը կարող են շարունակաբար աշխատել մեզ համար: Ինչպես երկրի վրա գոյություն ունեցող ամեն ինչ ապրում է նույն քանակությամբ գազերի, հեղուկների և պինդ մարմինների վրա, այնպես էլ մենք կարող ենք հավերժ ապրել մեր վերցրած նյութի պաշարով:
Ցիոլկովսկու հեղինակությունը պատկանում է նաև մեծ թվով բնակիչների տիեզերական բնակավայրի նախագծին, որոնց համար քիմիական նյութերի փակ ցիկլի պատճառով կազմակերպվում է մթնոլորտի, ջրի և սննդի ռեսուրսների թարմացում։ Ցիոլկովսկին նման «տիեզերական կենսոլորտը» նկարագրում է մի ձեռագրում, որը նա պահել է մինչև 1933 թվականը, բայց երբեք չի կարողացել ավարտել.
«Համայնքը պարունակում է երկու սեռերի և բոլոր տարիքի մինչև հազար մարդ: Խոնավությունը վերահսկվում է սառնարանի միջոցով։ Նա նաև հավաքում է մարդկանց գոլորշիացած ամբողջ ավելցուկային ջուրը։ Հոսթելը շփվում է ջերմոցի հետ, որտեղից ստանում է մաքրված թթվածին և որտեղ ուղարկում է իր արտազատվող բոլոր մթերքները։ Դրանցից մի քանիսը հեղուկների տեսքով թափանցում են ջերմոցների հողը, մյուսներն ուղղակիորեն արտանետվում են նրանց մթնոլորտ։
Երբ մխոցի մակերեսի մեկ երրորդը զբաղեցնում են պատուհանները, ապա ստացվում է ամենամեծ քանակությամբ լույսի 87%-ը, իսկ 13%-ը կորչում է։ Հատվածներն ամենուր անհարմար են...» (Այս պահին ձեռագիրը կտրվում է):
Առաջին փորձնական տեղադրումները
Ցիոլկովսկու անավարտ ձեռագիրը՝ «Կյանքը միջաստղային միջավայրում» վերնագրով, հրատարակվել է Nauka հրատարակչության կողմից ավելի քան 30 տարի անց՝ 1964 թվականին։ Հրատարակության նախաձեռնողը տիեզերական տեխնոլոգիաների գլխավոր դիզայներ, ակադեմիկոս Ս.Պ. Կորոլյովը։ 1962թ. նա, արդեն ունենալով հաջողության փորձ տիեզերական թռիչքիրականացրել է առաջին տիեզերագնաց Յու.Ա. 1961 թվականի ապրիլի 12-ին Գագարինը սկզբունքորեն նոր վեկտոր սահմանեց տիեզերական նախագծի զարգացման համար. . Ո՞ր կազմակերպություններն են իրականացնելու այդ աշխատանքները՝ բուսաբուծության և հողի, խոնավության, մեքենայացման և «թեթև-ջերմ-արևային» տեխնոլոգիայի և ջերմոցների կառավարման համակարգերի ոլորտում: .
Տիեզերական նպատակներով աշխարհում առաջին փակ արհեստական էկոհամակարգի ստեղծումը սկսվել է Ս.Պ. թագուհին և ֆիզիկայի ինստիտուտի տնօրենները Սիբիրյան մասնաճյուղԽՍՀՄ ԳԱ (IP SB AS USSR) Լ.Վ. Կիրենսկին, որի ժամանակ Կորոլևը Կիրենսկիին փոխանցեց «տիեզերական ջերմոցի» վերաբերյալ իր առաջարկները։ Դրանից հետո ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրյան մասնաճյուղի ֆիզիկայի ինստիտուտում անցկացվեցին մի շարք հանդիպումներ, որտեղ որոշվեց այն հարցը, թե որ բաժինը կդառնա տիեզերական ծրագրի վրա աշխատանքի մշակման հիմքը։ Կորոլևի առաջադրած խնդիրը՝ փակ պարկուճում արհեստական էկոհամակարգ ստեղծել, որում մարդը կարող է երկար ժամանակ մնալ երկրին մոտ էկոլոգիական պայմաններում, վստահվել է նախակենդանիների բաժանմունքին։ Այս արտասովոր որոշումը, ինչպես պարզվեց ավելի ուշ, ճիշտ է պարզվել՝ դա ամենապարզ միկրոջրիմուռներն էին, որոնք կարողացան անձնակազմին լիովին ապահովել թթվածնով և մաքուր ջրով։
Հատկանշական է, որ նույն թվականին՝ 1964 թվականին, երբ լույս տեսավ Ցիոլկովսկու վերջին ձեռագիրը, սկսվեցին աշխատանքը առաջին փակ արհեստական էկոլոգիական համակարգի գործնական զարգացման վրա, ներառյալ մարդու նյութափոխանակությունը նյութի ներքին շրջանառության մեջ։ ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրյան մասնաճյուղի կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի կենսաֆիզիկայի բաժնում, որը հետագայում վերածվեց ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրյան մասնաճյուղի կենսաֆիզիկայի անկախ ինստիտուտի, սկսվեց Bios-1 փորձարարական օբյեկտի կառուցումը: Կրասնոյարսկում, որում Ի.Ի. Գիտելզոնը և Ի.Ա. Տերսկովը, որը դարձավ կենսաֆիզիկայի նոր ուղղության հիմնադիրները։ Հիմնական խնդիրն էր կազմակերպել մարդու թթվածնի և ջրի մատակարարումը։ Առաջին տեղադրումը բաղկացած էր երկու բաղադրիչից՝ 12 մ3 ծավալով ճնշված խցիկ, որի ներսում մարդ էր տեղավորվում, և սովորական քլորելլա աճեցնելու համար հատուկ կուլտիվատոր տանկ՝ 20 լիտր ծավալով։ Տարբեր տևողության 7 փորձերը (12 ժամից մինչև 45 օր) ցույց են տվել գազափոխանակությունը ամբողջությամբ փակելու, այսինքն՝ ապահովելու թթվածնի արտադրությունը և ածխաթթու գազի օգտագործումը միկրոջրիմուռների կողմից։ Քլորելլայի կենսական գործընթացների միջոցով հաստատվել է նաև ջրի ցիկլ, որի ընթացքում ջուրը մաքրվել է խմելու և այլ կարիքները բավարարելու համար անհրաժեշտ քանակությամբ։
«Bios-1»-ում ավելի քան 45 օր տեւած փորձերը չեն ստացվել, քանի որ միկրոջրիմուռների աճը դադարեց։ 1966 թվականին, ինչպես ցածր, այնպես էլ բարձր բույսեր պարունակող արհեստական էկոհամակարգ մշակելու նպատակով, Bios-1-ը արդիականացվեց Bios-2-ի՝ 8 մ3 ֆիտոտրոնը միացնելով ճնշված խցիկին: Ֆիտոտրոնը հատուկ տեխնիկական սարք է բարձրակարգ բույսեր՝ բանջարեղեն և ցորեն արհեստական լուսավորության և միկրոկլիմայի պայմաններում աճեցնելու համար: Բարձրագույն բույսերը ծառայում էին որպես սննդի աղբյուր անձնակազմի համար և ապահովում էին օդի վերականգնում։ Քանի որ բարձր բույսերը նույնպես թթվածին էին տալիս, հնարավոր եղավ երկու փորձարկողների մասնակցությամբ փորձեր կատարել, որոնք տևեցին 30, 73 և 90 օր։ Գործարանը գործել է մինչև 1970 թվականը։
«Բիոս-3»-ը շահագործման է հանձնվել 1972 թվականին։ 4 սենյականոց բնակարանի չափով այս հերմետիկ կառույցը, որը գործում է մինչ օրս՝ 315 մ3 ծավալով, կազմակերպվել է Սիբիրի մասնաճյուղի կենսաֆիզիկայի ինստիտուտի նկուղում։ Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի Կրասնոյարսկում: Ներսում տեղադրումը կողպեքներով հերմետիկ միջնորմներով բաժանված է չորս խցիկի՝ երկու ջերմոց՝ ֆիտոտրոններում աճեցված ուտելի բույսերի համար՝ օգտագործելով հիդրոպոնիկայի մեթոդը, որը հող չի պահանջում, խցիկ՝ քլորելա բուծելու համար, որն արտադրում է թթվածին և մաքուր ջուր, և խցիկ՝ անձնակազմի համար։ անդամներ։ Բնակելի հատվածում կան քնելու տեղեր, խոհանոց և ճաշասենյակ, զուգարան, կառավարման վահանակ, բույսերի մթերքների վերամշակման և թափոնների հեռացման սարքեր։
Ֆիտոտրոններում անձնակազմն աճեցրել է հատուկ բուծված գաճաճ ցորենի սորտեր, որոնք պարունակում են նվազագույնը անուտելի կենսազանգված: Բուծվել են նաև բանջարեղեն՝ սոխ, վարունգ, բողկ, հազար, կաղամբ, գազար, կարտոֆիլ, ճակնդեղ, թրթնջուկ և սամիթ։ Ընտրվել է կենտրոնասիական ձեթի «չուֆա» բույսը, որը ծառայել է որպես մարդու օրգանիզմի համար անփոխարինելի բուսական ճարպերի աղբյուր։ Անձնակազմը ստացել է անհրաժեշտ սպիտակուցներ՝ ուտելով պահածոյացված միս և ձուկ։
Bios-3-ում 1970-ականների և 1980-ականների սկզբի ընթացքում իրականացվել են տասը փորձարարական գաղութացումներ։ Դրանցից երեքը տեւել են մի քանի ամիս։ Երեք հոգանոց անձնակազմի շարունակական ամբողջական մեկուսացման ամենաերկար փորձը տևել է 6 ամիս՝ 1972 թվականի դեկտեմբերի 24-ից մինչև 1973 թվականի հունիսի 22-ը: Այս փորձն ուներ բարդ կառուցվածք և իրականացվել է երեք փուլով: Յուրաքանչյուր փուլ ուներ հետազոտողների իր կազմը: Տեղադրման ներսում հերթափոխով եղել են Մ.Պ. Շիլենկո, Ն.Ի. Պետրովը և Ն.Ի. Բուգրեևը, ով աշխատել է 4-ական ամիս։ Փորձի մասնակից Վ.Վ. Տերսկիխը բոլոր 6 ամիսները մնացել է Bios-3-ում։
Ֆիտոտրոն «Բիոս-3»-ն օրական արտադրում էր հացահատիկի և բանջարեղենի բավարար բերք։ Ժամանակի մեծ մասը անձնակազմը ծախսում էր սերմերից ուտելի բույսեր աճեցնելու, դրանք հավաքելու և մշակելու, հաց թխելու և եփելու վրա: 1976-1977 թթ. անցել է 4 ամիս տեւած փորձ, որում ներգրավվել են երկու թեստավորողներ՝ Գ.Զ. Ասինյարովը և Ն.Ի. Բուգրեևը։ 1983 թվականի աշնանից մինչև 1984 թվականի գարունը 5 ամիս տևողությամբ փորձ կատարվեց Ն.Ի. Բուգրեևան և Ս.Ս. Ալեքսեևը, որն ավարտեց «Bios»-ի աշխատանքը։ Ն.Ի. Այսպիսով, Բուգրեևը փակ արհեստական միջավայրում մնալու բացարձակ ռեկորդ սահմանեց այն ժամանակ՝ ընդհանուր առմամբ 15 ամիս ապրելով ինստալացիայի մեջ։ 1980-ականների վերջին Bios ծրագիրը կասեցվեց, քանի որ դրա պետական ֆինանսավորումը դադարեցվեց:
«Կենսոլորտ» ապակու հետևում
Փակ բնակավայր ստեղծելու էստաֆետը վերցրել են ամերիկացիները։ 1984 թվականին Space Biospheres Ventures-ը սկսեց կառուցել Biosphere 2՝ փակ փորձարարական հաստատություն ԱՄՆ Արիզոնա անապատում գտնվող վայրում:
Biosphere-2-ի գաղափարախոսներն էին Մարկ Նելսոնը և Ջոն Ալենը, որոնք տոգորված էին Վ.Ի. Վերնադսկին՝ կենսոլորտի ուսմունքի հիման վրա միավորելով մոտ 20 գիտնականների արտասահմանում։ ԽՍՀՄ-ում «Միտք» հրատարակչությունը 1991 թվականին հրատարակեց այս խմբի հեղինակների «Կենսոլորտի կատալոգ» գիրքը, որը պատմում էր առաջիկա փորձի մասին։ Ալենը և Նելսոնը «տիեզերական կենսոլորտներ» ստեղծելու իրենց առաջադրանքի մասին գրել են հետևյալ կերպ. «Զինված Վերնադսկու և այլ գիտնականների հիանալի գաղափարներով, գաղափարներով և մոդելներով՝ մարդկությունն այժմ պատրաստակամորեն դիտարկում է ոչ միայն կենսոլորտի հետ փոխգործակցության հնարավոր ուղիները, այլև. նաև դրա «միտոզին» աջակցելու ուղիները, հարմարեցնելով մեր երկրային կյանքը հենց Տիեզերքի ճակատագրին լիարժեք մասնակցության համար՝ ստեղծելով ճանապարհորդելու և արտաքին տիեզերքում ապրելու հնարավորություն:
«Բիոսֆերա-2»-ը ապակուց, բետոնից և պողպատից պատրաստված կապիտալ կառույց է, որը գտնվում է 1,27 հա տարածքում։ Համալիրի ծավալը կազմել է ավելի քան 200 հազար մ3։ Համակարգը կնքվել է, այսինքն՝ կարելի էր ամբողջությամբ անջատվել արտաքին միջավայրից։ Դրա ներսում արհեստականորեն վերստեղծվել են կենսոլորտի ջրային և ցամաքային էկոհամակարգերը՝ մինի օվկիանոս՝ արհեստական առագաստով պատրաստված մարջաններով, արևադարձային անտառ՝ ջունգլիներ, սավաննա, փշոտ բույսերի անտառներ, անապատ, քաղցրահամ և աղի ջրերի ճահիճներ: Վերջինս ստացել է արհեստական օվկիանոսով ողողված ոլորուն գետի հունի տեսք՝ մանգրով տնկված գետաբերան։ Էկոհամակարգերի կենսաբանական համայնքները ներառում էին կենդանիների, բույսերի և միկրոօրգանիզմների 3800 տեսակ։ «Բիոսֆերա-2»-ի ներսում փորձարկման մասնակիցների համար կազմակերպվել էին բնակելի բնակարաններ և գյուղատնտեսական տեղամասեր, որոնք կազմում էին մի ամբողջ ռանչոյ, որը կոչվում էր Sun Space:
1991 թվականի սեպտեմբերի 26-ին օբյեկտների համալիրի ներսում մեկուսացվել է 8 մարդ՝ 4 տղամարդ և 4 կին։ Փորձարարները՝ «բիոնավդները», որոնց թվում էր նախագծի գաղափարախոս Մարկ Նելսոնը, զբաղվում էին ավանդական գյուղատնտեսությամբ՝ բրնձագործությամբ։ Դրա համար օգտագործվում էին գյուղական ու անասնաբուծական տնտեսություններ, օգտագործվում էին բարձր հուսալի գործիքներ, որոնք պետք է առաջնորդվեին միայն մարդու մկանային ուժով։ Տեղադրման ներսում խոտ, թփեր և ծառեր են տնկվել։ Հետազոտողները մշակել են բրինձ և ցորեն, քաղցր կարտոֆիլ և ճակնդեղ, բանան և պապայա և այլ մշակաբույսեր, որոնք միասին արտադրել են բուսական սննդի 46 տեսակ։ Մսային սննդակարգն ապահովում էր անասնապահությունը։ Անասնաբուծական ֆերմայում ապրում էին հավեր, այծեր և խոզեր։ Բացի այդ, բիոնավդները ձուկ և ծովախեցգետին են աճեցրել:
Դժվարությունները սկսվեցին փորձի մեկնարկից գրեթե անմիջապես հետո։ Մեկ շաբաթ անց Biosphere-2-ի տեխնիկը զեկուցեց, որ մթնոլորտում թթվածնի քանակը աստիճանաբար նվազում է, իսկ ածխաթթու գազի կոնցենտրացիան ավելանում է։ Պարզվել է նաև, որ ֆերման ապահովել է հետազոտողների պահանջվող սննդակարգի միայն 83%-ը։ Բացի այդ, 1992 թվականին բուծող վնասատուների ցեցերը ոչնչացրեցին բրնձի գրեթե բոլոր մշակաբույսերը: Այս տարվա ամբողջ ձմռանը պահպանվել է ամպամած եղանակը, ինչը հանգեցրել է թթվածնի արտադրության և բույսերի սնուցման նվազմանը։ Արհեստական օվկիանոսը թթվային է դարձել նրա ջրում մեծ քանակությամբ ածխաթթու գազի լուծարման պատճառով, ինչի պատճառով մարջանային խութը սատկել է։ Սկսվեց կենդանիների անհետացումը ջունգլիներում և սավաննայում: Երկու տարվա ընթացքում ապակու հետևում թթվածնի կոնցենտրացիան իջավ մինչև 14%՝ սկզբնական 21% ծավալի փոխարեն:
«Bionauts»-ը դուրս եկավ 1993 թվականի սեպտեմբերին՝ երկամյա «ապակի ետևում» մնալուց հետո։ Ենթադրվում է, որ «Բիոսֆերա-2»-ը ձախողվել է։ Մոդելի փոքր մասշտաբի պատճառով նրանում «էկոլոգիական աղետը» տեղի ունեցավ շատ արագ և ցույց տվեց մարդու կառավարման ժամանակակից եղանակի ողջ վնասակարությունը, որը ստեղծում է բնապահպանական խնդիրներ. սնուցման բացակայություն, կենսազանգվածի հեռացում, մթնոլորտի աղտոտում և այլն: հիդրոսֆերա և տեսակների բազմազանության նվազում: «Կենսոլորտ-2»-ի փորձը գաղափարական մեծ նշանակություն ուներ։ «Կենսագնացներից» մեկը՝ Ջեյն Փոյնթերը, «Biosphere-2»-ում փորձի ավարտից հետո դասախոսություններ կարդալով, ասաց. «Միայն այստեղ ես առաջին անգամ հասկացա, թե որքան է մարդը կախված կենսոլորտից, եթե. բոլոր բույսերը մահանում են, այդ դեպքում մարդիկ շնչելու և ուտելու ոչինչ չեն ունենա: Եթե ամբողջ ջուրը աղտոտված լինի, մարդիկ խմելու բան չեն ունենա»։ «Բիոսֆերա-2» համալիրը դեռ բաց է հանրության համար, քանի որ դրա հեղինակները կարծում են, որ սկզբունքորեն նոր հիմք են ստեղծել շրջակա միջավայրի պահպանության ոլորտում հանրային կրթության համար:
բնակեցվածների նախատիպերը տիեզերական կայաններ
1990-ականների երկրորդ կեսից ստեղծված կայանքները ի սկզբանե ուներ հստակ նպատակ՝ մոդելավորել տիեզերանավի կենսաապահովման համակարգը կամ թռիչքի պայմանների համար բնակելի բազան և Մարսի կամ Լուսնի հետախուզումը: 1998 թվականից մինչև 2001 թվականը Ճապոնիայում հետազոտություններ են անցկացվել CEEF (Closed Ecological Experimental Facility) հաստատությունում, որը փակ արհեստական էկոհամակարգ է։ Փորձերի նպատակն էր ուսումնասիրել գազի փոխանակման, ջրի շրջանառության և սնուցման փակ ցիկլերը՝ միաժամանակ մոդելավորելով Մարսի բնակելի բազայի պայմանները: Համալիրը ներառում էր բույսերի աճեցման ֆիտոտրոնային միավոր, ընտանի կենդանիների (այծեր) բուծման համար նախատեսված խցիկ, ցամաքային և ջրային էկոհամակարգերի մոդելավորման հատուկ գեոհիդրոսֆերային միավոր և երկու հոգուց բաղկացած անձնակազմի համար բնակելի մոդուլ: Բույսերի տնկարկների մակերեսը կազմել է 150 մ2, անասնաբուծական մոդուլը՝ 30 մ2, բնակելի՝ 50 մ2։ Նախագծի հեղինակներն էին Տոկիոյի Ավիատիեզերական ինստիտուտի աշխատակիցներ Կ.Նիտտան և Մ.Օգուչին։ Օբյեկտը գտնվում է Ռոկկաշո քաղաքի Հոնսյու կղզում։ Տվյալներ չկան այս կայանում մարդկանց մեկուսացնելու համար երկարատև փորձերի անցկացման մասին, հրապարակվել են հետևանքների մոդելավորման արդյունքները։ գլոբալ տաքացումկլիմա և հետազոտություններ ռադիոնուկլիդների միգրացիայի վերաբերյալ նյութի ներքին հոսքերում:
Երկարատև տիեզերական թռիչքների մոդելավորման մեջ փակ միջավայրի մոդելավորումն իրականացվում է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի (Մոսկվա) Կենսաբժշկական խնդիրների ինստիտուտում (Մոսկվա), որը հիմնադրվել է Մ.Վ. Քելդիշը և Ս.Պ. Կորոլյովը 1963 թվականին։ Այս աշխատանքի հիմքում ընկած է Մարս-500 համալիրի ներսում երկար ժամանակ մեկուսացված պայմաններում գտնվող մարդկանց ուսումնասիրությունը։ Անձնակազմի 520-օրյա մեկուսացման փորձը սկսվել է 2010 թվականի հունիսին և ավարտվել 2011 թվականի նոյեմբերին։ Փորձին մասնակցել են տղամարդ հետազոտողներ՝ Ա.Ս. Սիտև, Ս.Ռ. Կամոլովը, Ա.Է. Սմոլեևսկի (Ռուսաստան), Դիեգո Ուրբինա (Իտալիա), Շառլ Ռոմեն (Ֆրանսիա), Վան Յուե (Չինաստան): Համալիրի մոդուլներից մեկը ներառում է բանջարեղենի աճեցման ջերմոց։ Տնկման տարածքը չի գերազանցում 14,7 մ2-ը 69 մ3 ծավալով։ Ջերմոցը ծառայել է որպես վիտամինների աղբյուր՝ լրացնելով ու բարելավելով փորձի մասնակիցների սննդակարգը։ Mars-500 համալիրը հիմնված է ֆիզիկաքիմիական, այլ ոչ թե կենսաբանական գործընթացների վրա՝ անձնակազմին թթվածնով և մաքուր ջրով ապահովելու համար՝ օգտագործելով պահածոյացված սննդի պաշարները, հետևաբար այն զգալիորեն տարբերվում է Bios-3 տեղադրումից:
Bios նախագծին կոնցեպտուալ առումով ամենամոտը չինական Yuegun-1 համալիրն է (Լուսնային պալատ): Համալիրը վերարտադրում է լուսնային բազայի պայմանները։ Yuegong-1-ը մշակվել է Պեկինի օդագնացության և տիեզերագնացության համալսարանում՝ պրոֆեսոր Լի Հոնգի կողմից: Մոսկվայի և Կրասնոյարսկի գիտնականները խորհուրդ են տվել չինական համալիրի ստեղծողներին.
Yuegong-1 համալիրը զբաղեցնում է 160 մ2 տարածք՝ 500 մ3 ծավալով և բաղկացած է երեք կիսագլանաձև մոդուլներից։ Առաջին մոդուլը բնակելի է, որը պարունակում է սրահ, անձնակազմի երեք անդամների համար նախատեսված խցիկներ, թափոնների վերամշակման համակարգ և անձնական հիգիենայի սենյակ: Մյուս երկու մոդուլները ջերմոցներ են պահում արտադրության համար բուսական սնունդ. Աճեցված բույսերը կազմում էին անձնակազմի սննդակարգի ավելի քան 40%-ը: Ջրի և օդի առումով տեղադրման փակ միջավայրը կազմել է 99%:
Յուեգոնգ-1-ի շինարարությունն ավարտվել է 2013 թվականի նոյեմբերի 9-ին: 2014 թվականի դեկտեմբերի 23-ից մինչև դեկտեմբերի 30-ը փորձարկողները, որոնք համալսարանի երկու ուսանողներ էին, փորձնական բնակեցում էին Լուսնային պալատում: Փորձն ինքնին իրականացվել է 105 օր՝ 2014 թվականի փետրվարի 3-ից մայիսի 20-ը: Դրան մասնակցել է երեք հոգուց բաղկացած անձնակազմ՝ տղամարդ Սի Բեյժենը և երկու կին՝ Վան Մինջուանը և Դոնգ Չենը: Փորձը հաջողությամբ ավարտվեց և լայն արձագանք գտավ չինական լրատվամիջոցներում: Եզրակացություն
Փակ արհեստական էկոհամակարգերի ստեղծման ներկայացված պատմությունը գլոբալից մի հատված է պատմական գործընթացմարդկության զարգացումը։ Մարդը մտածելու ունակության շնորհիվ ստեղծեց գործնական տիեզերագնացություն և ապացուցեց մոլորակից այն կողմ դուրս գալու իր կարողությունը։ Հաբիթաթի կառուցման և գործունեության կենսոլորտային մեխանիզմների խորը ուսումնասիրությունը թույլ կտա մարդկանց ստեղծել բարենպաստ պայմաններ մոլորակների և նրանց արբանյակների, աստերոիդների և այլ տիեզերական մարմինների վրա: Այս գործունեությունը թույլ կտա գիտակցել մարդու գոյության իմաստները։
ՄԵՋ ԵՎ. Վերնադսկին գրել է Երկրի և տիեզերքի վրա կյանքի տարածման մասին։ Միայն իր խելքով մարդն է ընդունակ առաջնորդելու մեր կենսոլորտի հետագա ընդլայնումը, ընդհուպ մինչև Տիեզերքի ուսումնասիրված սահմանների զարգացումը: Մարդկությունը պետք է տարածի կենսոլորտը դեպի աստերոիդներ և մոտակա տիեզերական մարմիններ, որպեսզի ավելի հեռուն գնա՝ Տիեզերքի ուսումնասիրված սահմաններից դուրս: Սա կարևոր է ոչ միայն մեր կենսոլորտի, այլև մարդու հենց կենսաբանական տեսակների պահպանման համար։ Ցիոլկովսկու կանխատեսած մերձերկրային տարածության, Արեգակնային համակարգի, այնուհետև՝ արտաքին տարածության հետազոտության արդյունքում մարդկության դինամիկ պոպուլյացիաներ կարող են ձևավորվել, այսինքն՝ մարդկանց մի մասը մշտապես կապրի տիեզերքից դուրս գտնվող տիեզերական բազաներում։ Երկիր. Պատմությունը որպես գիտություն, այսպիսով, դուրս կգա մոլորակային շրջանակներից և կդառնա իսկապես ոչ միայն Երկրի, այլև Տիեզերքի պատմությունը:
1. Փիլիսոփայության աշխարհը. 2 հատորում T. 2. M., 1991. 624 p.
2. Ցիոլկովսկի Կ.Ե. Արդյունաբերական տարածքի հետախուզում. աշխատանքների հավաքածու. Մ., 1989. 278 էջ.
3. Ձեռագրերի լուսապատճեններ Կ.Ե. Ցիոլկովսկի [ Էլեկտրոնային ռեսուրս]։ URL՝ http://tsiolkovsky.org/wp-content/up-loads/2016/02/ZHizn-v-mezhzvezdnoj-srede.pdf (մուտք՝ 25.04.2017):
4. Գրիշին Յու.Ի. Արհեստական տիեզերական էկոհամակարգեր. Մ., 1989. 64 էջ. (Նորը կյանքում, գիտության մեջ, տեխնիկայում. Տիեզերագնացություն, աստղագիտություն շարք. թիվ 7):
5. Գիտելզոն Ի.Ի., Դեգերմենջի Ա.Գ., Տիխոմիրով Ա.Ա. Փակ կյանքի աջակցության համակարգեր // Գիտություն Ռուսաստանում. 2011. No 6. S. 4-10.
6. Դեգերմենջի Ա.Գ., Տիխոմիրով Ա.Ա. Արհեստական փակ էկոհամակարգերի ստեղծում ցամաքային և տիեզերական նպատակներով // Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի տեղեկագիր. 2014. V. 84, No 3. S. 233-240.
7. Կենսոլորտի կատալոգ. Մ., 1991. 253 էջ.
8. Նելսոն Մ., Դեմփսթեր Վ.Ֆ., Ալեն Ջ.Պ. «Մոդուլային կենսոլորտներ» - Հանրային բնապահպանական կրթության և հետազոտությունների նոր փորձնական հարթակներ // Տիեզերական հետազոտությունների առաջընթաց. 2008 թ. 41, թիվ 5. Ռ 787-797 թթ.
9. Nitta K. CEEF, փակ էկոհամակարգը որպես ռադիոակտիվ իզոտոպների դինամիկայի որոշման լաբորատորիա, նույն տեղում: 2001 թ. 27, թիվ 9. R. 1505-1512 թթ.
10. Գրիգորիև Ա.Ի., Մորուկով Բ.Վ. «Մարս-500». նախնական արդյունքներ // Երկիր և տիեզերք. 2013. No 3. S. 31-41.
11. Պավելցև Պ. «Յուեգուն-1» - BIOS-3 նախագծի իրավահաջորդը // Cosmonautics News. 2014. V. 24, No 7. S. 63-65.
Տիեզերական թռիչքներ սկսելու համար մարդկությանը անհրաժեշտ էր հարյուրավոր տարիների ընթացքում գիտնականների կողմից հավաքված ողջ գիտելիքը: Եվ հետո մարդը բախվեց նոր խնդրի՝ այլ մոլորակների գաղութացման և հեռավոր թռիչքների համար անհրաժեշտ է զարգացնել փակ էկոհամակարգ, այդ թվում՝ տիեզերագնացներին ապահովել սննդով, ջրով և թթվածնով: Երկրից 200 միլիոն կիլոմետր հեռավորության վրա գտնվող Մարս սնունդ հասցնելը թանկ է և դժվար, ավելի տրամաբանական կլինի գտնել այնպիսի սննդամթերք արտադրելու ուղիներ, որոնք հեշտ է իրականացնել թռիչքի ժամանակ և Կարմիր մոլորակի վրա:
Ինչպե՞ս է միկրոգրավիտացիան ազդում սերմերի վրա: Ո՞ր բանջարեղենն անվնաս կլինի, եթե Մարսի վրա աճեցվի ծանր մետաղներով հարուստ հողում: Ինչպե՞ս ստեղծել պլանտացիա տիեզերանավի վրա: Գիտնականներն ու տիեզերագնացները այս հարցերի պատասխաններն են փնտրում ավելի քան հիսուն տարի:
Նկարում պատկերված է ռուս տիեզերագնաց Մաքսիմ Սուրաևը, որը գրկում է բույսերը Միջազգային տիեզերակայանում գտնվող Lada կայանում, 2014 թ.
Կոնստանտին Ցիոլկովսկին «Տիեզերագնացության նպատակները» գրքում գրել է. «Եկեք պատկերացնենք երկար կոնաձև մակերես կամ ձագար, որի հիմքը կամ լայն բացվածքը ծածկված է թափանցիկ գնդաձև մակերեսով։ Այն ուղիղ դեմքով դեպի Արեգակ է, և ձագարը պտտվում է իր երկար առանցքի (բարձրության) շուրջ։ Կոնու ներքին անթափանց պատերին դրված է խոնավ հողի շերտ՝ մեջը տնկված բույսերով։ Այսպիսով, նա առաջարկեց արհեստականորեն ստեղծել գրավիտացիա բույսերի համար: Բույսերը պետք է ընտրել բեղմնավոր, փոքր, առանց հաստ կոճղերի և արևի տակ չաշխատող մասերի: Այսպիսով, գաղութարարները կարող են մասնակիորեն ապահովվել կենսաբանորեն ակտիվ նյութերով և միկրոտարրերով և վերականգնել թթվածինը և ջուրը:
1962-ին OKB-1-ի գլխավոր դիզայներ Սերգեյ Կորոլևը խնդիր դրեց. «Մենք պետք է սկսենք զարգացնել «Ջերմոցը (ԿԱՄ) ըստ Ցիոլկովսկու», աստիճանաբար աճող կապերով կամ բլոկներով, և մենք պետք է սկսենք աշխատել «տիեզերական մշակաբույսերի վրա»: »:
Ձեռագիր Կ.Ե. Ցիոլկովսկի «Տիեզերական ճանապարհորդության ալբոմ», 1933 թ.
ԽՍՀՄ-ը Երկրի առաջին արհեստական արբանյակը ուղեծիր դուրս բերեց 1957 թվականի հոկտեմբերի 4-ին՝ Ցիոլկովսկու մահից քսաներկու տարի անց։ Արդեն նույն տարվա նոյեմբերին տիեզերք ուղարկվեց խառնաշփոթ Լայկան՝ առաջինը շներից, որոնք պետք է մարդկանց համար ճանապարհ բացեին դեպի տիեզերք։ Լաիկան մահացել է գերտաքացումից ընդամենը հինգ ժամում, թեև թռիչքը նախատեսված էր մեկ շաբաթ. այս անգամ բավականաչափ թթվածին և սնունդ կլիներ:
Գիտնականները ենթադրել են, որ խնդիրն առաջացել է գենետիկական ուղղվածության պատճառով՝ սածիլը պետք է հասնի լույսին, իսկ արմատը՝ հակառակ ուղղությամբ։ Նրանք բարելավեցին Օազիսը, և հաջորդ արշավախումբը նոր սերմեր տարավ ուղեծիր:
Աղեղն աճել է: Վիտալի Սևաստյանովը հայտնել է Երկրին, որ նետերը հասել են տասից տասնհինգ սանտիմետրի: «Ի՞նչ նետեր, ի՞նչ աղեղ։ Մենք հասկանում ենք, որ սա կատակ է, մենք ձեզ սիսեռ ենք տվել, ոչ թե սոխ», - ասացին նրանք Երկրից: Բորտ-ինժեները պատասխանեց, որ տիեզերագնացները տնից երկու լամպ են վերցրել, որպեսզի դրանք տնկեն պլանի վրա, և հանգստացրեց գիտնականներին. գրեթե բոլոր ոլոռները բողբոջել են:
Բայց բույսերը հրաժարվեցին ծաղկել: Այս փուլում նրանք մահացել են։ Նույն ճակատագիրը սպասվում էր կակաչներին, որոնք ծաղկեցին Հյուսիսային բևեռում գտնվող գորտնուկի տեղադրման ժամանակ, բայց ոչ տիեզերքում:
Բայց սոխը կարելի էր ուտել, ինչը հաջողությամբ արեցին 1978 թվականին տիեզերագնացներ Վ. Կովալենոկը և Ա. Իվանչենկովը. «Նրանք լավ գործ արեցին։ Միգուցե հիմա մեզ որպես պարգեւ թույլ տան սոխն ուտել։
Տեխնիկա - երիտասարդություն, 1983-04, էջ 6։ Սիսեռը Oasis գործարանում
Տիեզերագնացներ Վ. Ռյումինը և Լ. Պոպովը 1980 թվականի ապրիլին ստացան մալախիտի ինստալյացիան՝ ծաղկող խոլորձներով: Խոլորձները ծաղկում են ծառերի կեղևներում և խոռոչներում, և գիտնականները կարծում էին, որ դրանք կարող են ավելի քիչ ենթակա լինել գեոտրոպիզմին, բույսերի օրգանների՝ կողմնորոշվելու և երկրագնդի կենտրոնի նկատմամբ որոշակի ուղղությամբ կողմնորոշվելու և աճելու կարողության: Մի քանի օր հետո ծաղիկները թափվեցին, բայց միևնույն ժամանակ խոլորձների մեջ առաջացան նոր տերևներ և օդային արմատներ։ Քիչ անց Վ. Գորբատկոյից և Ֆամ Տուայից սովետա-վիետնամական անձնակազմը իրենց հետ բերեց մեծացած արաբիդոպսիս:
Բույսերը չէին ուզում ծաղկել։ Սերմերը բողբոջել են, բայց, օրինակ, խոլորձը չի ծաղկել տիեզերքում։ Գիտնականներին անհրաժեշտ էր օգնել բույսերին հաղթահարել անկշռությունը: Դա արվել է, ի թիվս այլ բաների, արմատային գոտու էլեկտրական խթանման օգնությամբ. գիտնականները կարծում էին, որ Երկրի էլեկտրամագնիսական դաշտը կարող է ազդել աճի վրա: Մեկ այլ մեթոդ ներառում էր Ցիոլկովսկու նկարագրած պլանը՝ արհեստական ձգողականություն ստեղծելու համար. բույսերը աճեցվեցին ցենտրիֆուգում: Ցենտրիֆուգը օգնեց. ծիլերը կողմնորոշվեցին կենտրոնախույս ուժի վեկտորի երկայնքով: Ի վերջո, տիեզերագնացները հասան իրենց ճանապարհին: Արաբիդոպսիսը ծաղկել է Սվետոբլոկում:
Ստորև նկարում ձախ կողմում պատկերված է «Ֆիտոն» ջերմոցը «Սալյուտ-7»-ի վրա: Այս ուղեծրային ջերմոցում առաջին անգամ Տալյայի ռեզուխովիդկան (Arabidopsis) անցել է զարգացման ամբողջական ցիկլով և տվել սերմեր: Մեջտեղում՝ «Սվետոբլոկ», որում Արաբիդոպսիսը առաջին անգամ ծաղկեց Salyut-6-ի վրա: Աջ կողմում գտնվում է «Օազիս-1Ա» ջերմոցը «Սալյուտ-7» կայարանում. այն հագեցած էր չափված կիսաավտոմատ ոռոգման, օդափոխության և արմատների էլեկտրական խթանման համակարգով և կարող էր տեղափոխել աճող անոթները բույսերի հարաբերականությամբ: լույսի աղբյուրին:
«Ֆիտոն», «Սվետոբլոկ» և «Օազիս-1Ա».
Տեղադրում «Trapezia» բույսերի աճի և զարգացման ուսումնասիրության համար:
Սերմերի հավաքածուներ
Սալյուտ-7 կայանի թռիչքների մատյան, էսքիզներ Սվետլանա Սավիցկայայի կողմից
Միր կայարանում տեղադրվել է աշխարհում առաջին «Սվետ» ավտոմատ ջերմոցը։ Ռուս տիեզերագնացներն այս ջերմոցում 1990-2000-ական թվականներին վեց փորձ են անցկացրել։ աճեցնում էին հազար, բողկ, ցորեն։ 1996-1997 թվականներին Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսաբժշկական խնդիրների ինստիտուտը նախատեսում էր աճեցնել տիեզերքում ստացված բույսերի սերմերը, այսինքն՝ աշխատել բույսերի երկու սերնդի հետ: Փորձի համար ընտրվել է մոտ քսան սանտիմետր բարձրությամբ վայրի կաղամբի հիբրիդ։ Բույսն ուներ մեկ մինուս՝ տիեզերագնացները պետք է զբաղվեին փոշոտման հետ:
Արդյունքը հետաքրքիր էր՝ երկրորդ սերնդի սերմերը ստացան տիեզերքում, և նրանք նույնիսկ բողբոջեցին։ Բայց բույսերը քսանհինգի փոխարեն աճեցին մինչև վեց սանտիմետր: Մարգարիտա Լևինսկիխ, Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսաբժշկական խնդիրների ինստիտուտի գիտաշխատող, պատմում էոր ամերիկացի տիեզերագնաց Մայքլ Ֆոսումը կատարել է բույսերի փոշոտման ոսկերչական աշխատանքը։
Ռոսկոսմոսի տեսանյութը տիեզերքում բույսեր աճեցնելու մասին: Ժամը 4:38 - բույսեր Միր կայարանում
2014 թվականի ապրիլին Dragon SpaceX բեռնատար նավը Միջազգային տիեզերակայան հասցրեց Veggie կանաչ աճող հաստատություն, իսկ մարտին տիեզերագնացները սկսեցին փորձարկել ուղեծրային պլանտացիա: Տեղադրումը վերահսկում է լույսը և սննդանյութերի մատակարարումը: 2015 թվականի օգոստոսին տիեզերագնացների մենյուում՝ աճեցված միկրոգրավիտացիայի պայմաններում:
Միջազգային տիեզերակայանում աճեցված գազար
Ահա թե ինչպիսին կարող է լինել տիեզերակայանի պլանտացիան ապագայում
Lada ջերմոցը գործում է Միջազգային տիեզերակայանի ռուսական հատվածում՝ Plants-2 փորձարկման համար։ 2016 թվականի վերջին կամ 2017 թվականի սկզբին ինքնաթիռում կհայտնվի Lada-2 տարբերակը։ Այդ նախագծերի վրա աշխատում է Ռուսաստանի գիտությունների ակադեմիայի կենսաբժշկական խնդիրների ինստիտուտը։
Տիեզերական մշակաբույսերի արտադրությունը չի սահմանափակվում զրոյական ձգողականության փորձարկումներով: Մարդը, այլ մոլորակները գաղութացնելու համար, պետք է գյուղատնտեսությունը զարգացնի երկրից տարբերվող հողի վրա և այլ բաղադրություն ունեցող մթնոլորտում։ 2014 թվականին կենսաբան Մայքլ Մաուտները ծնեբեկ և կարտոֆիլ երկնաքարի հողի վրա։ Մշակման համար հարմար հող ստանալու համար երկնաքարը փոշու վերածվեց։ Փորձով նա կարողացավ ապացուցել, որ բակտերիաները, մանրադիտակային սնկերը և բույսերը կարող են աճել այլմոլորակային ծագում ունեցող հողի վրա: Աստերոիդների մեծ մասի նյութը պարունակում է ֆոսֆատներ, նիտրատներ և երբեմն ջուր։
Երկնաքարի հողի վրա աճեցված ծնեբեկ
Մարսի դեպքում, որտեղ շատ ավազ ու փոշի կա, քարերի մանրացման կարիք չկա։ Բայց կլինի մեկ այլ խնդիր՝ հողի կազմը։ Մարսի հողում կան ծանր մետաղներ, որոնց ավելացված քանակությունը բույսերում վտանգավոր է մարդկանց համար։ Հոլանդացի գիտնականները նմանակել են Մարսի հողը և 2013 թվականից ի վեր դրա վրա աճեցրել են մի քանի բույսերի տասը բերք:
Գիտափորձի արդյունքում գիտնականները պարզել են, որ բովանդակությունը ծանր մետաղներՄարսի նմանակված հողի վրա աճեցված ոլոռի, բողկի, տարեկանի և լոլիկի մեջ վտանգավոր չէ մարդկանց համար: Գիտնականները շարունակում են ուսումնասիրել կարտոֆիլը և այլ մշակաբույսեր:
Հետազոտող Wager Vamelink-ը ստուգում է մարսյան նմանակված հողի վրա աճեցված բույսերը: Լուսանկարը՝ Joep Frissel/AFP/Getty Images
Մետաղների պարունակությունը Երկրի վրա հավաքված մշակաբույսերում և Լուսնի և Մարսի հողի սիմուլյացիաներում
Մեկը կարևոր առաջադրանքներկյանքի աջակցության փակ ցիկլ ստեղծելն է: Բույսերը ստանում են ածխաթթու գազիսկ անձնակազմի թափոնները, դրա դիմաց տալիս են թթվածին և արտադրում սնունդ։ Գիտնականները հնարավորություն ունեն որպես սնունդ օգտագործել քլորելլա միաբջիջ ջրիմուռները, որոնք պարունակում են 45% սպիտակուց և 20% ճարպ և ածխաջրեր։ Բայց տեսականորեն սննդարար այս մթերքը մարդկանց կողմից չի ներծծվում խիտ բջջային պատի պատճառով։ Այս խնդիրը լուծելու ուղիներ կան։ Կարելի է բաժանել բջջային պատերըտեխնոլոգիական մեթոդներ՝ ջերմային մշակման, մատիտների մանրացման կամ այլ մեթոդների կիրառմամբ։ Դուք կարող եք ձեզ հետ վերցնել հատուկ քլորելայի համար մշակված ֆերմենտներ, որոնք տիեզերագնացները կվերցնեն սննդի հետ միասին: Գիտնականները կարող են նաև դուրս բերել ԳՁՕ քլորելլա, որի պատը կարող է քայքայվել մարդկային ֆերմենտների միջոցով: Քլորելլան այլևս չի օգտագործվում տիեզերքում սննդի համար, այլ օգտագործվում է փակ էկոհամակարգերում՝ թթվածին արտադրելու համար:
Քլորելլայի հետ փորձն իրականացվել է Salyut-6 ուղեծրային կայանի վրա։ 1970-ականներին դեռ ենթադրվում էր, որ միկրոգրավիտացիայի մեջ լինելը այդպես չէ բացասական ազդեցությունմարդու մարմնի վրա - շատ քիչ տեղեկատվություն կար: Նրանք փորձել են ուսումնասիրել նաեւ կենդանի օրգանիզմների վրա ազդեցությունը քլորելլայի օգնությամբ, որի կյանքի ցիկլը տեւում է ընդամենը չորս ժամ։ Հարմար էր այն համեմատել Երկրի վրա աճեցված քլորելայի հետ։
IFS-2 սարքը նախատեսված էր սնկերի, հյուսվածքային կուլտուրաների և միկրոօրգանիզմների, ինչպես նաև ջրային կենդանիների աճեցման համար։
1970-ական թվականներից ԽՍՀՄ-ում փորձարկումներ են իրականացվում փակ համակարգերի վրա։ 1972 թվականին սկսվեց «BIOS-3»-ի աշխատանքը՝ այս համակարգը դեռ գործում է։ Համալիրը հագեցած է վերահսկվող արհեստական պայմաններում բույսեր աճեցնելու խցիկներով՝ ֆիտոտրոններով։ աճեցնում էին ցորեն, սոյա, չուֆու գազար, գազար, բողկ, ճակնդեղ, կարտոֆիլ, վարունգ, թրթնջուկ, կաղամբ, սամիթ և սոխ։ Գիտնականներին հաջողվել է հասնել ջրի և օդի համար գրեթե 100% փակ ցիկլ, իսկ սնուցման համար՝ մինչև 50-80%: Փակ էկոլոգիական համակարգերի միջազգային կենտրոնի հիմնական նպատակներն են ուսումնասիրել տարբեր աստիճանի բարդության նման համակարգերի գործունեության սկզբունքները և զարգացնել դրանց ստեղծման գիտական հիմքերը:
Դեպի Մարս թռիչքը և Երկիր վերադառնալը նմանակող բարձրաշխարհիկ փորձերից մեկն էր. 519 օրվա ընթացքում վեց կամավորներ գտնվել են փակ համալիրում։ Փորձը կազմակերպել է Rokosmos and Ռուսական ակադեմիագիտությունները, և Եվրոպական տիեզերական գործակալությունը դարձավ գործընկեր։ «Նավի տախտակի» վրա երկու ջերմոց կար՝ մեկում գազար էր աճում, մյուսում՝ ոլոռ։ Այս դեպքում նպատակը ոչ թե բույսերն աճեցնելն էր տիեզերական պայմաններին մոտ, այլ պարզել, թե որքան կարևոր են բույսերը անձնակազմի համար: Այդ պատճառով ջերմոցային դռները կնքվել են անթափանց թաղանթով և տեղադրվել է սենսոր՝ յուրաքանչյուր բացումը գրանցելու համար: Ձախ կողմի լուսանկարում Mars-500 անձնակազմի անդամ Մարինա Տուգուշեւան աշխատում է ջերմոցների հետ՝ որպես փորձի մի մաս։
Մեկ այլ փորձ Mars-500-ի վրա GreenHouse-ն է: Ստորև ներկայացված տեսանյութում արշավախմբի անդամ Ալեքսեյ Սիտնևը պատմում է փորձի մասին և ցույց տալիս տարբեր բույսերով ջերմոց։
Մարդը շատ շանսեր կունենա։ Նա վտանգի տակ է ընկնում վայրէջքի ժամանակ, սառչում է մակերեսի վրա կամ պարզապես չթռչում: Եվ, իհարկե, սովամահ լինել: Բուսաբուծությունը կարևոր է գաղութի ձևավորման համար, և գիտնականներն ու տիեզերագնացներն աշխատում են այս ուղղությամբ՝ ցույց տալով որոշ տեսակների աճեցման հաջող օրինակներ ոչ միայն միկրոգրավիտացիայի պայմաններում, այլև Մարսի և Լուսնի նմանակված հողում: Տիեզերական գաղութատերերը անպայման հնարավորություն կունենան։
Սկանավորել և մշակել է Յուրի Աբոլոնկոն (Սմոլենսկ)
ՆՈՐՈՒԹՅՈՒՆ ԿՅԱՆՔՈՒՄ, ԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆՈՒՄ, ՏԵԽՆՈԼՈԳԻԱՅՈՒՄ
ԲԱԺԱՆՈՐԴԱԳՐՈՒԹՅՈՒՆ ՀԱՅԱՍՏԱՆԻ ԳԻՏՈՒԹՅԱՆ ՇԱՐՔ
ՏԻԵԶԵՐՔ, ԱՍՏՂԱԳԻՏՈՒԹՅՈՒՆ
7/1989
Հրատարակվում է ամսական 1971 թվականից։
Յու.Ի.Գրիշին
ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ՏԻԵԶԵՐԱԿԱՆ ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐ
Այս համարի դիմումում.
ՏԻԵԶԵՐԱԿԱՆ ԶԲՈՍԱՇՐՋՈՒԹՅՈՒՆ
ՏԻԵԶԵՐՔԻ ՔՐՈՆԻԿԱ
ԱՍՏՂԱԳԻՏԱԿԱՆ ԼՈՒՐԵՐ
«Գիտելիք» հրատարակչություն Մոսկվա 1989 թ
BBC 39.67
Գ 82
Խմբագիր I. G. VIRKO
| Ներածություն | 3 |
| Մարդը բնական էկոհամակարգում | 5 |
| Անձնակազմով տիեզերանավ - Արհեստական էկոհամակարգ | 11 |
| Նյութերի ռելե մրցավազք կենսաբանական ցիկլի մեջ | 21 |
| Արդյո՞ք էկոհամակարգերը արդյունավետ են: | 26 |
| Արհեստական և բնական կենսոլորտային էկոհամակարգեր. նմանություններ և տարբերություններ | 32 |
| Կենսաբանական կյանքի աջակցության համակարգերի մասին տիեզերական անձնակազմեր | 36 |
| Կանաչ բույսերը որպես կենսաբանական կենսաապահովման համակարգերի հիմնական օղակ | 39 |
| Ձեռքբերումներ և հեռանկարներ | 44 |
| Եզրակացություն | 53 |
| գրականություն | 54 |
ԴԻՄՈՒՄ | |
| տիեզերական զբոսաշրջություն | 55 |
| Տիեզերագնացության տարեգրություն | 57 |
| Աստղագիտության նորություններ | 60 |
Գրիշին Յու.Ի.
| Գ 82 |
ISBN 5-07-000519-7
Գրքույկը նվիրված է տիեզերանավերի անձնակազմի և ապագա երկարաժամկետ գործող տիեզերական կառույցների կենսաապահովման խնդիրներին: Դիտարկվում են արհեստական էկոլոգիական համակարգերի տարբեր մոդելներ, ներառյալ մարդը և այլ կենսաբանական կապեր: Գրքույկը նախատեսված է ընթերցողների լայն շրջանակի համար։
3500000000BBK 39.67
ISBN 5-07-000519-7© «Գիտելիք» հրատարակչություն, 1989 թ
ՆԵՐԱԾՈՒԹՅՈՒՆ
21-րդ դարի սկիզբը կարող է մտնել երկրագնդի քաղաքակրթության զարգացման պատմության մեջ որպես որակապես նոր փուլ մերձարեգակնային արտաքին տարածության զարգացման մեջ. այս օբյեկտների վրա:
Թվում է, թե բոլորովին վերջերս Երկրի առաջին արհեստական արբանյակը (1957թ.) արձակվեց Երկրի մերձավոր տիեզերական ուղեծիր, առաջին թռիչքը և լուսանկարահանումը: հակառակ կողմըԼուսնի մասին (1959), առաջին մարդը գնաց տիեզերք (Յու. Ա. Գագարին, 1961), հեռուստատեսությամբ ցուցադրվեց մարդու՝ տիեզերք դուրս գալու հուզիչ պահը (Ա. Ա. Լեոնով, 1965) և տիեզերագնացների առաջին քայլերը։ ցուցադրվել է Լուսնի մակերեսը (Ն. Արմսթրոնգ և Է. Օլդրին, 1969): Բայց ամեն տարի տիեզերական դարաշրջանի այս և շատ այլ նշանավոր իրադարձություններ անցնում են անցյալ և դառնում պատմության սեփականությունը: Իրականում դրանք միայն սկիզբն են մեծն Կ.Ե.Ցիոլկովսկու կողմից ձևակերպված գաղափարների մարմնավորման, ով տիեզերքը համարել է ոչ միայն աստղագիտական տարածք, այլ նաև որպես ապագա մարդու բնակության և կյանքի միջավայր։ Նա կարծում էր, որ «եթե կյանքը չտարածվեր ամբողջ տիեզերքում, եթե այն կապված լիներ մոլորակի հետ, ապա այս կյանքը հաճախ անկատար կլիներ և հակված տխուր ավարտի» (1928):
Այսօր արդեն կանխատեսվում են մարդու կենսաբանական էվոլյուցիայի հնարավոր տարբերակները՝ կապված Երկրից դուրս բնակչության զգալի մասի վերաբնակեցման հետ, մշակվում են տիեզերական հետազոտության հնարավոր մոդելներ և տիեզերական ծրագրերի փոխակերպիչ ազդեցությունը բնության, տնտեսության և տնտեսության վրա։ սոցիալական հարաբերությունները գնահատվում են. Դիտարկվում են նաև տիեզերքում բնակավայրերի մասնակի կամ ամբողջական ինքնաբավության խնդիրները փակ կենսատեխնիկական կենսաապահովման համակարգերի, լուսնային և մոլորակային հիմքերի ստեղծման, տիեզերական արդյունաբերության և շինարարության, էներգիայի և նյութերի արտաերկրային աղբյուրների օգտագործման և օգտագործման խնդիրները: լուծված.
Կ. Ե. Ցիոլկովսկու խոսքերը սկսում են իրականանալ, որ «մարդկությունը հավերժ չի մնա Երկրի վրա, բայց լույսի և տարածության հետապնդման մեջ նա նախ երկչոտորեն կներթափանցի մթնոլորտից այն կողմ, այնուհետև կգրավի ամբողջ արևային տարածքը» (1911):
Վերջին միջազգային հանդիպումներում և ֆորումներում տիեզերքում համագործակցության վերաբերյալ՝ Երկրի և արեգակնային մերձավոր տիեզերքի գիտական հետազոտությունների հետագա ընդլայնման, Մարսի, Լուսնի և Արեգակնային համակարգի այլ մոլորակների ուսումնասիրության նպատակով, հույսեր հայտնվեցին, որ. Տիեզերական խոշոր ծրագրերի իրականացումը, որոնք պահանջում են հսկայական նյութատեխնիկական և ֆինանսական ծախսեր, կիրականացվեն բազմաթիվ երկրների համատեղ ջանքերով միջազգային համագործակցության շրջանակներում։ «Միայն մարդկության հավաքական միտքը կարող է շարժվել դեպի մերձերկրային տարածության բարձունքներ և ավելի հեռու՝ դեպի արևային և աստղային տարածություն», - ասաց Մ. Ս. Հոկտեմբերյան մեծ հեղափոխության 70-ամյակի տոնակատարություն։
Մարդու կողմից արտաքին տիեզերքի հետագա ուսումնասիրության կարևորագույն պայմաններից մեկը մարդկանց կյանքի և անվտանգ գործունեության ապահովումն է նրանց երկարատև գտնվելու և Երկրից, տիեզերանավերի, մոլորակային և լուսնային բազաներից հեռու տիեզերակայաններում աշխատելու ընթացքում:
Այս կարևորագույն խնդրի լուծման ամենանպատակահարմար ճանապարհը, ըստ բազմաթիվ հայրենական և արտասահմանյան հետազոտողների, այսօր երկարաժամկետ բնակելի տիեզերական կառույցներում կյանքի աջակցության փակ կենսատեխնիկական համակարգերի ստեղծումն է, այսինքն՝ արհեստական տիեզերական էկոլոգիական համակարգեր, ներառյալ մարդու և այլ կենսաբանական կապեր: .
Այս գրքույկում մենք կփորձենք ուրվագծել նման համակարգերի կառուցման հիմնական սկզբունքները, տեղեկատվություն տրամադրել ցամաքային լայնածավալ փորձերի արդյունքների մասին, որոնք իրականացվել են տիեզերական կենսատեխնիկական կյանքի ապահովման համակարգերի ստեղծմանը նախապատրաստվելու համար, նշելու դեռևս առկա խնդիրները: պետք է լուծվի Երկրի վրա և տիեզերքում՝ ապահովելու համար այդ համակարգերի աշխատանքի պահանջվող հուսալիությունը.համակարգերը տիեզերական պայմաններում.
ՄԱՐԴԸ ԲՆԱԿԱՆ ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳՈՒՄ
Նախքան մարդուն երկար տիեզերական ճանապարհորդության ուղարկելը, նախ փորձենք պատասխանել հարցերին՝ ի՞նչ է պետք նրան Երկրի վրա նորմալ ապրելու և բեղմնավոր աշխատելու համար, և ինչպե՞ս է լուծվում մեր մոլորակի վրա մարդու կենսաապահովման խնդիրը։
Այս հարցերի պատասխանները անհրաժեշտ են կառավարվող տիեզերանավերի, ուղեծրային կայանների և այլմոլորակայինների կառույցների ու բազաների վրա անձնակազմի կենսաապահովման համակարգեր ստեղծելու համար: Մենք իրավամբ կարող ենք համարել մեր Երկիրը որպես բնական ծագման հսկայական տիեզերանավ, որն իր անվերջ ուղեծրային տիեզերական թռիչքն իրականացնում է Արեգակի շուրջ արդեն 4,6 միլիարդ տարի։ Այս նավի անձնակազմն այսօր բաղկացած է 5 միլիարդ մարդուց։ Երկրի արագ աճող բնակչությունը, որը 20-րդ դարի սկզբին. կազմում էր 1,63 մլրդ մարդ, իսկ XXI դ. շեմին. պետք է արդեն հասնի 6 միլիարդի, դա լավագույն վկայությունն է Երկրի վրա մարդու կենսաապահովման բավականաչափ արդյունավետ և հուսալի մեխանիզմի առկայության մասին։
Այսպիսով, ի՞նչ է անհրաժեշտ Երկրի վրա գտնվող մարդուն իր բնականոն կյանքն ու գործունեությունը ապահովելու համար։ Հազիվ թե հնարավոր լինի կարճ, բայց սպառիչ պատասխան տալ. կյանքի բոլոր ասպեկտները, գործունեության և մարդկային շահերը չափազանց ընդարձակ են և բազմակողմանի։ Մանրամասն վերականգնեք ձեր ապրած օրերից գոնե մեկը, և կտեսնեք, որ մարդուն այնքան էլ քիչ բան է պետք։
Մարդու սննդի, ջրի և օդի կարիքների բավարարումը` կապված հիմնական ֆիզիոլոգիական կարիքների հետ, նրա բնականոն կյանքի և գործունեության հիմնական պայմանն է: Այնուամենայնիվ, այս պայմանը անքակտելիորեն կապված է մյուսի հետ. մարդու մարմինը, ինչպես ցանկացած այլ կենդանի օրգանիզմ, ակտիվորեն գոյություն ունի մարմնի ներսում և արտաքին միջավայրի հետ նյութափոխանակության շնորհիվ:
Օգտագործելով թթվածին, ջուր, սննդանյութեր, վիտամիններ, հանքային աղեր շրջակա միջավայրից՝ մարդու մարմինը դրանք օգտագործում է իր օրգաններն ու հյուսվածքները կառուցելու և թարմացնելու համար՝ միաժամանակ կյանքի համար անհրաժեշտ ողջ էներգիան ստանալով սննդի սպիտակուցներից, ճարպերից և ածխաջրերից: Թափոնները մարմնից արտազատվում են շրջակա միջավայր:
Ինչպես գիտեք, նյութափոխանակության և էներգիայի ինտենսիվությունը մարդու մարմնում այնպիսին է, որ չափահաս մարդը կարող է գոյություն ունենալ առանց թթվածնի ընդամենը մի քանի րոպե, առանց ջրի՝ մոտ 10 օր, իսկ առանց սննդի՝ մինչև 2 ամիս։ Արտաքին տպավորությունը, թե մարդու մարմինը փոփոխություններ չի կրում, խաբուսիկ է ու կեղծ։ Մարմնի փոփոխությունները շարունակաբար տեղի են ունենում: Ըստ Ա.Պ. Մյասնիկովի (1962), օրվա ընթացքում 70 կգ կշռող չափահասի մարմնում 450 միլիարդ էրիթրոցիտ, 22-ից 30 միլիարդ լեյկոցիտ, 270-ից 430 միլիարդ թրոմբոցիտներ փոխարինվում և մահանում են, մոտ 125 գ սպիտակուցներ բաժանվում են: , 70 գ ճարպ և 450 գ ածխաջրեր ավելի քան 3000 կկալ ջերմության արտանետմամբ, վերականգնվում և մահանում են աղեստամոքսային տրակտի էպիթելային բջիջների 50%-ը, կմախքի ոսկրային բջիջների 1/75-ը և 1/20-ը. մարմնի մաշկի բոլոր բջիջներից (այսինքն՝ յուրաքանչյուր 20 օրվա ընթացքում մարդն ամբողջությամբ «փոխում է մաշկը»), գլխի վրա մոտ 140 մազ և բոլոր թարթիչների 1/150-ը ընկնում են և փոխարինվում նորերով և այլն: Միևնույն ժամանակ, միջին հաշվով, տեղի է ունենում 23040 շնչառություն և արտաշնչում, թոքերի օդով անցնում է 11520 լիտր, ներծծվում է 460 լիտր թթվածին, 403 լիտր ածխաթթու գազ արտազատվում է մարմնից և 1,2–1,5 լիտր մեզի, որը պարունակում է մինչև 30: գ խիտ նյութերը գոլորշիանում են թոքերի միջոցով 0,4 լ և քրտինքով արտազատվում մոտ 0,6 լիտր ջուր, որը պարունակում է 10 գ խիտ նյութեր, ձևավորվում է 20 գ ճարպ:
Այսպիսին է մարդու նյութափոխանակության ինտենսիվությունը ընդամենը մեկ օրում։
Այսպիսով, մարդն իր ողջ կյանքի ընթացքում անընդհատ արտազատում է նյութափոխանակության արտադրանք և ջերմային էներգիա, որոնք ձևավորվում են մարմնում սննդի քայքայման և օքսիդացման, սննդի մեջ կուտակված քիմիական էներգիայի արտազատման և փոխակերպման արդյունքում: Նյութափոխանակության և ջերմության արտազատվող արգասիքները պետք է մշտապես կամ պարբերաբար դուրս բերվեն օրգանիզմից՝ պահպանելով նյութափոխանակության քանակական մակարդակը նրա ֆիզիոլոգիական, ֆիզիկական և մտավոր գործունեության աստիճանին համապատասխան և ապահովելով մարմնի փոխանակման հավասարակշռությունը շրջակա միջավայրի հետ։ նյութի և էներգիայի առումով.
Բոլորը գիտեն, թե ինչպես են իրականացվում մարդու այս հիմնական ֆիզիոլոգիական կարիքները առօրյա իրական կյանքում. «Երկիր մոլորակ» տիեզերանավի հինգ միլիարդերորդ անձնակազմը ստանում կամ արտադրում է այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է իր կյանքի համար՝ հիմնվելով մոլորակի պաշարների և արտադրանքի վրա, որը կերակրում է, ջրում: և հագցնում է դրանք, նպաստում է դրանց քանակի ավելացմանը, իր մթնոլորտով պաշտպանում է բոլոր կենդանի արարածներին տիեզերական ճառագայթների անբարենպաստ ազդեցությունից: Ահա մի քանի թվեր, որոնք հստակ բնութագրում են բնության հետ մարդու հիմնական «փոխանակման» մասշտաբները.
Մարդու առաջին մշտական կարիքը օդ շնչելն է: «Չես կարող շնչել օդի մատակարարմամբ», - ասում է ռուսական ասացվածքը: Եթե յուրաքանչյուր մարդու օրական միջինը 800 գ թթվածին է անհրաժեշտ, ապա Երկրի ողջ բնակչությունը տարեկան պետք է սպառի 1,5 միլիարդ տոննա թթվածին։ Երկրի մթնոլորտն ունի վերականգնվող թթվածնի հսկայական պաշարներ. երկրագնդի մթնոլորտի ընդհանուր քաշը մոտ 5 10 15 տոննա է, թթվածինը մոտավորապես 1/5 է, ինչը գրեթե 700 հազար անգամ ավելի է, քան Երկրի ամբողջ բնակչության թթվածնի տարեկան սպառումը։ . Իհարկե, բացի մարդկանցից, մթնոլորտի թթվածինն օգտագործում է կենդանական աշխարհը, ծախսվում է նաև այլ օքսիդատիվ պրոցեսների վրա, որոնց մասշտաբները հսկայական են մոլորակի վրա։ Այնուամենայնիվ, հակադարձ վերականգնման գործընթացները ոչ պակաս ինտենսիվ են. ֆոտոսինթեզի շնորհիվ, Արեգակի ճառագայթային էներգիայի շնորհիվ, բույսերը ցամաքում, ծովերում և օվկիանոսներում մշտապես կապում են ածխաթթու գազը, որը թողարկվում է կենդանի օրգանիզմների կողմից օքսիդատիվ գործընթացներում, վերածվում է տարբեր օրգանական միացությունների՝ միաժամանակյա արտազատմամբ: մոլեկուլային թթվածնի. Երկրաքիմիկոսների հաշվարկներով՝ Երկրի բոլոր բույսերը տարեկան արտանետում են 400 միլիարդ տոննա թթվածին, մինչդեռ 150 միլիարդ տոննա ածխածին (ածխածնի երկօքսիդից) կապում են 25 միլիարդ տոննա ջրածնի (ջրից): Այս արտադրության ինը տասներորդը արտադրվում է ջրային բույսերի կողմից:
Հետեւաբար, մարդուն մթնոլորտային թթվածնով ապահովելու հարցը Երկրի վրա հաջողությամբ լուծվում է հիմնականում բույսերի ֆոտոսինթեզի գործընթացների օգնությամբ։
Մարդու հաջորդ ամենակարևոր կարիքը ջուրն է։
Մարդու մարմնում դա այն միջավայրն է, որտեղ իրականացվում են նյութափոխանակության գործընթացների բազմաթիվ կենսաքիմիական ռեակցիաներ: Կազմելով մարդու մարմնի քաշի 2/3-ը՝ ջուրը հսկայական դեր է խաղում նրա կենսագործունեության ապահովման գործում։ Ջուրը կապված է ոչ միայն օրգանիզմում սննդանյութերի ընդունման, դրանց կլանման, բաշխման և յուրացման, այլև նյութափոխանակության վերջնական արտադրանքի արտազատման հետ:
Ջուրը մարդու օրգանիզմ է մտնում խմելու և սննդի տեսքով։ Հասուն մարդու օրգանիզմի պահանջվող ջրի քանակը տատանվում է օրական 1,5-2-ից մինչև 10-15 լիտր և կախված է նրա ֆիզիկական ակտիվությունից և շրջակա միջավայրի պայմաններից: Մարմնի ջրազրկումը կամ ջրի ընդունման չափից ավելի սահմանափակումը հանգեցնում է նրա ֆունկցիաների կտրուկ խզման և նյութափոխանակության արտադրանքների, մասնավորապես ազոտի միջոցով թունավորման:
Սանիտարահիգիենիկ և կենցաղային կարիքները (լվացում, լվացում, արտադրություն, անասնաբուծություն և այլն) ապահովելու համար մարդուն անհրաժեշտ է հավելյալ քանակությամբ ջուր։ Այս գումարը զգալիորեն գերազանցում է ֆիզիոլոգիական նորման։
Երկրի մակերևույթի վրա ջրի քանակը հսկայական է, այն կազմում է ավելի քան 13,7 ∙ 10 8 կմ 3 ծավալ։ Այնուամենայնիվ, խմելու համար հարմար քաղցրահամ ջրի մատակարարումը դեռևս սահմանափակ է։ Երկրի վրա ջրի շրջապտույտի հետևանքով մայրցամաքների մակերեսին տարեկան միջին հաշվով թափվող տեղումների (քաղցրահամ ջրի) քանակը կազմում է ընդամենը մոտ 100 հազար կմ 3 (Երկրի վրա տեղումների ընդհանուր քանակի 1/5-ը)։ Եվ այս քանակի միայն մի փոքր մասն է արդյունավետ օգտագործվում մարդկանց կողմից։
Այսպիսով, «Երկիր» տիեզերանավի վրա ջրի պաշարները կարելի է համարել անսահմանափակ, սակայն մաքուր քաղցրահամ ջրի օգտագործումը պահանջում է խնայող մոտեցում։
Սնունդը ծառայում է մարդու մարմնին որպես էներգիայի աղբյուր և նյութեր, որոնք մասնակցում են հյուսվածքային բաղադրիչների սինթեզին, բջիջների և դրանց կառուցվածքային տարրերի նորացմանը։ Օրգանիզմում շարունակաբար իրականացվում են սննդի հետ եկող սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի կենսաբանական օքսիդացման գործընթացները։ Ամբողջական սնունդը պետք է ներառի անհրաժեշտ քանակությամբ ամինաթթուներ, վիտամիններ և հանքանյութեր: Սննդային նյութերը, որոնք սովորաբար քայքայվում են մարսողական տրակտի ֆերմենտներով մինչև ավելի պարզ, ցածր մոլեկուլային քաշի միացություններ (ամինաթթուներ, մոնոսաքարիդներ, ճարպաթթուներ և շատ ուրիշներ), ներծծվում և տեղափոխվում են արյան միջոցով ամբողջ մարմնով: Սննդի օքսիդացման վերջնական արտադրանքը ամենից հաճախ ածխաթթու գազն ու ջուրն է, որոնք օրգանիզմից արտազատվում են որպես թափոններ։ Սննդի օքսիդացման ժամանակ արտազատվող էներգիան մասամբ պահպանվում է մարմնում՝ էներգիայով հարստացված միացությունների տեսքով և մասամբ վերածվում ջերմության և ցրվում։ միջավայրը.
Օրգանիզմին անհրաժեշտ սննդի քանակը հիմնականում կախված է նրա ֆիզիկական ակտիվության ինտենսիվությունից։ Հիմնական նյութափոխանակության, այսինքն՝ նման նյութափոխանակության էներգիան, երբ մարդը գտնվում է լիարժեք հանգստի մեջ, օրական միջինը կազմում է 1700 կկալ (մինչև 30 տարեկան տղամարդկանց համար՝ մինչև 70 կգ քաշով)։ Այս դեպքում այն ծախսվում է միայն ֆիզիոլոգիական պրոցեսների իրականացման վրա (շնչառություն, սրտի ֆունկցիա, աղիների պերիստալտիկա և այլն) և ապահովելու մարմնի նորմալ ջերմաստիճանի կայունությունը (36,6°C):
Մարդու ֆիզիկական և մտավոր գործունեությունը պահանջում է մարմնի կողմից էներգիայի ծախսերի ավելացում և ավելի շատ սննդի օգտագործում: Հաստատվել է, որ միջին ծանրության մտավոր և ֆիզիկական աշխատանքի ժամանակ մարդու օրական էներգիայի սպառումը կազմում է մոտ 3000 կկալ։ Նույն կալորիականությունը պետք է լինի մարդու ամենօրյա սննդակարգը։ Դիետայի կալորիական պարունակությունը մոտավորապես հաշվարկվում է յուրաքանչյուր գրամի սպիտակուցների (4,1 կկալ), ճարպերի (9,3 կկալ) և ածխաջրերի (4,1 կկալ) ամբողջական օքսիդացման ընթացքում թողարկված ջերմության հայտնի արժեքների հիման վրա: Դիետայում սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի համապատասխան հարաբերակցությունը բժշկության կողմից սահմանվել է մարդու ֆիզիոլոգիական կարիքներին համապատասխան և ներառում է 70-ից 105 գ սպիտակուցներ, 50-ից 150 գ ճարպեր և 300-ից 600 գ: ածխաջրեր՝ սննդակարգի մեկ կալորիականության սահմաններում: Սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի սննդակարգի բաղադրության տատանումները, որպես կանոն, առաջանում են մարմնի ֆիզիկական ակտիվության փոփոխությունների պատճառով, բայց նաև կախված են մարդու սովորություններից, ազգային սննդային ավանդույթներից, որոշակի սննդամթերքի առկայությունից և. իհարկե, սննդային կարիքները բավարարելու հատուկ սոցիալական հնարավորություններ:
Յուրաքանչյուր սննդանյութ մարմնում կատարում է որոշակի գործառույթ: Սա հատկապես ճիշտ է այն սպիտակուցների համար, որոնք պարունակում են ազոտ, որը այլ սննդանյութերի մաս չէ, սակայն անհրաժեշտ է մարդու օրգանիզմում սեփական սպիտակուցների վերականգնման համար: Ենթադրվում է, որ չափահաս մարդու օրգանիզմում օրական ոչնչանում է սեփական սպիտակուցներից առնվազն 17 գ, որը պետք է վերականգնվի սննդի միջոցով։ Ուստի սպիտակուցի այս քանակությունը յուրաքանչյուր մարդու սննդակարգում պահանջվող նվազագույնն է։
Ճարպերն ու ածխաջրերը մեծ մասամբ կարող են փոխարինվել միմյանցով, բայց մինչև որոշակի սահմաններ։
Մարդու սովորական սնունդն ամբողջությամբ ծածկում է օրգանիզմի սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի կարիքը, ինչպես նաև մատակարարում է անհրաժեշտ հանքանյութերն ու վիտամինները:
Այնուամենայնիվ, ի տարբերություն թթվածնի (օդի) և խմելու ջրի անսահմանափակ մատակարարման, որը դեռևս բավարար է մոլորակի վրա, և որի սպառումը խստորեն կարգավորվում է միայն որոշ, որպես կանոն, չոր շրջաններում, սննդի արտադրության քանակը սահմանափակ է. բնական տրոֆիկ (սննդի) ցիկլի ցածր արտադրողականությամբ, որը բաղկացած է երեք հիմնական մակարդակներից՝ բույսեր - կենդանիներ - մարդ: Իրոք, բույսերը կենսազանգված են կազմում՝ օգտագործելով Երկիր եկող արևի էներգիայի միայն 0,2%-ը: Բույսերի կենսազանգվածը սննդի համար սպառելով՝ կենդանիները սեփական կարիքների համար ծախսում են իրենց յուրացված էներգիայի 10-12%-ից ոչ ավելի։ Ի վերջո, մարդը, ուտելով կենդանական ծագման սնունդ, ապահովում է իր օրգանիզմի էներգետիկ կարիքները սկզբնական արեգակնային էներգիայի օգտագործման շատ ցածր գործակցով։
Սննդային կարիքները բավարարելը միշտ եղել է մարդու ամենադժվար գործը։ Այս ուղղությամբ բնության հնարավորությունների պասիվ օգտագործումը սահմանափակ է, քանի որ երկրագնդի մեծ մասը ծածկված է ցածր կենսաբանական արտադրողականությամբ օվկիանոսներով և անապատներով։ Երկրի միայն որոշ շրջաններ, որոնք բնութագրվում են կայուն բարենպաստ կլիմայական պայմաններով, ապահովում են նյութերի բարձր առաջնային արտադրողականություն, ի դեպ, ոչ մի դեպքում միշտ ընդունելի չէ մարդու սննդային կարիքների տեսանկյունից: Երկրի բնակչության աճը, նրա սփռումը մոլորակի բոլոր մայրցամաքներում և աշխարհագրական տարածքներում, ներառյալ անբարենպաստ կլիմայական պայմաններով տարածքները, ինչպես նաև սննդի բնական աղբյուրների աստիճանական սպառումը հանգեցրել են մի վիճակի, երբ Երկրի վրա սննդի կարիքների բավարարումը. վերածվել է համընդհանուր խնդրի: Այսօր ենթադրվում է, որ միայն սննդային սպիտակուցի համաշխարհային դեֆիցիտը կազմում է տարեկան 15 միլիոն տոննա: Սա նշանակում է, որ աշխարհում առնվազն 700 միլիոն մարդ սիստեմատիկորեն թերսնված է։ Եվ դա այն դեպքում, երբ մարդկությունը 20-րդ դարի վերջին. այն ընդհանուր առմամբ առանձնանում է բավականին բարձր սոցիալական կազմակերպվածությամբ, գիտության, տեխնիկայի, արդյունաբերության և գյուղատնտեսական արտադրության զարգացման խոշոր ձեռքբերումներով, կազմի, մոլորակի կենսոլորտում դրա միասնության խորը ըմբռնմամբ:
Սնունդը կարևոր էկոլոգիական գործոն է ոչ միայն մարդկանց, այլև բոլոր կենդանիների համար։ Կախված սննդի առկայությունից, դրա բազմազանությունից, որակից և քանակից, կենդանի օրգանիզմների պոպուլյացիայի բնութագրերը (պտղաբերություն և մահացություն, կյանքի սպասվող տևողությունը, զարգացման տեմպերը և այլն) կարող են էապես փոխվել: Կենդանի օրգանիզմների սննդային (տրոֆիկ) կապերը, ինչպես կցուցադրվի ստորև, ընկած են ինչպես նյութերի կենսոլորտային (երկրային) կենսաբանական ցիկլի, այնպես էլ արհեստական էկոլոգիական համակարգերի, այդ թվում՝ մարդկանց:
Երկիրը կկարողանա ապահովել այն ամենը, ինչ անհրաժեշտ է նրա վրա երկար ժամանակ ապրողներին, եթե մարդկությունը մոլորակի ռեսուրսներն ավելի ռացիոնալ և զգույշ ծախսի, լուծի բնության վերափոխման էկոլոգիապես գրագետ հարցերը, վերացնի սպառազինությունների մրցավազքը և վերջ դնի դրան։ միջուկային զենքեր.
Երկրի վրա մարդկության կենսաապահովման խնդրի լուծման գիտական հիմքը, որը ձևակերպել է Վ.Ի. թվային աճող մարդկության կարիքները (բանականության ոլորտ): Վ. Ի. Վերնադսկին առաջարկել է, որ Երկիր մոլորակի վրա ծագած նոսֆերան, երբ մարդը հետազոտում է աստղային արտաքին տիեզերքը, պետք է վերածվի հատուկ տարածքի. կառուցվածքային տարրտարածություն.
Անձնակազմի Տիեզերանավ - ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳ
Ինչպե՞ս լուծել տիեզերանավի անձնակազմին թարմ բազմազան սննդով, մաքուր ջրով և կենսատու օդով ապահովելու խնդիրը: Բնականաբար, ամենապարզ պատասխանը ձեզ հետ վերցնելն է, ինչ ձեզ հարկավոր է: Ահա թե ինչ է տեղի ունենում կարճաժամկետ անձնակազմով թռիչքների դեպքում։
Քանի որ թռիչքի տևողությունը մեծանում է, ավելի շատ պաշարներ են պահանջվում: Հետևաբար, անհրաժեշտ է իրականացնել որոշ սպառվող նյութերի (օրինակ՝ ջուր) վերածնում, մարդկային թափոնների և նավի որոշ համակարգերի տեխնոլոգիական գործընթացներից թափոնների վերամշակում (օրինակ՝ վերականգնված ածխածնի երկօքսիդի սորբենտներ)՝ այդ նյութերը նորից օգտագործելու համար։ և նվազեցնել նախնական պահուստները:
Իդեալական լուծումը կարծես թե բնակեցված տարածքի «տան» սահմանափակ ծավալի շրջանակներում նյութերի ամբողջական (կամ գրեթե ամբողջական) շրջանառության իրականացումն է։ Այնուամենայնիվ, նման բարդ լուծումը կարող է շահավետ և գործնականում իրագործելի լինել միայն 1,5 - 3 տարուց ավելի տևողությամբ մեծ տիեզերական արշավների համար (AM Genin, D. Talbot, 1975): Նման արշավախմբերում նյութերի շրջանառության ստեղծման գործում որոշիչ դերը վերապահվում է, որպես կանոն, կենսասինթեզի գործընթացներին։ Անձնակազմին սննդով, ջրով և թթվածնով մատակարարելու, ինչպես նաև մետաբոլիկ արտադրանքների հեռացման և մշակման և նավի, կայարանի և այլնի վրա անձնակազմի կենսամիջավայրի պահանջվող պարամետրերի պահպանման գործառույթները վերապահված են այսպես կոչված կենսապահովման համակարգերին ( LSS): Տիեզերական անձնակազմի համար LSS-ի հիմնական տեսակների սխեմատիկ ներկայացումը ներկայացված է նկ. 1.
 Բրինձ. Նկ. 1. Տիեզերական անձնակազմի կենսաապահովման համակարգերի հիմնական տեսակների սխեմաներ. 1 - պահեստային համակարգ (բոլոր թափոնները հեռացվում են); 2 - պաշարների համակարգ՝ նյութերի մասնակի ֆիզիկական և քիմիական վերականգնումով (PCR) (թափոնների մի մասը հեռացվում է, պաշարների մի մասը կարող է թարմացվել). 3 - համակարգ մասնակի FCR-ով և բույսերի կողմից նյութերի մասնակի կենսաբանական վերածնումով (BR) թափոնների ուղղման միավորով (WK); 4 - նյութերի ամբողջական փակ վերածնմամբ համակարգ (պաշարները սահմանափակված են միկրոհավելումներով): Նշումներ. E - ճառագայթային կամ ջերմային էներգիա, IE - էներգիայի աղբյուր, W - թափոններ, BB - բիոբլոկ կենդանիների հետ, կետավոր գիծ - կամընտիր գործընթաց |
Տիեզերական անձնակազմի LSS-ն ամենաբարդ համալիրներն են: Տիեզերական դարաշրջանի երեք տասնամյակները հաստատել են ստեղծված LSS-ի բավարար արդյունավետությունն ու հուսալիությունը, որը հաջողությամբ աշխատել է խորհրդային «Վոստոկ» և «Սոյուզ» տիեզերանավերի, ամերիկյան Mercury, Gemini և Apollo, ինչպես նաև Salyut և Skylab ուղեծրային կայանների վրա»: Շարունակվում է «Միր» գիտահետազոտական համալիրի աշխատանքը՝ բարելավված կենսաապահովման համակարգով: Այս բոլոր համակարգերն արդեն ապահովել են տարբեր երկրներից ավելի քան 200 տիեզերագնացների թռիչքներ։
Լայնորեն հայտնի են LSS-ի կառուցման և շահագործման սկզբունքները, որոնք օգտագործվել և կիրառվում են տիեզերական թռիչքների համար։ Դրանք հիմնված են ֆիզիկական և քիմիական վերականգնման գործընթացների օգտագործման վրա: Միևնույն ժամանակ, տիեզերական LSS-ում կենսասինթեզի գործընթացների կիրառման խնդիրը, և առավել եւս տիեզերական թռիչքների համար փակ կենսատեխնիկական LSS-ի կառուցման խնդիրը դեռ բաց է։
Նման համակարգերի գործնական ներդրման հնարավորության և նպատակահարմարության վերաբերյալ կան տարբեր, երբեմն ուղղակիորեն հակառակ տեսակետներ ընդհանրապես և տիեզերանավերում՝ մասնավորապես։ Որպես դեմ փաստարկներ բերվում են հետևյալը. բարդություն, գիտելիքների պակաս, էներգիայի ինտենսիվություն, անվստահելիություն, անհամապատասխանություն և այլն: Այնուամենայնիվ, փորձագետների ճնշող մեծամասնությունը այս բոլոր խնդիրները համարում է լուծված, և կենսատեխնիկական LSS-ի օգտագործումը որպես ապագա մեծ տարածքի մաս: բնակավայրերը, լուսնային, մոլորակային և միջմոլորակային հիմքերը և այլ հեռավոր այլմոլորակային կառույցներ՝ անխուսափելի:
Անձնակազմի ընդգրկումը LSS-ում կենսաբանական կապերի բազմաթիվ տեխնիկական սարքերի հետ միասին, որոնց գործունեությունը իրականացվում է կենդանի նյութի զարգացման բարդ օրենքների համաձայն, պահանջում է որակապես նոր, էկոլոգիական մոտեցում կենսատեխնիկական LSS-ի ձևավորմանը, որի դեպքում պետք է ձեռք բերվի կայուն դինամիկ հավասարակշռություն և նյութի և էներգիայի հոսքերի հետևողականություն բոլոր օղակներում.համակարգեր. Այս առումով ցանկացած բնակելի տիեզերանավ պետք է դիտարկել որպես արհեստական էկոլոգիական համակարգ։
Օդաչու ունեցող տիեզերանավը ներառում է առնվազն մեկ ակտիվ գործող կենսաբանական կապ՝ մարդ (անձնակազմ) իր միկրոֆլորայով: Միևնույն ժամանակ, մարդը և միկրոֆլորան գոյություն ունեն տիեզերանավի մեջ արհեստականորեն ստեղծված միջավայրի հետ փոխազդեցության մեջ՝ ապահովելով կենսաբանական համակարգի կայուն դինամիկ հավասարակշռությունը նյութի և էներգիայի հոսքերի առումով:
Այսպիսով, նույնիսկ տիեզերանավի անձնակազմի կյանքի լիարժեք ապահովման դեպքում՝ նյութերի պաշարների և այլ կենսաբանական կապերի բացակայության դեպքում, կառավարվող տիեզերանավն արդեն արհեստական տիեզերական էկոլոգիական համակարգ է։ Այն կարող է ամբողջությամբ կամ մասնակիորեն մեկուսացված լինել արտաքին միջավայրից (արտաքին տարածությունից), սակայն դրա էներգետիկ (ջերմային) մեկուսացումն այս միջավայրից լիովին բացառված է։ Շրջակա միջավայրի հետ էներգիայի մշտական փոխանակումը կամ առնվազն ջերմության մշտական հեռացումը անհրաժեշտ պայման է ցանկացած արհեստական տիեզերական էկոհամակարգի գործունեության համար:
21-րդ դարը նոր, էլ ավելի հավակնոտ խնդիրներ է դնում մարդկության համար՝ արտաքին տիեզերքի հետագա ուսումնասիրության հարցում: (Ըստ երևույթին, ավելի ճիշտ կլինի ասել, որ մարդկությունն այս խնդիրներն է դնում 21-րդ դարի համար:) Ապագա տիեզերական էկոհամակարգի հատուկ ձևը կարող է որոշվել կախված տիեզերական կառուցվածքի նպատակից և ուղեծրից (միջմոլորակային կառավարվող տիեզերանավ, Երկրի մոտակայքում): ուղեծրային կայան, լուսնային բազա, մարսյան բազա, շինարարական տիեզերական հարթակ, աստերոիդների վրա բնակելի շենքերի համալիր և այլն), անձնակազմի չափը, շահագործման տևողությունը, էլեկտրամատակարարումը և տեխնիկական սարքավորումները և, իհարկե, որոշակի պատրաստվածության աստիճանը: տեխնոլոգիական գործընթացներ, ներառյալ վերահսկվող կենսասինթեզի գործընթացները և էկոհամակարգերի կենսաբանական օղակներում նյութի և էներգիայի վերահսկվող փոխակերպումը:
Այսօր կարելի է ասել, որ ԽՍՀՄ-ում և ԱՄՆ-ում պետական մակարդակով սահմանվել են տիեզերական առաջադեմ հետազոտությունների խնդիրներն ու ծրագրերը մոտավորապես մինչև 2000 թվականը։ Ինչ վերաբերում է հաջորդ դարի խնդիրներին, գիտնականները դեռևս խոսում են կանխատեսումների տեսքով։ . Այսպիսով, 1984 թվականին հրապարակված հետազոտության արդյունքները (և իրականացվել է դեռևս 1979 թվականին Rand Corporation-ի աշխատակցի կողմից ԱՄՆ-ի և Մեծ Բրիտանիայի 15 առաջատար մասնագետների հարցման միջոցով) ցույց են տվել հետևյալ աղյուսակում արտացոլված պատկերը.
| տարիներ | Բեմական բովանդակություն |
| 2020 –2030 | Լուսնի և արտաքին տարածության գաղութացում մարդկանց մեծ թվով (ավելի քան 1000 մարդ): |
| 2020 – 2071 | Մարդու արհեստական ինտելեկտի զարգացում. |
| 2024 – 2037 | Առաջին թռիչքը դեպի Յուպիտեր. |
| 2030 – 2050 | Թռիչքներ արեգակնային համակարգի ներսում՝ օգտագործելով արեգակնային համակարգի բնական ռեսուրսները, ներառյալ լուսինը։ |
| 2045 – 2060 | Անօդաչու զոնդի առաջին թռիչքը արեգակնային համակարգից դուրս. |
| 2045 – 2070 | Առաջին թռիչքը դեպի Արեգակնային համակարգի սահմաններ. |
| 2050 – 2100 | Արտերկրյա հետախուզության հետ կապերի հաստատում. |
Ամերիկացի հայտնի ֆիզիկոս J. O «Նիլը, ով զբաղվում է մարդկության ապագա տիեզերական բնակավայրերի խնդիրներով, հրապարակել է իր կանխատեսումը դեռևս 1974 թվականին, որում 1988 թվականին 10 հազար մարդ պետք է աշխատեր տիեզերքում։ Այս կանխատեսումը չիրականացավ։ բայց այսօր շատ փորձագետներ կարծում են, որ մինչև 1990 թվականը 50-100 մարդ շարունակաբար կաշխատի տիեզերքում:
Հայտնի մասնագետ դոկտոր Պուտտկամերը (Գերմանիա) կարծում է, որ 1990-2000 թվականներին կբնութագրվի մերձերկրային տարածության բնակեցման սկիզբը, իսկ 2000 թվականից հետո պետք է ապահովվի տիեզերքի բնակիչների ինքնավարությունը և էկոլոգիապես փակ բնակավայրը: համակարգ պետք է ստեղծվի.
Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ մարդու՝ տիեզերքում գտնվելու տևողության (մինչև մի քանի տարի) ավելացման, անձնակազմի թվի ավելացման և Երկրից տիեզերանավի մեծացող հեռավորության դեպքում անհրաժեշտ է դառնում կենսաբանական. սպառվող նյութերի և հիմնականում սննդի վերականգնում անմիջապես տիեզերանավի վրա: Միևնույն ժամանակ, կենսաբանական LSS-ի օգտին վկայում են ոչ միայն տեխնիկական և տնտեսական (զանգվածի և էներգիայի) ցուցանիշները, այլև, ոչ պակաս կարևոր, անձի կենսաբանական հուսալիության ցուցանիշները՝ որպես արհեստական տիեզերական էկոհամակարգի որոշիչ օղակ: Վերջինս ավելի մանրամասն բացատրենք։
Գոյություն ունեն մարդու մարմնի մի շարք ուսումնասիրված (և մինչ այժմ չուսումնասիրված) կապեր վայրի բնության հետ, առանց որոնց անհնար է նրա հաջողակ երկարատև կյանքը։ Դրանք ներառում են, օրինակ, նրա բնական տրոֆիկ հարաբերությունները, որոնք չեն կարող ամբողջությամբ փոխարինվել նավի վրա պահվող պաշարների սննդով: Այսպիսով, որոշ վիտամիններ, որոնք անհրաժեշտ են մարդուն պարտադիր հիմունքներով (սննդային կարոտինոիդներ, ասկորբինաթթու և այլն) պահպանման ժամանակ անկայուն են. ցամաքային պայմաններում պահպանման ժամկետը, օրինակ՝ C և P վիտամինները 5-6 ամիս է։ Տիեզերական պայմանների ազդեցությամբ ժամանակի ընթացքում տեղի է ունենում վիտամինների քիմիական վերակառուցում, ինչի արդյունքում նրանք կորցնում են իրենց ֆիզիոլոգիական ակտիվությունը։ Այդ իսկ պատճառով դրանք կա՛մ պետք է անընդհատ վերարտադրվեն կենսաբանորեն (թարմ սննդի տեսքով, ինչպիսին է բանջարեղենը), կա՛մ կանոնավոր կերպով առաքվեն Երկրից, ինչպես դա տեղի ունեցավ Միր կայարանում ռեկորդային ամենամյա տիեզերական թռիչքի ժամանակ: Բացի այդ, բժշկական և կենսաբանական ուսումնասիրությունները ցույց են տվել, որ տիեզերական թռիչքի պայմաններում տիեզերագնացների կողմից անհրաժեշտ է վիտամինների ավելացված ընդունում: Այսպիսով, Skylab ծրագրով թռիչքների ժամանակ տիեզերագնացների կողմից B խմբի վիտամինների և վիտամին C-ի (ասկորբինաթթու) սպառումը աճել է մոտ 10 անգամ, վիտամին A-ին (աքսերոֆթոլը)՝ 2 անգամ, վիտամին D-ին (կալցիֆերոլ)՝ մի փոքր ավելի, քան երկրայինը: նորմ. Այժմ հաստատվել է նաև, որ կենսաբանական ծագման վիտամիններն ակնհայտ առավելություններ ունեն քիմիական միջոցներով ստացված նույն վիտամինների մաքրված պատրաստուկների նկատմամբ։ Դա պայմանավորված է նրանով, որ կենսազանգվածի բաղադրության մեջ վիտամինները հայտնաբերվում են մի շարք այլ նյութերի, այդ թվում՝ խթանիչների հետ համակցված, իսկ ուտելու դեպքում դրանք ավելի շատ են. արդյունավետ գործողությունկենդանի օրգանիզմի նյութափոխանակության վրա.
Հայտնի է, որ բնական բուսական սննդամթերքը պարունակում է բոլոր բուսական սպիտակուցներ (ամինաթթուներ), լիպիդներ (էական ճարպաթթուներ), ջրի լուծվող և մասամբ ճարպ լուծվող վիտամինների, ածխաջրերի, կենսաբանորեն ակտիվ նյութերի և մարդուն անհրաժեշտ մանրաթելերի ամբողջ համալիրը: Այս սննդային բաղադրիչների դերը նյութափոխանակության մեջ հսկայական է (Վ. Ի. Յազդովսկի, 1988 թ.): Բնականաբար, տիեզերական չափաբաժինների պատրաստման գոյություն ունեցող գործընթացը, որը ներառում է մշակման խիստ ռեժիմներ (մեխանիկական, ջերմային, քիմիական), չի կարող չնվազեցնել մարդու նյութափոխանակության մեջ սննդի առանձին կարևոր բաղադրիչների արդյունավետությունը:
Ըստ երևույթին, պետք է հաշվի առնել նաև տիեզերական ռադիոակտիվ ճառագայթման հնարավոր կուտակային ազդեցությունը նավի վրա երկար ժամանակ պահվող սննդամթերքի վրա։
Հետեւաբար, բավարար չէ միայն սննդի կալորիականությունը սահմանված նորմայով բավարարելը, անհրաժեշտ է, որ տիեզերագնացների սնունդը լինի հնարավորինս բազմազան ու թարմ։
Մաքուր ջրի՝ կենսաբանորեն ակտիվ մոլեկուլների որոշ հատկություններ «հիշելու» և այդ տեղեկատվությունը կենդանի բջիջներին փոխանցելու ունակության մասին ֆրանսիացի կենսաբանների բացահայտումը կարծես սկսում է պարզաբանել «կենդանի» և «մեռած» ջրի մասին հին ժողովրդական հեքիաթային իմաստությունը։ . Եթե այս հայտնագործությունը հաստատվի, ապա երկարաժամկետ տիեզերանավերի վրա ջրի վերականգնման հիմնարար խնդիր է առաջանում. արդյո՞ք ջուրը մաքրվում կամ ստացվում է ֆիզիկաքիմիական մեթոդներով բազմաթիվ մեկուսացված ցիկլերով, կարող է փոխարինել կենսաբանորեն ակտիվ «կենդանի» ջուրը:
Կարելի է նաև ենթադրել, որ քիմիական միջոցներով ձեռք բերված արհեստական գազային միջավայրով տիեզերանավի մեկուսացված ծավալում երկար մնալը անտարբեր չէ մարդու մարմնի նկատմամբ, որի բոլոր սերունդները գոյություն են ունեցել բիոգեն ծագման մթնոլորտում, որի կազմը. ավելի բազմազան է. Հազիվ թե պատահական է, որ կենդանի օրգանիզմները կարող են տարբերել որոշ քիմիական տարրերի իզոտոպները (ներառյալ կայուն թթվածնի իզոտոպները O 16, O 17, O 18), ինչպես նաև ֆիքսելու իզոտոպների քիմիական կապերի ուժի փոքր տարբերությունը: H 2 O, CO 2 և այլն մոլեկուլներ: Հայտնի է, որ թթվածնի ատոմային զանգվածը կախված է դրա արտադրության աղբյուրից. օդից եկող թթվածինը մի փոքր ավելի ծանր է, քան ջրի թթվածինը: Կենդանի օրգանիզմները «զգում» են այդ տարբերությունը, թեեւ այն քանակապես կարելի է որոշել միայն հատուկ գործիքներով՝ զանգվածային սպեկտրոմետրերով։ Տիեզերական թռիչքի պայմաններում քիմիապես մաքուր թթվածնի երկարատև շնչառությունը կարող է հանգեցնել ուժեղացման օքսիդատիվ գործընթացներմարդու մարմնում և թոքերի հյուսվածքի պաթոլոգիական փոփոխություններին:
Հարկ է նշել, որ մարդու համար առանձնահատուկ դեր է խաղում բիոգեն ծագման օդը, որը հարստացված է բույսերի ֆիտոնսիդներով։ Ֆիտոնսիդները կենսաբանորեն ակտիվ նյութեր են, որոնք մշտապես ձևավորվում են բույսերի կողմից, որոնք սպանում կամ ճնշում են բակտերիաներին, մանրադիտակային սնկերին և նախակենդանիներին: Շրջակա օդում ֆիտոնսիդների առկայությունը, որպես կանոն, օգտակար է մարդու օրգանիզմի համար և օդում թարմության զգացում է առաջացնում։ Այսպես, օրինակ, Skylab կայանի երրորդ ամերիկյան անձնակազմի հրամանատարն ընդգծել է, որ իր անձնակազմը հաճույքով ներշնչել է կիտրոնի ֆիտոնսիդներով հարստացված օդը։
Օդորակիչներում նստած բակտերիաներով մարդկանց վարակման հայտնի դեպքերում («լեգիոներների հիվանդություն») ֆիտոնսիդները ուժեղ ախտահանիչ կլինեն, իսկ փակ էկոհամակարգերում օդորակման համակարգերի հետ կապված՝ նրանք կարող են բացառել նման հնարավորությունը։ Ինչպես ցույց են տվել Մ.Տ. Դմիտրիևի ուսումնասիրությունները, ֆիտոնսիդները կարող են գործել ոչ միայն ուղղակիորեն, այլև անուղղակիորեն, բարձրացնելով օդի մանրէասպան գործողությունը և ավելացնելով թեթև բացասական իոնների պարունակությունը, որոնք բարենպաստ ազդեցություն ունեն մարդու մարմնի վրա: Այսպիսով, օդում անցանկալի ծանր դրական իոնների քանակը կրճատվում է: Ֆիտոնսիդները, որոնք շրջակա միջավայրի միկրոֆլորայից բույսերի պաշտպանիչ ֆունկցիայի մի տեսակ կրողներ են, ոչ միայն արտանետվում են բույսը շրջապատող օդ, այլև պարունակվում են հենց բույսերի կենսազանգվածում: Սխտորը, սոխը, մանանեխը և շատ այլ բույսեր ամենահարուստն են ֆիտոնսիդներով։ Ուտելով դրանք՝ մարդն աննկատ, բայց շատ արդյունավետ պայքար է մղում օրգանիզմ ներթափանցող վարակիչ միկրոֆլորայի դեմ։
Խոսելով արհեստական տիեզերական էկոհամակարգում մարդկանց համար կենսաբանական կապերի կարևորության մասին, չի կարելի չնկատել բարձր բույսերի հատուկ դրական դերը՝ որպես տիեզերագնացների հուզական սթրեսը նվազեցնելու և հոգեբանական հարմարավետության բարելավման գործոն: Բոլոր տիեզերագնացները, ովքեր պետք է փորձեր կատարեին տիեզերակայանների վրա բարձր բույսերի հետ, միաձայն էին իրենց գնահատականներում: Այսպիսով, Լ. Պոպովը և Վ. Ռյումինը Salyut-6 ուղեծրային կայանում լավ խնամեցին բույսերը փորձարարական ջերմոցներում Malachite (ներքին վիտրաժային ջերմոց արևադարձային խոլորձներով) և Oasis (փորձարարական ջերմոց բուսական և վիտամինային բույսերի մշակույթներով): Նրանք ջրում էին, վերահսկում բույսերի աճն ու զարգացումը, սովորական ստուգումներ ու աշխատանքներ ջերմոցների տեխնիկական մասի հետ և պարզապես հիանում էին խոլորձների կենդանի ինտերիերով հանգստի հազվագյուտ պահերին։ «Կենսաբանության հետազոտությունները մեզ մեծ հաճույք են պատճառել: Մենք ունեինք, օրինակ, մալաքիտի ինստալյացիան՝ խոլորձներով, և երբ այն ուղարկեցինք Երկիր, ինչ-որ կորուստ զգացինք, այն ավելի քիչ հարմարավետ դարձավ կայարանում։ Այսպես ասաց Լ.Պոպովը վայրէջք կատարելուց հետո։ «Տիեզերական համալիրում մալաքիտի հետ աշխատելը մեզ միշտ հատուկ գոհունակություն է պատճառել», - ավելացրեց Վ. Ռյումինը Լ. Պոպովային:
1985 թվականի հոկտեմբերի 14-ին տեղի ունեցած մամուլի ասուլիսում, որը նվիրված էր տիեզերագնացներ Վ.Ջանիբեկովի և Գ.Գրեչկոյի ուղեծրում աշխատանքի արդյունքներին Salyut-7 ուղեծրային կայանի վրա, թռիչքի ինժեները (Գ. Գրեչկո) ասաց. Տիեզերքում յուրաքանչյուր բողբոջին վերաբերմունքն առանձնահատուկ է, զգույշ՝ հիշեցնում են Երկիրը, ուրախացնում։
Այսպիսով, տիեզերագնացներին անհրաժեշտ են բարձր բույսեր ոչ միայն որպես արհեստական էկոլոգիական համակարգի կամ գիտական հետազոտության առարկայի օղակ, այլ նաև որպես ծանոթ երկրային միջավայրի գեղագիտական տարր, տիեզերագնացի կենդանի ուղեկից իր երկար, դժվարին և ինտենսիվ առաքելության մեջ: Եվ չէ՞ որ Ս.Պ. Կորոլևը նկատի ուներ տիեզերանավի վրա ջերմոցի այս գեղագիտական կողմն ու հոգեբանական դերը, երբ, նախապատրաստվելով առաջիկա տիեզերական թռիչքներին, ձևակերպեց հետևյալ հարցը. «Ի՞նչ կարող ես ունենալ նավի վրա. ծանր միջմոլորակային նավ կամ ծանր ուղեծրային կայաններ (կամ ջերմոցում) դեկորատիվ բույսերից, որոնք պահանջում են նվազագույն ծախսեր և խնամք: Եվ այս հարցի առաջին պատասխանն արդեն ստացվել է այսօր՝ սրանք արեւադարձային խոլորձներ են, որոնց կարծես դուր է գալիս տիեզերակայանի մթնոլորտը։
Քննարկելով երկարաժամկետ տիեզերական թռիչքների հուսալիության և անվտանգության ապահովման խնդիրը, ակադեմիկոս Օ. Գ. գիտական փաստեր, որոնք վկայում են արհեստական կենսոլորտների առավելագույն մոտարկման տնտեսական արդյունավետության և տեխնիկական նպատակահարմարության մասին. բնական միջավայրորը բարձրացրեց մարդկությունը: Այս տեսանկյունից կենսաբանական LSS-ի ստեղծման ուղղությամբ ռազմավարական ուղղությունը կարծես թե շատ ճիշտ է»։ Եվ այնուհետև. «Մարդուն բնությունից մեկուսացնելու փորձերը ծայրաստիճան ոչ տնտեսական են: Կենսաբանական համակարգերը, ավելի լավ, քան ցանկացած այլ, կապահովեն նյութերի շրջանառությունը մեծ տիեզերական բնակավայրերում։
Ոչ կենսաբանական համակարգերի համեմատ կենսաբանական համակարգերի հիմնարար առավելություններից մեկը դրանց կայուն գործունեության հնարավոր հնարավորությունն է՝ վերահսկման և կառավարման գործառույթների նվազագույն շրջանակով (E. Ya. Shepelev, 1975): Այս առավելությունը պայմանավորված է շրջակա միջավայրի հետ մշտական փոխազդեցության մեջ գտնվող կենդանի համակարգերի բնական ունակությամբ՝ իրականացնելու գոյատևման գործընթացները բոլոր կենսաբանական մակարդակներում՝ մեկ օրգանիզմի մեկ բջջից մինչև պոպուլյացիաներ և բիոգեոցենոզներ, անկախ դրանց աստիճանից: ցանկացած պահի մարդու կողմից այդ գործընթացների ըմբռնումը և նրա կարողությունը կամ անկարողությունը (ավելի ճիշտ՝ պատրաստակամությունը) անհրաժեշտ ճշգրտումներ կատարել արհեստական էկոհամակարգում նյութերի շրջանառության գործընթացում։
Արհեստական տիեզերական էկոհամակարգերի բարդության աստիճանը կարող է տարբեր լինել՝ պաշարների ամենապարզ համակարգերից, նյութերի ֆիզիկական և քիմիական վերածնմամբ համակարգերից և առանձին կենսաբանական կապերի օգտագործումից մինչև նյութերի գործնականորեն փակ կենսաբանական ցիկլ ունեցող համակարգեր: Կենսաբանական օղակների և տրոֆիկ շղթաների քանակը, ինչպես նաև յուրաքանչյուր օղակում անհատների թիվը, ինչպես արդեն նշվեց, կախված է տիեզերանավի նպատակից և տեխնիկական բնութագրերից:
Արհեստական տիեզերական էկոհամակարգի արդյունավետությունը և հիմնական պարամետրերը, ներառյալ կենսաբանական կապերը, կարող են կանխորոշվել և հաշվարկվել բնության մեջ նյութերի կենսաբանական ցիկլի գործընթացների քանակական վերլուծության և տեղական բնական էկոհամակարգերի էներգաարդյունավետության գնահատման հիման վրա: Հաջորդ բաժինը նվիրված է այս հարցին:
ՆՅՈՒԹԵՐԻ ՌԵԼԵ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ՑԻԿԼՈՒՄ
Կենսաբանական կապերի հիման վրա ձևավորված փակ էկոլոգիական համակարգը պետք է դիտարկվի որպես իդեալական LSS ապագա մեծ տիեզերական բնակավայրերի համար: Նման համակարգերի ստեղծումն այսօր դեռևս հաշվարկների, տեսական կառուցումների և գետնի փորձարկման փուլում է՝ առանձին կենսաբանական կապերը փորձարկման անձնակազմի հետ զուգակցելու համար:
Փորձարարական կենսատեխնիկական LSS-ի մշակման հիմնական նպատակն է ապահովել նյութերի կայուն, գործնականում փակ շրջանառություն էկոհամակարգում անձնակազմով և արհեստականորեն ձևավորված բիոցենոզի համեմատաբար անկախ գոյությունը երկարաժամկետ դինամիկ հավասարակշռության ռեժիմում, որը հիմնված է հիմնականում ներքին հսկողության մեխանիզմների վրա: . Հետևաբար, անհրաժեշտ է Երկրի կենսոլորտում նյութերի կենսաբանական ցիկլի գործընթացների մանրակրկիտ ուսումնասիրություն՝ դրանցից ամենաարդյունավետը կենսատեխնիկական LSS-ում օգտագործելու համար:
Բնության մեջ կենսաբանական ցիկլը նյութերի և քիմիական տարրերի շրջանաձև փոխանցումավազք է (շրջանառություն) հողի, բույսերի, կենդանիների և միկրոօրգանիզմների միջև։ Դրա էությունը հետեւյալն է. Բույսերը (ավտոտրոֆ օրգանիզմները) կլանում են անշունչ բնության էներգիայով աղքատ հանքային նյութերը և մթնոլորտի ածխաթթու գազը։ Այս նյութերը մտնում են բուսական օրգանիզմների օրգանական կենսազանգվածի բաղադրության մեջ, որն ունի էներգիայի մեծ պաշար, որը ստացվում է ֆոտոսինթեզի գործընթացում Արեգակի ճառագայթային էներգիան փոխակերպելու արդյունքում։ Բույսերի կենսազանգվածը փոխակերպվում է կենդանիների և մարդու օրգանիզմների սննդային շղթաների միջոցով (հետերոտրոֆ օրգանիզմներ)՝ օգտագործելով այդ նյութերից մի քանիսը և էներգիան իրենց աճի, զարգացման և վերարտադրության համար: Օրգանիզմներ-քանդողներ (քանդողներ կամ քայքայողներ), ներառյալ բակտերիաները, սնկերը, նախակենդանիները և օրգանիզմները, որոնք սնվում են մեռած օրգանական նյութերով, հանքայնացնում են թափոնները: Վերջապես, նյութերը և քիմիական տարրերը հետ են վերադարձվում հող, մթնոլորտ կամ ջրային միջավայր. Արդյունքում տեղի է ունենում նյութերի և քիմիական տարրերի բազմակի միգրացիա կենդանի օրգանիզմների ճյուղավորված շղթայի միջոցով։ Այս միգրացիան, որն անընդհատ աջակցվում է Արեգակի էներգիայով, կազմում է կենսաբանական ցիկլը:
Ընդհանուր կենսաբանական ցիկլի առանձին ցիկլերի վերարտադրության աստիճանը հասնում է 90 - 98%, հետևաբար, դրա ամբողջական մեկուսացման մասին կարելի է խոսել միայն պայմանականորեն: Կենսոլորտի հիմնական ցիկլերն են ածխածնի, ազոտի, թթվածնի, ֆոսֆորի, ծծմբի և այլ կենսագեն տարրերի ցիկլերը։
Բնական կենսաբանական ցիկլը ներառում է ինչպես կենդանի, այնպես էլ ոչ կենդանի նյութեր:
Կենդանի նյութը բիոգեն է, քանի որ այն ձևավորվում է միայն Երկրի վրա գոյություն ունեցող կենդանի օրգանիզմների վերարտադրության միջոցով: Կենսոլորտում առկա անշունչ նյութը կարող է լինել բիոգեն ծագման (ընկած ծառերի կեղև և տերևներ, մրգեր, որոնք հասունացել և բաժանվել են բույսից, հոդվածոտանիների խիտ ծածկոցներ, եղջյուրներ, կենդանիների ատամներ և մազեր, թռչունների փետուրներ, կենդանիների արտաթորանք և այլն։ .), և աբիոգեն (ակտիվ հրաբուխներից արտանետումների արտադրանք, երկրագնդի ներսից արտանետվող գազեր):
Մոլորակի կենդանի նյութն իր զանգվածով կազմում է կենսոլորտի աննշան մասը. Երկրի ամբողջ կենսազանգվածը չոր քաշով կազմում է երկրակեղևի զանգվածի ընդամենը հարյուր հազարերորդ մասը (2 ∙ 10 19 տոննա): Այնուամենայնիվ, դա կենդանի նյութն է, որը որոշիչ դեր է խաղում երկրակեղևի «մշակութային» շերտի ձևավորման գործում, հսկայական քանակությամբ կենդանի օրգանիզմների միջև նյութերի և քիմիական տարրերի լայնածավալ ռելեային մրցավազքի իրականացման գործում: Դա պայմանավորված է կենդանի նյութի մի շարք առանձնահատուկ հատկանիշներով։
Նյութափոխանակություն (նյութափոխանակություն).Կենդանի օրգանիզմում նյութափոխանակությունը նյութի և էներգիայի բոլոր փոխակերպումների ամբողջությունն է մարմնում անընդհատ տեղի ունեցող կենսաքիմիական ռեակցիաների գործընթացում:
Կենդանի օրգանիզմի և նրա շրջակա միջավայրի միջև նյութերի շարունակական փոխանակումը կյանքի ամենաէական հատկանիշն է:
Արտաքին միջավայրի հետ մարմնի նյութափոխանակության հիմնական ցուցանիշներն են սննդի քանակությունը, կազմը և կալորիականությունը, կենդանի օրգանիզմի կողմից սպառվող ջրի և թթվածնի քանակը, ինչպես նաև օրգանիզմի կողմից այդ նյութերի օգտագործման աստիճանը և էներգիան: սնունդ. Նյութափոխանակությունը հիմնված է յուրացման (արտաքինից օրգանիզմ ներթափանցող նյութերի փոխակերպման) և դիսիմիլացիայի (օրգանական նյութերի տարրալուծման գործընթացների վրա, որոնք առաջանում են մարմնի կյանքի համար էներգիա ազատելու անհրաժեշտությունից):
Ջերմոդինամիկական ոչ հավասարակշռության կայունություն:Թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքի (սկիզբ) համաձայն՝ միայն էներգիայի առկայությունը բավարար չէ աշխատանք կատարելու համար, այլ անհրաժեշտ է նաև պոտենցիալ տարբերության կամ էներգիայի մակարդակների առկայությունը։ Էնտրոպիան ծառայում է որպես ցանկացած էներգահամակարգի կողմից պոտենցիալ տարբերության «կորստի» և, համապատասխանաբար, տվյալ համակարգի կողմից աշխատանք կատարելու ունակության կորստի չափիչ։
Անկենդան բնության մեջ տեղի ունեցող գործընթացներում աշխատանքի կատարումը հանգեցնում է համակարգի էնտրոպիայի բարձրացմանը։ Այսպիսով, ջերմության փոխանցման համար գործընթացի ուղղությունը եզակիորեն որոշում է թերմոդինամիկայի երկրորդ օրենքը՝ ավելի տաք մարմնից մինչև ավելի քիչ տաքացած: Ջերմաստիճանի զրոյական տարբերությամբ համակարգում (մարմինների նույն ջերմաստիճանում) դիտվում է առավելագույն էնտրոպիան։
Կենդանի նյութը, կենդանի օրգանիզմները, ի տարբերություն անշունչ բնության, դեմ են այս օրենքին։ Երբեք չգտնվելով հավասարակշռության մեջ՝ նրանք մշտապես կատարում են դրա հաստատման դեմ աշխատանք, որը, կարծես թե, պետք է լեգիտիմորեն առաջանա որպես համապատասխանություն առկա արտաքին պայմաններին։ Կենդանի օրգանիզմները մշտապես էներգիա են ծախսում կենդանի համակարգի որոշակի վիճակ պահպանելու համար։ Այս ամենակարեւոր հատկանիշը գրականության մեջ հայտնի է որպես Բաուերի սկզբունք կամ կենդանի համակարգերի կայուն ոչ հավասարակշռության սկզբունք։ Այս սկզբունքը ցույց է տալիս, որ կենդանի օրգանիզմները բաց ոչ հավասարակշռված համակարգեր են, որոնք տարբերվում են ոչ կենդանիներից նրանով, որ զարգանում են էնտրոպիայի նվազման ուղղությամբ։
Այս հատկանիշը բնորոշ է կենսոլորտին որպես ամբողջություն, որը նույնպես ոչ հավասարակշռված դինամիկ համակարգ է։ Համակարգի կենդանի նյութը հսկայական պոտենցիալ էներգիայի կրող է,
Ինքնավերարտադրվելու ունակություն և կենսազանգվածի կուտակման բարձր ինտենսիվություն:Կենդանի նյութին բնորոշ է անհատների թիվը մեծացնելու, բազմանալու մշտական ցանկությունը։ Կենդանի նյութը, ներառյալ մարդը, ձգտում է լրացնել կյանքի համար ընդունելի ողջ տարածքը: Կենդանի օրգանիզմների բազմացման, նրանց աճի և կենսազանգվածի կուտակման ինտենսիվությունը բավականին բարձր է։ Կենդանի օրգանիզմների բազմացման արագությունը, որպես կանոն, հակադարձ համեմատական է նրանց չափերին։ Կենդանի օրգանիզմների չափերի բազմազանությունը վայրի բնության մեկ այլ հատկանիշ է։
Կենդանի օրգանիզմներում մետաբոլիկ ռեակցիաների բարձր տեմպերը, որոնք երեքից չորս կարգով ավելի բարձր են, քան անկենդան բնության ռեակցիաների արագությունները, պայմանավորված են նյութափոխանակության գործընթացներին կենսաբանական արագացուցիչների, ֆերմենտների մասնակցությամբ: Այնուամենայնիվ, կենսազանգվածի յուրաքանչյուր միավորի աճի կամ էներգիայի միավորի կուտակման համար կենդանի օրգանիզմը պետք է վերամշակի նախնական զանգվածը կուտակվածից մեկ կամ երկու կարգով ավելի մեծ քանակությամբ:
Բազմազանության, նորացման և էվոլյուցիայի կարողություն:Կենսոլորտի կենդանի նյութը բնութագրվում է տարբեր, բայց շատ կարճ (տիեզերական մասշտաբով) կյանքի ցիկլերով։ Կենդանի էակների կյանքի տևողությունը տատանվում է մի քանի ժամից (և նույնիսկ րոպեներից) մինչև հարյուրավոր տարիներ: Իրենց կենսագործունեության ընթացքում օրգանիզմներն իրենց միջով անցնում են լիտոսֆերայի, հիդրոսֆերայի և մթնոլորտի քիմիական տարրերի ատոմներ՝ տեսակավորելով դրանք և կապելով քիմիական տարրեր տվյալ տեսակի օրգանիզմի կենսազանգվածի հատուկ նյութերի տեսքով։ Ընդ որում, նույնիսկ կենսաքիմիական միատեսակության ու միասնության շրջանակներում օրգանական աշխարհ(բոլոր ժամանակակից կենդանի օրգանիզմները կառուցված են հիմնականում սպիտակուցներից) վայրի բնությունն առանձնանում է մորֆոլոգիական հսկայական բազմազանությամբ և նյութի ձևերի բազմազանությամբ։ Ընդհանուր առմամբ, գոյություն ունեն ավելի քան 2 միլիոն օրգանական միացություններ, որոնք կազմում են կենդանի նյութը: Համեմատության համար նշենք, որ անշունչ նյութի բնական միացությունների (հանքայինների) թիվը ընդամենը մոտ 2 հազար է: Վայրի բնության մորֆոլոգիական բազմազանությունը նույնպես մեծ է. Երկրի վրա բույսերի թագավորությունը ներառում է գրեթե 500 հազար տեսակ, իսկ կենդանիներինը՝ 1 միլիոն 500 հազար: .
Կենդանի օրգանիզմը, որը ձևավորվել է մեկ կյանքի ցիկլի ընթացքում, ունի սահմանափակ հարմարվողական հնարավորություններ շրջակա միջավայրի պայմանների փոփոխություններին: Այնուամենայնիվ, կենդանի օրգանիզմների կյանքի համեմատաբար կարճ ցիկլը նպաստում է նրանց մշտական նորացմանը սերնդեսերունդ՝ փոխանցելով յուրաքանչյուր սերնդի կողմից կուտակված տեղեկատվությունը գենետիկ ժառանգական ապարատի միջոցով և հաշվի առնելով այդ տեղեկատվությունը հաջորդ սերնդի կողմից: Այս տեսակետից, մեկ սերնդի օրգանիզմների կյանքի կարճ տեւողությունը այն գինն է, որը նրանք վճարում են անընդհատ փոփոխվող միջավայրում ամբողջ տեսակի գոյատեւման անհրաժեշտության համար:
Էվոլյուցիոն գործընթացը բնորոշ է հիմնականում բարձրակարգ օրգանիզմներին։
Գոյության հավաքականությունը.Կենդանի նյութը իրականում գոյություն ունի Երկրի վրա կենսացենոզների տեսքով, և ոչ թե առանձին մեկուսացված տեսակների (պոպուլյացիաների): Պոպուլյացիաների փոխհարաբերությունները պայմանավորված են միմյանցից նրանց տրոֆիկ (սննդային) կախվածությամբ, առանց որի անհնար է այդ տեսակների գոյությունը։
Սրանք նյութերի կենսոլորտային կենսաբանական ցիկլին մասնակցող կենդանի նյութի հիմնական որակական հատկանիշներն են։ Քանակական առումով կենսազանգվածի կուտակման ինտենսիվությունը կենսոլորտում այնպիսին է, որ միջինում յուրաքանչյուր ութ տարին մեկ թարմացվում է Երկրի կենսոլորտի ողջ կենդանի նյութը։ Ավարտելով իրենց կյանքի ցիկլը՝ օրգանիզմները բնություն են վերադարձնում այն ամենը, ինչ վերցրել են դրանից իրենց կյանքի ընթացքում։
Կենսոլորտի կենդանի նյութի հիմնական գործառույթները, որոնք ձևակերպվել են ռուս երկրաբան Ա. Վ. Լապոյի (1979) կողմից, ներառում են էներգիա (բիոսինթեզ էներգիայի կուտակմամբ և էներգիայի փոխակերպմամբ տրոֆիկ շղթաներում), համակենտրոնացում (նյութի ընտրովի կուտակում), կործանարար (հանքայինացում և պատրաստում): ցիկլում ներգրավված նյութերի, միջավայրի ձևավորման (միջավայրի ֆիզիկաքիմիական պարամետրերի փոփոխություններ) և փոխադրման (նյութերի տեղափոխման) գործառույթները։
ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐԸ ԱՐԴՅՈՒՆԱՎԵՏ ՈՒՆԵՆ:
Այժմ փորձենք պատասխանել հարցին. հնարավո՞ր է գնահատել նյութերի կենսաբանական ցիկլի արդյունավետությունը մարդու սննդային կարիքները բավարարելու տեսանկյունից՝ որպես այս ցիկլի գլխավոր տրոֆիկ օղակ:
Առաջադրված հարցին մոտավոր պատասխան կարելի է ստանալ կենսաբանական ցիկլի գործընթացների վերլուծության էներգետիկ մոտեցման և բնական էկոհամակարգերի էներգիայի փոխանցման և արտադրողականության ուսումնասիրության հիման վրա: Իսկապես, եթե շրջանառության նյութերը ենթարկվում են շարունակական որակական փոփոխության, ապա այդ նյութերի էներգիան չի վերանում, այլ բաշխվում է ուղղորդված հոսքերով։ Կենսաբանական ցիկլի մի տրոֆիկ մակարդակից մյուսին անցնելով՝ կենսաքիմիական էներգիան աստիճանաբար փոխակերպվում և ցրվում է։ Նյութի էներգիայի փոխակերպումը տրոֆիկ մակարդակներում տեղի է ունենում ոչ թե կամայականորեն, այլ հայտնի օրինաչափությունների համաձայն, և, հետևաբար, այն վերահսկելի է որոշակի բիոգեոցենոզում:
«Բիոգեոցենոզ» հասկացությունը նման է «էկոհամակարգ» հասկացությանը, սակայն առաջինն ավելի խիստ իմաստային բեռ է կրում։ Եթե էկոհամակարգը կոչվում է գրեթե ցանկացած ինքնավար գոյություն ունեցող բնական կամ արհեստական կենսահամալիր (մրջնաբույն, ակվարիում, ճահիճ, մեռած ծառի բուն, անտառ, լիճ, օվկիանոս, Երկրի կենսոլորտ, տիեզերանավի խցիկ և այլն), ապա բիոգեոցենոզը որակականներից է։ էկոհամակարգի մակարդակները, որոշվում է նրա պարտադիր բուսական համայնքի սահմաններով (ֆիտոցենոզ): Էկոհամակարգը, ինչպես և միմյանց հետ փոխազդող կենդանի օրգանիզմների ցանկացած կայուն խումբ, կատեգորիա է, որը կիրառելի է ցանկացած կենսաբանական համակարգի համար միայն վերօրգանիզմային մակարդակում, այսինքն՝ մեկ օրգանիզմը չի կարող լինել էկոհամակարգ:
Նյութերի կենսաբանական ցիկլը երկրագնդի բիոգեոցենոզի անբաժանելի մասն է։ Որպես կոնկրետ տեղական բիոգեոցենոզների մաս, նյութերի կենսաբանական ցիկլը հնարավոր է, բայց ոչ անհրաժեշտ:
Էներգետիկ կապերը միշտ ուղեկցում են տրոֆիկ միացումներին բիոգեոցենոզում: Դրանք միասին վերցրած կազմում են ցանկացած բիոգեոցենոզի հիմքը: Ընդհանուր դեպքում կարելի է առանձնացնել բիոգեոցենոզի հինգ տրոֆիկ մակարդակ (տես աղյուսակ և նկ. 2), որոնց միջոցով նրա բոլոր բաղադրիչները հաջորդաբար բաշխվում են շղթայի երկայնքով։ Սովորաբար բիոգեոցենոզներում ձևավորվում են մի քանի այդպիսի շղթաներ, որոնք, բազմիցս ճյուղավորվելով և հատվելով, կազմում են սննդային (տրոֆիկ) բարդ ցանցեր։
Տրոֆիկ մակարդակները և սննդային շղթաները բիոգեոցենոզում
Առաջին տրոֆիկ մակարդակի օրգանիզմները՝ առաջնային արտադրողները, որոնք կոչվում են ավտոտրոֆներ (ինքնասնուցող) և ներառյալ միկրոօրգանիզմները և բարձրագույն բույսերը, իրականացնում են օրգանական նյութերի սինթեզի գործընթացները անօրգանականներից: Ավտոտրոֆներն այս գործընթացի համար որպես էներգիայի աղբյուր օգտագործում են կամ թեթև արեգակնային էներգիա (ֆոտոտրոֆներ) կամ որոշ հանքային միացությունների օքսիդացման էներգիան (քիմիտրոֆներ): Ֆոտոտրոֆները ածխածին են ստանում սինթեզի համար անհրաժեշտ ածխածնի երկօքսիդից:
Պայմանականորեն, կանաչ բույսերում (ստորին և բարձր) ֆոտոսինթեզի գործընթացը կարելի է բնութագրել որպես հետևյալ քիմիական ռեակցիա.
Ի վերջո, էներգիայով աղքատ անօրգանական նյութերից (ածխաթթու գազ, ջուր, հանքային աղեր, միկրոէլեմենտներ) սինթեզվում են օրգանական նյութեր (հիմնականում ածխաջրեր), որոնք կուտակված էներգիայի կրող են։ քիմիական կապերձևավորված նյութ. Այս ռեակցիայի ժամանակ նյութի մեկ գրամ մոլեկուլի (180 գ գլյուկոզա) առաջացման համար պահանջվում է 673 կկալ արեգակնային էներգիա։
Ֆոտոսինթեզի արդյունավետությունը ուղղակիորեն կախված է բույսերի լույսի ճառագայթման ինտենսիվությունից: Միջին հաշվով, Երկրի մակերեսի վրա ճառագայթային արևային էներգիայի քանակը կազմում է մոտ 130 Վտ/մ 2: Միևնույն ժամանակ, 0,38-ից 0,71 մկմ ալիքի երկարության միջակայքում պարունակվող ճառագայթման միայն մի մասն է ֆոտոսինթետիկորեն ակտիվ: Բույսի տերևի կամ միկրոջրիմուռներով ջրի շերտի վրա ընկած ճառագայթման զգալի մասը արտացոլվում է կամ անօգուտ անցնում տերևի կամ շերտի միջով, իսկ կլանված ճառագայթումը հիմնականում ծախսվում է ջրի գոլորշիացման վրա՝ բույսերի թրթռման ժամանակ:
Արդյունքում, երկրագնդի ամբողջ բուսական ծածկույթի ֆոտոսինթեզի գործընթացի միջին էներգաարդյունավետությունը կազմում է Երկիր ներթափանցող արևի լույսի էներգիայի մոտ 0,3%-ը։ Կանաչ բույսերի աճի համար բարենպաստ պայմաններում և մարդու օգնությամբ բույսերի առանձին տնկարկները կարող են կապել լույսի էներգիան 5-10% արդյունավետությամբ:
Հետերոտրոֆ (կենդանական) օրգանիզմներից բաղկացած հետագա տրոֆիկ մակարդակների (սպառողների) օրգանիզմները, ի վերջո, ապահովում են իրենց ապրուստը առաջին տրոֆիկ մակարդակում կուտակված բույսերի կենսազանգվածի հաշվին։ Բույսերի կենսազանգվածում կուտակված քիմիական էներգիան կարող է ազատվել, վերածվել ջերմային էներգիայի և ցրվել շրջակա միջավայր՝ ածխաջրերը թթվածնի հետ վերահամատեղելու գործընթացում: Օգտագործելով բույսերի կենսազանգվածը որպես սնունդ՝ կենդանիները այն ենթարկում են օքսիդացման շնչառության ժամանակ։ Այս դեպքում տեղի է ունենում ֆոտոսինթեզի հակառակ պրոցեսը, որի ժամանակ սննդի էներգիան ազատվում է և որոշակի արդյունավետությամբ ծախսվում հետերոտրոֆ օրգանիզմի աճի և կենսագործունեության վրա։
Քանակական առումով, բիոգեոցենոզում բույսերի կենսազանգվածը պետք է «գերազանցի» կենդանական կենսազանգվածին, սովորաբար առնվազն երկու աստիճանի մեծությամբ: Այսպիսով, երկրագնդի վրա կենդանիների ընդհանուր կենսազանգվածը չի գերազանցում նրա բուսական կենսազանգվածի 1-3%-ը:
Հետերոտրոֆ օրգանիզմի էներգետիկ նյութափոխանակության ինտենսիվությունը կախված է նրա զանգվածից։ Մարմնի չափի մեծացումով նկատելիորեն նվազում է նյութափոխանակության ինտենսիվությունը, որը հաշվարկվում է մեկ միավորի քաշով և արտահայտված մեկ միավոր ժամանակում կլանված թթվածնի քանակով: Միևնույն ժամանակ, հարաբերական հանգստի վիճակում (ստանդարտ նյութափոխանակություն) կենդանու նյութափոխանակության ինտենսիվության կախվածությունը նրա զանգվածից, որն ունի ֆունկցիայի ձև. y \u003d Ահ կ (X- կենդանու քաշը, ԱԵվ կ- գործակիցներ), պարզվում է, որ վավեր է ինչպես նույն տեսակի օրգանիզմների համար, որոնք փոխում են իրենց չափերը աճի գործընթացում, այնպես էլ տարբեր քաշի կենդանիների համար, որոնք ներկայացնում են որոշակի խումբ կամ դաս:
Միևնույն ժամանակ, կենդանիների տարբեր թատերախմբերի նյութափոխանակության մակարդակի ցուցանիշներն արդեն զգալիորեն տարբերվում են միմյանցից։ Այս տարբերությունները հատկապես նշանակալի են ակտիվ նյութափոխանակություն ունեցող կենդանիների համար, որոնք բնութագրվում են մկանների աշխատանքի համար էներգիայի ծախսերով, մասնավորապես՝ շարժիչային ֆունկցիաների համար։
Կենդանական օրգանիզմի (ցանկացած մակարդակի սպառողի) էներգետիկ հաշվեկշիռը որոշակի ժամանակահատվածում ընդհանուր դեպքում կարող է արտահայտվել հետևյալ հավասարությամբ.
Ե = Ե 1 + Ե 2 + Ե 3 + Ե 4 + Ե 5 ,
Որտեղ Ե- սննդի էներգիա (կալորիական պարունակություն) (կկալ օրական), Ե 1 - հիմնական փոխանակման էներգիա, Ե 2 - մարմնի էներգիայի սպառումը, Ե 3 - մարմնի «մաքուր» արտադրանքի էներգիան, Ե 4 - չօգտագործված սննդային նյութերի էներգիա, Ե 5 - մարմնի արտաթորանքների և արտազատումների էներգիան:
Սնունդը կենդանու և մարդու օրգանիզմ էներգիայի նորմալ ընդունման միակ աղբյուրն է, որն ապահովում է նրա կենսագործունեությունը։ «Սնունդ» հասկացությունը տարբեր կենդանական օրգանիզմների համար ունի տարբեր որակական բովանդակություն և ներառում է միայն այն նյութերը, որոնք սպառվում և օգտագործվում են տվյալ կենդանի օրգանիզմի կողմից և. անհրաժեշտ են նրան:
Արժեք Եմարդու համար օրական միջինը 2500 կկալ է։ բազալ նյութափոխանակության էներգիա Ե 1-ը ներկայացնում է նյութափոխանակության էներգիան մարմնի լիարժեք հանգստի վիճակում և մարսողական պրոցեսների բացակայության դեպքում: Այն ծախսվում է օրգանիզմում կյանքը պահպանելու վրա, մարմնի մակերեսի չափի ֆունկցիա է և վերածվում է մարմնի կողմից շրջակա միջավայրին տրվող ջերմության: Քանակական ցուցանիշներ Ե 1-ը սովորաբար արտահայտվում է հատուկ միավորներով՝ կապված 1 կգ զանգվածի կամ մարմնի մակերեսի 1 մ 2-ի հետ։ Այո, մարդու համար Ե 1-ը օրական 32,1 կկալ է 1 կգ մարմնի քաշի դիմաց: Մեկ միավորի մակերեսի մակերեսը Ե 1 տարբեր օրգանիզմներ (կաթնասուններ) գրեթե նույնն են։
Բաղադրիչ Ե 2-ը ներառում է մարմնի էներգիայի սպառումը ջերմակարգավորման համար, երբ շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանը փոխվում է, ինչպես նաև դրա համար տարբեր տեսակներմարմնի գործունեությունը և աշխատանքը՝ ծամելը, սննդի մարսումը և յուրացումը, մկանների աշխատանքը մարմնի շարժման ժամանակ և այլն։ Ե 2-ը զգալիորեն ազդում է շրջակա միջավայրի ջերմաստիճանի վրա: Երբ ջերմաստիճանը բարձրանում և իջնում է մարմնի համար օպտիմալ մակարդակից, այն կարգավորելու համար պահանջվում են լրացուցիչ էներգիայի ծախսեր։ Մարմնի մշտական ջերմաստիճանի կարգավորման գործընթացը հատկապես զարգացած է տաքարյուն կենդանիների և մարդկանց մոտ։
Բաղադրիչ Ե 3-ը ներառում է երկու մաս՝ մարմնի սեփական կենսազանգվածի (կամ բնակչության) աճի էներգիա և լրացուցիչ արտադրության էներգիա։
Սեփական կենսազանգվածի ավելացումը տեղի է ունենում, որպես կանոն, երիտասարդ աճող, անընդհատ քաշ հավաքող օրգանիզմում, ինչպես նաև պահուստային սննդանյութեր ձևավորող օրգանիզմում։ Բաղադրիչի այս մասը Ե 3-ը կարող է հավասար լինել զրոյի, ինչպես նաև բացասական արժեքներ ընդունել սննդի պակասի դեպքում (մարմինը կորցնում է քաշը):
Լրացուցիչ արտադրության էներգիան կայանում է այն նյութերի մեջ, որոնք արտադրվում են մարմնի կողմից վերարտադրության, թշնամիներից պաշտպանվելու և այլն:
Յուրաքանչյուր անհատ սահմանափակվում է իր կյանքի ընթացքում ստեղծված ապրանքների նվազագույն քանակով: Երկրորդային արտադրանքի ստեղծման համեմատաբար բարձր ցուցանիշ կարելի է համարել 10 - 15% (սպառված կերի) ցուցանիշը, որը բնորոշ է, օրինակ, մորեխներին։ Նույն ցուցանիշը կաթնասունների համար, որոնք զգալի քանակությամբ էներգիա են ծախսում ջերմակարգավորման վրա, գտնվում է 1-2% մակարդակի վրա:
Բաղադրիչ Ե 4 - սա սննդի նյութերի մեջ պարունակվող էներգիան է, որը չի օգտագործվել օրգանիզմի կողմից և այս կամ այն պատճառով չի մտել օրգանիզմ:
Էներգիա Ե 5-ը, որը պարունակվում է սննդի թերի մարսողության և յուրացման արդյունքում օրգանիզմի արտազատումներում, տատանվում է սպառված սննդի 30-60%-ից (խոշոր սմբակավոր կենդանիների մոտ) մինչև 1-20%-ը (կրծողների մոտ)։
Կենդանական օրգանիզմի կողմից էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը քանակապես որոշվում է զուտ (երկրորդային) արտադրության հարաբերակցությամբ սպառված սննդի ընդհանուր քանակին կամ զուտ արտադրության հարաբերակցությամբ մարսվող սննդի քանակին: Սննդի շղթայում յուրաքանչյուր տրոֆիկ կապի (մակարդակի) արդյունավետությունը (COP) միջինում կազմում է մոտ 10%: Սա նշանակում է, որ սննդի նպատակի յուրաքանչյուր հաջորդ տրոֆիկ մակարդակում ձևավորվում են այնպիսի ապրանքներ, որոնք կալորիականությամբ (կամ զանգվածով) չեն գերազանցում նախորդի էներգիայի 10%-ը։ Նման ցուցանիշներով չորս մակարդակների էկոհամակարգի սննդի շղթայում առաջնային արևային էներգիայի օգտագործման ընդհանուր արդյունավետությունը կկազմի տոկոսի չնչին մասը՝ միջինում ընդամենը 0,001%:
Չնայած արտադրանքի վերարտադրության ընդհանուր արդյունավետության թվացյալ ցածր արժեքին, Երկրի բնակչության մեծ մասը լիովին ապահովում է իրեն հավասարակշռված դիետա ոչ միայն առաջնային, այլև երկրորդական արտադրողների միջոցով: Ինչ վերաբերում է առանձին կենդանի օրգանիզմին, ապա դրանցից մի քանիսի մեջ սննդի (էներգիայի) օգտագործման արդյունավետությունը բավականին բարձր է և գերազանցում է բազմաթիվ տեխնիկական միջոցների արդյունավետությունը։ Օրինակ՝ խոզը սպառված սննդի էներգիայի 20%-ը վերածում է բարձր կալորիականությամբ մսի։
Սպառողների կողմից սննդի էներգիայի օգտագործման արդյունավետությունը էկոլոգիայում սովորաբար գնահատվում է էներգիաների էկոլոգիական բուրգերի օգնությամբ։ Նման բուրգերի էությունը կայանում է նրանում, որ սննդային շղթայի օղակների տեսողական ներկայացումը միմյանց վրա գտնվող ուղղանկյունների ստորադաս դասավորության տեսքով, որի երկարությունը կամ մակերեսը համապատասխանում է համապատասխան տրոֆիկ մակարդակի էներգիայի համարժեքին: մեկ միավոր ժամանակի համար: Սննդային շղթաները բնութագրելու համար օգտագործվում են նաև թվերի բուրգեր (ուղղանկյունների տարածքները համապատասխանում են սննդի շղթայի յուրաքանչյուր մակարդակում գտնվող անհատների թվին) և կենսազանգվածի բուրգեր (նույնը վերաբերում է յուրաքանչյուր մակարդակի օրգանիզմների ընդհանուր կենսազանգվածի քանակին):
Այնուամենայնիվ, էներգիաների բուրգը տալիս է ամենաամբողջական պատկերը ֆունկցիոնալ կազմակերպությունկենսաբանական համայնքները որոշակի սննդային շղթայի ներսում, քանի որ դա թույլ է տալիս հաշվի առնել սննդի կենսազանգվածի անցման դինամիկան այս շղթայով:
ԱՐՀԵՍՏԱԿԱՆ ԵՎ ԲՆԱԿԱՆ Կենսոլորտային ԷԿՈՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐ. ՆՄԱՆՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ ԵՎ ՏԱՐԲԵՐՈՒԹՅՈՒՆՆԵՐ
Կ.Ե. Ցիոլկովսկին առաջինն էր, ով առաջարկեց տիեզերական հրթիռում ստեղծել անձնակազմի կյանքի համար անհրաժեշտ բոլոր նյութերի շրջանառության փակ համակարգ, այսինքն՝ փակ էկոհամակարգ: Նա կարծում էր, որ մանրանկարչության տիեզերանավում պետք է վերարտադրվեն Երկրի կենսոլորտում տեղի ունեցող նյութերի փոխակերպման բոլոր հիմնական գործընթացները։ Այնուամենայնիվ, գրեթե կես դար այս առաջարկը գոյություն ուներ որպես գիտաֆանտաստիկ վարկած։
Գործնական աշխատանք 50-ականների վերջին և 60-ականների սկզբին ԱՄՆ-ում, ԽՍՀՄ-ում և մի շարք այլ երկրներում նյութերի կենսաբանական ցիկլի գործընթացների վրա հիմնված արհեստական տիեզերական էկոհամակարգերի ստեղծման վրա: Դրան, անկասկած, նպաստեցին տիեզերագնացության հաջողությունները, որոնք բացեցին տիեզերական հետազոտության դարաշրջանը՝ 1957 թվականին Երկրի առաջին արհեստական արբանյակի արձակմամբ։
Հետագա տարիներին, երբ այս աշխատանքները ընդլայնվեցին և խորացան, հետազոտողների մեծամասնությունը կարող էր համոզվել, որ առաջադրված խնդիրը պարզվեց, որ շատ ավելի բարդ է, քան ենթադրվում էր սկզբում: Այն պահանջում էր ոչ միայն ցամաքային, այլև տիեզերական հետազոտություններ, որոնք, իր հերթին, պահանջում էին զգալի նյութական և ֆինանսական ծախսեր և հետ էին մնում մեծ տիեզերանավերի կամ հետազոտական կայանների բացակայության պատճառով: Այնուամենայնիվ, ԽՍՀՄ-ում այս ժամանակահատվածում ստեղծվեցին էկոհամակարգերի առանձին ցամաքային փորձարարական նմուշներ՝ այս համակարգերի նյութերի շրջանառության ներկա ցիկլում ներառելով որոշ կենսաբանական կապերի և մարդկանց։ Կատարվել է նաև գիտական հետազոտությունների համալիր՝ տիեզերական արբանյակների, նավերի և կայանների վրա կենսաբանական օբյեկտների անկշռության մեջ մշակման տեխնոլոգիաներ մշակելու համար՝ Cosmos-92, Cosmos-605, Cosmos-782, Cosmos-936, Salyut-6 և այլն: Հետազոտության արդյունքներն այսօր թույլ են տալիս մեզ ձևակերպել որոշ դրույթներ, որոնք հիմք են ընդունվում ապագա փակ տիեզերական էկոհամակարգերի և տիեզերագնացների կենսաբանական կենսաապահովման համակարգերի կառուցման համար:
Այսպիսով, ինչն է ընդհանուր մեծ արհեստական տիեզերական էկոհամակարգերի և բնական կենսոլորտի համար: էկոհամակարգեր? Առաջին հերթին սա նրանց հարաբերական մեկուսացումն է, նրանց գլխավոր հերոսներն են մարդն ու այլ կենդանի կենսաբանական օղակները, նյութերի կենսաբանական ցիկլը և էներգիայի աղբյուրի անհրաժեշտությունը։
Փակված է էկոլոգիական համակարգեր- սրանք տարրերի կազմակերպված ցիկլով համակարգեր են, որոնցում որոշ կապերի կենսաբանական փոխանակման համար օգտագործվող նյութերը որոշակի արագությամբ օգտագործվում են նույն Միջին արագությունըվերականգնվում են իրենց նյութափոխանակության վերջնական արգասիքներից մինչև սկզբնական վիճակ այլ կապերով և վերաօգտագործվում են կենսաբանական փոխանակման նույն ցիկլերում (Gitelzon et al., 1975):
Միևնույն ժամանակ, էկոհամակարգը կարող է փակ մնալ նույնիսկ առանց նյութերի ամբողջական շրջանառության հասնելու՝ անդառնալիորեն սպառելով նախկինում ստեղծված պաշարներից ստացված նյութերի մի մասը։
Բնական երկրային էկոհամակարգը գործնականում փակ է նյութի մեջ, քանի որ շրջանառության ցիկլերին մասնակցում են միայն ցամաքային նյութերը և քիմիական տարրերը (Տիեզերական նյութի մասնաբաժինը, որը տարեկան ընկնում է Երկրի վրա, չի գերազանցում Երկրի զանգվածի 2 ∙ 10 -14 տոկոսը): Երկրային նյութերի և տարրերի մասնակցության աստիճանը Երկրի շրջանառության բազմիցս կրկնվող քիմիական ցիկլերին բավականին մեծ է և, ինչպես արդեն նշվեց, ապահովում է առանձին ցիկլերի վերարտադրությունը 90-98%-ով:
Արհեստական փակ էկոհամակարգում անհնար է կրկնել ցամաքային կենսոլորտի գործընթացների ողջ բազմազանությունը։ Այնուամենայնիվ, պետք չէ դրան ձգտել, քանի որ կենսոլորտը որպես ամբողջություն չի կարող ծառայել որպես մարդու հետ արհեստական փակ էկոհամակարգի իդեալ՝ հիմնված նյութերի կենսաբանական ցիկլի վրա։ Կան մի շարք հիմնարար տարբերություններ, որոնք բնութագրում են մարդու կենսաապահովման նպատակով արհեստականորեն ստեղծված սահմանափակ փակ տարածության մեջ ստեղծված նյութերի կենսաբանական ցիկլը:
Որո՞նք են այս հիմնական տարբերությունները:
Նյութերի արհեստական կենսաբանական ցիկլի մասշտաբները, որպես սահմանափակ փակ տարածության մեջ մարդու կյանքը ապահովելու միջոց, չեն կարող համեմատելի լինել երկրային կենսաբանական ցիկլի մասշտաբների հետ, չնայած հիմնական օրինաչափությունները, որոնք որոշում են գործընթացների ընթացքն ու արդյունավետությունը նրա առանձին կենսաբանական կապերում։ կարող է կիրառվել արհեստական էկոհամակարգում նման կապերը բնութագրելու համար: Երկրի կենսոլորտում դերասաններկան գրեթե 500 հազար բուսատեսակներ և 1,5 միլիոն կենդանատեսակներ, որոնք կարող են փոխարինել միմյանց որոշակի կրիտիկական հանգամանքներում (օրինակ՝ տեսակի կամ բնակչության մահը)՝ պահպանելով կենսոլորտի կայունությունը։ Արհեստական էկոհամակարգում տեսակների ներկայացուցչականությունը և անհատների թիվը խիստ սահմանափակ են, ինչը կտրուկ մեծացնում է արհեստական էկոհամակարգում ընդգրկված յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմի «պատասխանատվությունը» և ծայրահեղ պայմաններում նրա կենսաբանական կայունության պահանջները:
Երկրի կենսոլորտում նյութերի և քիմիական տարրերի շրջանառությունը հիմնված է հսկայական թվով տարբեր անկախ և խաչաձև ցիկլերի վրա, որոնք համաձայնեցված չեն ժամանակի և տարածության մեջ, որոնցից յուրաքանչյուրն իրականացվում է իր բնորոշ արագությամբ: Արհեստական էկոհամակարգում նման ցիկլերի քանակը սահմանափակ է, յուրաքանչյուր ցիկլի դերը նյութերի շրջանառության մեջ. աճում է բազմիցս, և համակարգում գործընթացների համակարգված տեմպերը պետք է խստորեն պահպանվեն որպես կենսաբանական LSS-ի կայուն աշխատանքի անհրաժեշտ պայման:
Կենսոլորտում փակուղային գործընթացների առկայությունը էապես չի ազդում նյութերի բնական ցիկլի վրա, քանի որ Երկիրը դեռևս առաջին անգամ ունի ցիկլում ներգրավված նյութերի զգալի պաշարներ: Բացի այդ, փակուղային գործընթացների նյութերի զանգվածը անչափ փոքր է, քան Երկրի բուֆերային հզորությունը: Արհեստական տիեզերական LSS-ում զանգվածի, ծավալի և էներգիայի սպառման միշտ գոյություն ունեցող ընդհանուր սահմանափակումները համապատասխան սահմանափակումներ են դնում կենսաբանական LSS-ի ցիկլում ներգրավված նյութերի զանգվածի վրա: Այս դեպքում ցանկացած փակուղային գործընթացի առկայությունը կամ ձևավորումը զգալիորեն նվազեցնում է համակարգի արդյունավետությունը որպես ամբողջություն, նվազեցնում է դրա մեկուսացման ցուցանիշը, պահանջում է համապատասխան փոխհատուցում սկզբնական նյութերի պաշարներից և, հետևաբար, այդ պաշարների ավելացում: համակարգում։
Դիտարկվող արհեստական էկոհամակարգերում նյութերի կենսաբանական ցիկլի կարևորագույն հատկանիշը մարդու որոշիչ դերն է որակի և. քանակական բնութագրերնյութի շրջանառություն. Ցիկլը այս դեպքում իրականացվում է ի վերջո անձի (անձնակազմի) կարիքները բավարարելու շահերից ելնելով, ինչը հիմնական որոշիչ օղակն է։ Մնացած կենսաբանական օբյեկտները մարդկային միջավայրի պահպանման գործառույթների կատարողներ են։ Ելնելով դրանից՝ արհեստական էկոհամակարգում յուրաքանչյուր կենսաբանական տեսակի համար ստեղծվում են գոյության ամենաօպտիմալ պայմաններ՝ տեսակի առավելագույն արտադրողականության հասնելու համար։ Երկրի կենսոլորտում կենսասինթեզի գործընթացների ինտենսիվությունը որոշվում է հիմնականում արեգակնային էներգիայի ներհոսքով դեպի որոշակի շրջան։ Շատ դեպքերում այդ հնարավորությունները սահմանափակ են՝ Երկրի մակերեւույթի վրա արեգակնային ճառագայթման ինտենսիվությունը մոտ 10 անգամ ավելի ցածր է, քան Երկրի մթնոլորտից դուրս։ Բացի այդ, գոյատևելու և զարգանալու համար յուրաքանչյուր կենդանի օրգանիզմ անընդհատ պետք է հարմարվի կենսապայմաններին, հոգա սնունդ գտնելու համար՝ դրա վրա ծախսելով կենսական էներգիայի զգալի մասը։ Հետևաբար, կենսասինթեզի ինտենսիվությունը Երկրի կենսոլորտում չի կարող օպտիմալ համարվել կենսաբանական LSS-ի հիմնական գործառույթի` մարդու սննդային կարիքների բավարարման տեսանկյունից:
Ի տարբերություն Երկրի կենսոլորտի, արհեստական էկոհամակարգերում, լայնածավալ աբիոտիկ գործընթացները և գործոնները, որոնք նկատելի, բայց հաճախ կույր դեր են խաղում կենսոլորտի և դրա տարրերի ձևավորման գործում (եղանակի և կլիմայի ազդեցությունները, սպառված հողերը և ոչ պիտանի տարածքները, Քիմիական հատկություններջուր և այլն):
Այս և այլ տարբերությունները նպաստում են արհեստական էկոհամակարգերում նյութի փոխակերպման զգալիորեն ավելի մեծ արդյունավետության, շրջանառության ցիկլերի իրականացման ավելի բարձր տեմպերի և կենսաբանական մարդու կենսաապահովման համակարգի արդյունավետության բարձր արժեքների ձեռքբերմանը:
Տիեզերական անձնակազմի կենսաբանական աջակցության կենսաբանական համակարգերի մասին
Կենսաբանական LSS-ը կենսաբանական օբյեկտների (միկրոօրգանիզմներ, բարձրակարգ բույսեր, կենդանիներ), սպառվող նյութերի և տեխնիկական միջոցների արհեստական հավաքածու է, որոնք ընտրվում են որոշակի ձևով, փոխկապակցված և փոխկապակցված կենսաբանական առարկաներ, որոնք սահմանափակ փակ տարածքում ապահովում են մարդու հիմնական ֆիզիոլոգիական կարիքները: սննդի, ջրի և թթվածնի մեջ՝ հիմնականում նյութի կայուն կենսաբանական շրջանառության հիման վրա։
Կենդանի օրգանիզմների (կենսաբանական օբյեկտների) և տեխնիկական միջոցների կենսաբանական LSS-ում անհրաժեշտ համակցությունը թույլ է տալիս այդ համակարգերը անվանել նաև կենսատեխնիկական։ Միաժամանակ տակ տեխնիկական միջոցներվերաբերում է ենթահամակարգերին, բլոկներին և սարքերին, որոնք ապահովում են կենսահամալիրում ընդգրկված կենսաբանական օբյեկտների բնականոն կյանքի համար անհրաժեշտ պայմաններ (գազային միջավայրի բաղադրություն, ճնշում, ջերմաստիճան և խոնավություն, բնակելի տարածքի լուսավորություն, ջրի որակի սանիտարահիգիենիկ ցուցանիշներ, արագ. թափոնների հավաքում, վերամշակում կամ հեռացում և այլն): Կենսաբանական LSS-ի հիմնական տեխնիկական միջոցները ներառում են ենթահամակարգեր էներգիայի մատակարարման և էներգիան լույսի վերածելու, սահմանափակ փակ տարածքում մթնոլորտի գազի բաղադրության կարգավորման և պահպանման, ջերմային հսկողության, տիեզերական ջերմոցային բլոկների, խոհանոցների և ֆիզիկական և քիմիական վերականգնման միջոցների: ջրի և օդի, վերամշակման, փոխադրման և հանքայնացման սարքերի թափոնները ուրիշներին Համակարգում նյութերի վերածնման մի շարք գործընթացներ կարող են արդյունավետորեն իրականացվել նաև ֆիզիկաքիմիական մեթոդներով (տես նկարը էջ 52):
LSS-ի կենսաբանական օբյեկտները մարդու հետ միասին կազմում են կենսահամալիր։ Կենսհամալիրում ընդգրկված կենդանի օրգանիզմների տեսակները և քանակի կազմը որոշվում է այնպես, որ այն կարող է ապահովել կայուն, հավասարակշռված և վերահսկվող նյութափոխանակություն անձնակազմի և կենսահամալիրի կենդանի օրգանիզմների միջև ամբողջ նշված ժամանակահատվածում: Կենսահամալիրի չափը (մասշտաբը) և կենսահամալիրում ներկայացված կենդանի օրգանիզմների տեսակները կախված են պահանջվող արտադրողականությունից, LSS-ի մերձեցման աստիճանից և սահմանվում են տիեզերական կառուցվածքի հատուկ տեխնիկական և էներգետիկ հնարավորությունների հետ կապված, դրա շահագործման տևողությունը և անձնակազմի անդամների թիվը: Կենսահամալիրի բաղադրության մեջ կենդանի օրգանիզմների ընտրության սկզբունքները կարող են փոխառվել բնական ցամաքային համայնքների և վերահսկվող բիոգեոցենոզների էկոլոգիայից՝ հիմնվելով կենսաբանական օբյեկտների հաստատված տրոֆիկ հարաբերությունների վրա։
Կենսաբանական տեսակների ընտրությունը կենսաբանական LSS-ի տրոֆիկ ցիկլերի ձևավորման համար ամենադժվար խնդիրն է։
Կենսաբանական LSS-ին մասնակցող յուրաքանչյուր կենսաբանական օբյեկտ իր կենսագործունեության համար պահանջում է որոշակի կենսատարածք (էկոլոգիական խորշ), որը ներառում է ոչ միայն զուտ ֆիզիկական տարածք, այլև տվյալ կենսաբանական տեսակի համար անհրաժեշտ կենսապայմանների մի շարք. սնուցման և շրջակա միջավայրի պայմանների մասին: Հետևաբար, կենդանի օրգանիզմների՝ որպես կենսաբանական LSS-ի օղակի հաջող գործունեության համար, նրանց զբաղեցրած տարածության ծավալը չպետք է չափազանց սահմանափակ լինի: Այլ կերպ ասած, պետք է լինեն կառավարվող տիեզերանավի սահմանափակող նվազագույն չափեր, որոնցից ցածր բացառվում է դրանում կենսաբանական LSS կապերի օգտագործման հնարավորությունը։
Իդեալական դեպքում, նյութերի ողջ սկզբնական կուտակված զանգվածը, որը նախատեսված է անձնակազմի կենսաապահովման համար և ներառյալ բոլոր կենդանի բնակիչները, պետք է մասնակցի այս տիեզերական օբյեկտի ներսում նյութերի շրջանառությանը, առանց դրա մեջ լրացուցիչ զանգվածներ մտցնելու: Միևնույն ժամանակ, նման փակ կենսաբանական LSS-ը մարդուն անհրաժեշտ բոլոր նյութերի վերականգնմամբ և անսահմանափակ գործող ժամանակով այսօր ավելի շատ տեսական է, քան գործնականում իրական համակարգ, եթե նկատի ունենանք դրա տարբերակներից, որոնք դիտարկվում են մոտ ապագայում տիեզերական արշավախմբեր։
Թերմոդինամիկական իմաստով (էներգիայի առումով) ցանկացած էկոհամակարգ չի կարող փակվել, քանի որ էկոհամակարգի կենդանի կապերի մշտական էներգիայի փոխանակումը շրջակա տարածության հետ անհրաժեշտ պայման է դրա գոյության համար։ Արևը կարող է անվճար էներգիայի աղբյուր ծառայել տիեզերանավերի կենսաբանական LSS-ի համար արեգակնային մոտ տարածության մեջ: Այնուամենայնիվ, լայնածավալ կենսաբանական LSS-ի գործարկման համար էներգիայի զգալի անհրաժեշտությունը պահանջում է արդյունավետ տեխնիկական լուծումներ շարունակական հավաքման խնդրին: , արևային էներգիայի համակենտրոնացումը և մուտքագրումը տիեզերանավի մեջ, ինչպես նաև ցածր պոտենցիալ էներգիայի հետագա արտահոսքը արտաքին տիեզերք ջերմային էներգիա:
Հատուկ հարց, որն առաջանում է տիեզերական թռիչքներում կենդանի օրգանիզմների օգտագործման հետ կապված, այն է, թե ինչպես է երկարատև անկշռությունն ազդում նրանց վրա։ Ի տարբերություն տիեզերական թռիչքի և տիեզերքի այլ գործոնների, որոնց ազդեցությունը կենդանի օրգանիզմների վրա կարող է մոդելավորվել և ուսումնասիրվել Երկրի վրա, անկշռության ազդեցությունը կարող է հաստատվել միայն տիեզերական թռիչքի ժամանակ:
ԿԱՆԱՉ ԲՈՒՅՍԵՐԸ ՈՐՊԵՍ ԿԵՆՍԱԲԱՆԱԿԱՆ ԿՅԱՆՔԻ ԱՋԱԿՑՈՒԹՅԱՆ ՀԱՄԱԿԱՐԳԵՐԻ ՀԻՄՆԱԿԱՆ ՀՂՈՒՄ
Բարձր ցամաքային բույսերը համարվում են կենսաբանական կենսաապահովման համակարգի հիմնական և ամենահավանական տարրերը: Նրանք ի վիճակի են ոչ միայն արտադրել սննդամթերք, որը լիովին համապատասխանում է մարդկանց չափանիշներին, այլև վերականգնել ջուրը և մթնոլորտը: Ի տարբերություն կենդանիների՝ բույսերը կարողանում են վիտամիններ սինթեզել պարզ միացություններից։ Գրեթե բոլոր վիտամինները ձևավորվում են բույսերի տերևներում և այլ կանաչ մասերում։
Բարձրագույն բույսերի կենսասինթեզի արդյունավետությունը որոշվում է հիմնականում լուսային ռեժիմով. լույսի հոսքի հզորության աճով ֆոտոսինթեզի ինտենսիվությունը մեծանում է մինչև որոշակի մակարդակորին հաջորդում է ֆոտոսինթեզի լույսի հագեցվածությունը: Արեգակի լույսի ներքո ֆոտոսինթեզի առավելագույն (տեսական) արդյունավետությունը 28% է: Իրական պայմաններում խիտ մշակաբույսերի լավ մշակման պայմաններով այն կարող է հասնել՝ 15%:
Արհեստական պայմաններում առավելագույն ֆոտոսինթեզ ապահովող ֆիզիոլոգիական (ֆոտոսինթետիկ ակտիվ) ճառագայթման (ՖԱՌ) օպտիմալ ինտենսիվությունը եղել է 150–200 Վտ/մ 2 (Նիչիպորովիչ, 1966)։ Բույսերի (գարնանային ցորեն, գարի) արտադրողականությունը հասնում էր օրական 50 գ կենսազանգվածի՝ 1 մ 2-ում (մինչև 17 գ հացահատիկ՝ 1 մ 2-ի դիմաց)։ Փակ համակարգերում բողկի աճեցման համար լույսի ռեժիմներ ընտրելու նպատակով կատարված այլ փորձերի ժամանակ արմատային մշակաբույսերի բերքատվությունը 22–24 օրվա ընթացքում մինչև 6 կգ 1 մ 2-ում էր՝ մինչև 30 գ կենսազանգվածի կենսաբանական արտադրողականությամբ ( չոր քաշով) օրական 1 մ 2-ի դիմաց (Լիսովսկի, Շիլենկո, 1970): Համեմատության համար նշում ենք, որ դաշտում մշակաբույսերի միջին օրական արտադրողականությունը 1 մ 2-ին 10 գ է։
«Բարձր բույսեր-մարդ»-ը իդեալական կլիներ մարդու կյանքին աջակցելու համար, եթե երկար տիեզերական թռիչքի ժամանակ հնարավոր լիներ բավարարվել միայն բուսական ծագման սպիտակուցներով և ճարպերով, և եթե բույսերը կարողանան հաջողությամբ հանքայնացնել և օգտագործել: բոլոր մարդկային թափոնները.
Տիեզերական ջերմոցը, սակայն, չի կարողանա լուծել կենսաբանական LSS-ին վերապահված հարցերի ողջ շրջանակը։ Հայտնի է, օրինակ, որ բարձրագույն բույսերը չեն կարողանում մասնակցել մի շարք նյութերի և տարրերի շրջանառությանը։ Այսպիսով, նատրիումը չի սպառվում բույսերի կողմից, ինչը բաց է թողնում NaCl-ի (ընդհանուր աղի) ցիկլավորման խնդիրը: Բույսերի կողմից մոլեկուլային ազոտի ամրագրումն անհնար է առանց հանգուցային հողի բակտերիաների օգնության։ Հայտնի է նաև, որ ԽՍՀՄ-ում հաստատված մարդու սնուցման ֆիզիոլոգիական նորմերին համապատասխան՝ սննդային սպիտակուցների օրական նորմայի առնվազն կեսը պետք է կազմեն կենդանական ծագման սպիտակուցներ, իսկ կենդանական ճարպերը՝ ճարպերի ընդհանուր նորմայի մինչև 75%-ը։ սննդակարգում.
Եթե սննդակարգի բուսական մասի կալորիականությունը վերը նշված նորմերին համապատասխան կազմում է սննդակարգի ընդհանուր կալորիականության 65%-ը (Սալյուտ-6 կայարանում տիեզերագնացների օրական սննդի չափաբաժնի միջին կալորիականությունը կազմել է. 3150 կկալ), այնուհետև բույսերի կենսազանգվածի անհրաժեշտ քանակությունը ստանալու համար ջերմոց՝ մեկ անձի համար առնվազն 15 - 20 մ 2 գնահատված մակերեսով: Հաշվի առնելով չուտվող բույսերի թափոնները (մոտ 50%), ինչպես նաև կենսազանգվածի ամենօրյա շարունակական վերարտադրության համար սննդի փոխակրիչի անհրաժեշտությունը, ջերմոցի իրական տարածքը պետք է ավելացվի առնվազն 2-3 անգամ:
Ջերմոցի արդյունավետությունը կարող է զգալիորեն բարձրացնել ստացված կենսազանգվածի անուտելի մասի լրացուցիչ օգտագործմամբ: Կենսազանգվածի օգտագործման տարբեր եղանակներ կան՝ սննդանյութերի ստացում արդյունահանման կամ հիդրոլիզի միջոցով, ֆիզիկաքիմիական կամ կենսաբանական հանքայնացում, ուղղակի օգտագործումը համապատասխան եփումից հետո, օգտագործումը կենդանիների կերերի տեսքով: Այս մեթոդների իրականացումը պահանջում է համապատասխան լրացուցիչ տեխնիկական միջոցների և էներգիայի ծախսերի մշակում, ուստի օպտիմալ լուծում կարելի է ստանալ միայն հաշվի առնելով էկոհամակարգի ընդհանուր տեխնիկական և էներգետիկ ցուցանիշները:
Կենսաբանական LSS-ի ստեղծման և օգտագործման սկզբնական փուլերում նյութերի ամբողջական շրջանառության առանձին հարցեր դեռ չեն լուծվել, սպառվող նյութերի մի մասը վերցվելու է տիեզերանավի վրա տրամադրված պաշարներից։ Այդ դեպքերում ջերմոցին վերապահված է վիտամիններ պարունակող թարմ խոտաբույսերի նվազագույն անհրաժեշտ քանակի վերարտադրման գործառույթը։ 3 - 4 մ 2 տնկման տարածք ունեցող ջերմոցը կարող է լիովին բավարարել մեկ անձի վիտամինների կարիքները: Նման էկոհամակարգերում, հիմնվելով բարձրագույն բույսերի բիոցիկլետի՝ մարդու մասնակի օգտագործման վրա, նյութերի վերականգնման հիմնական բեռը և անձնակազմի կենսապահովումը կատարվում է ֆիզիկաքիմիական մշակման մեթոդներով համակարգերով:
Գործնական տիեզերագնացության հիմնադիր Ս.Պ. Կորոլևը երազում էր տիեզերական թռիչքի մասին, որը կապված չէր որևէ սահմանափակումների հետ: Միայն նման թռիչքը, ըստ Ս.Պ.Կորոլևի, կնշանակի հաղթանակ տարերքի նկատմամբ։ 1962 թվականին նա ձևակերպեց տիեզերական կենսատեխնոլոգիայի առաջնահերթ խնդիրների մի շարք հետևյալ կերպ. »: Ինչպիսի՞ն է այս մշակաբույսերի բաղադրությունը, ի՞նչ մշակաբույսեր։ Դրանց արդյունավետությո՞ւնը, օգտակարությո՞ւնը։ Մշակաբույսերի վերադարձելիությունը (կրկնելիությունը) սեփական սերմերից՝ հիմնված ջերմոցի երկարատև գոյության վրա։ Ո՞ր կազմակերպություններն են իրականացնելու այդ աշխատանքները՝ բուսաբուծության (և հողի, խոնավության և այլնի հետ կապված խնդիրներ), մեխանիզացիայի և «թեթև-ջերմ-արևային» տեխնոլոգիաների և ջերմոցների կառավարման համակարգերի ոլորտում. և այլն։
Այս ձևակերպումն իրականում արտացոլում է հիմնական գիտական և գործնական նպատակներն ու խնդիրները, որոնց ձեռքբերումն ու լուծումը պետք է ապահովվի մինչև «Ցիոլկովսկու ջերմոց»-ի ստեղծումը, այսինքն՝ այնպիսի ջերմոց, որը երկար տիեզերական թռիչքի ժամանակ մարդուն կմատակարարի. անհրաժեշտ բուսական ծագման թարմ սնունդ, ինչպես նաև մաքրել ջուրն ու օդը։ Ապագա միջմոլորակային տիեզերանավերի տիեզերական ջերմոցը կդառնա նրանց դիզայնի անբաժանելի մասը։ Նման ջերմոցում պետք է ապահովվեն օպտիմալ պայմաններ բարձրակարգ բույսերի ցանքի, աճի, զարգացման և հավաքման համար։ Ջերմոցը պետք է հագեցած լինի նաև լույսի և օդորակման բաշխման սարքերով, սննդարար լուծույթների պատրաստման, բաշխման և մատակարարման, ներթափանցող խոնավության հավաքման բլոկներով և այլն: Խորհրդային և արտասահմանյան գիտնականները հաջողությամբ աշխատում են տիեզերանավերի համար նման լայնածավալ ջերմոցների ստեղծման վրա: մոտ ապագայում.
Տիեզերական մշակաբույսերի արտադրությունն այսօր դեռ գտնվում է իր զարգացման սկզբնական փուլում և պահանջում է նոր հատուկ ուսումնասիրություններ, քանի որ դեռևս անբացատրելի են մնում բարձրագույն բույսերի արձագանքին տիեզերական թռիչքի ծայրահեղ պայմաններին և, առաջին հերթին, անկշռությանը: Անկշռության վիճակը շատ էական ազդեցություն ունի բազմաթիվ ֆիզիկական երևույթների, կենդանի օրգանիզմների կենսագործունեության և վարքագծի և նույնիսկ ինքնաթիռի սարքավորումների աշխատանքի վրա: Հետևաբար, դինամիկ անկշռության ազդեցության արդյունավետությունը կարելի է գնահատել միայն այսպես կոչված լայնածավալ փորձերի ժամանակ, որոնք իրականացվել են ուղիղ ուղեծրային տիեզերական կայանների վրա:
Բնական պայմաններում բույսերի հետ փորձեր նախկինում իրականացվել են Cosmos շարքի Սալյուտ կայաններում և արբանյակներում (Cosmos-92, 605, 782, 936, 1129 և այլն): Առանձնահատուկ ուշադրություն է դարձվել բարձրագույն բույսերի աճեցման փորձերին։ Այդ նպատակով օգտագործվել են տարբեր հատուկ սարքեր, որոնցից յուրաքանչյուրին տրվել է որոշակի անվանում, օրինակ՝ «Վազոն», «Սվետոբլոկ», «Ֆիտոն», «Բիոգրավիստատ» և այլն։ Յուրաքանչյուր սարք, որպես կանոն, նախատեսված էր. լուծել մեկ խնդիր. Այսպիսով, «Biogravistat» փոքր ցենտրիֆուգը ծառայել է անկշռության և գործողության դաշտում սածիլների աճեցման գործընթացների համեմատական գնահատման համար: կենտրոնախույս ուժեր. «Վազոն» սարքում որպես տիեզերագնացների սննդակարգի վիտամինային հավելում մշակվել են փետուրի վրա սոխ աճեցնելու գործընթացները։ Արհեստական սննդային միջավայրի վրա մեկուսացված խցիկում տնկված արաբիդոփսիսը առաջին անգամ ծաղկել է անկշռության պայմաններում «Սվետոբլոկ» սարքում, իսկ Արաբիդոպսիսի սերմերը ստացել են «Ֆիտոն» սարքում։ Oasis հետազոտական օբյեկտներում լուծվել են խնդիրների ավելի լայն շրջանակ, որոնք բաղկացած էին մշակության, լուսավորության, ջրամատակարարման, հարկադիր օդափոխության և ջերմաստիճանի հեռաչափական հսկողության ստորաբաժանումներից: «Օազիս» գործարանում էլեկտրական խթանմամբ մշակման ռեժիմները կիրառվել են սիսեռի և ցորենի բույսերի վրա՝ որպես ձգողականության բացակայության հետ կապված անբարենպաստ գործոնների ազդեցությունը նվազեցնելու միջոց։
Մի շարք փորձեր բարձրակարգ բույսերով տիեզերական թռիչքի պայմաններում իրականացվել են ԱՄՆ-ում՝ Skylab և Spacelab կայաններում և Կոլումբիա (Shuttle) նավի վրա։
Բազմաթիվ փորձեր ցույց են տվել, որ տիեզերական օբյեկտների վրա բույսերի աճեցման խնդիրը սովորական ցամաքայինից էականորեն տարբերվող պայմաններում դեռ լիովին լուծված չէ։ Դեռևս հազվադեպ չեն, օրինակ, դեպքերը, երբ բույսերը դադարում են աճել զարգացման գեներատիվ փուլում։ Մենք դեռ պետք է զգալի քանակությամբ գիտափորձեր իրականացնենք բույսերի աճեցման և զարգացման բոլոր փուլերում մշակելու տեխնոլոգիան զարգացնելու համար։ Անհրաժեշտ կլինի նաև մշակել և փորձարկել բույսերի մշակողների նախագծերը և անհատական տեխնիկական միջոցները, որոնք օգնում են վերացնել բացասական ազդեցությունը տարբեր գործոններտիեզերական թռիչք բույսերի վրա.
Բացի բարձր ցամաքային բույսերից, ստորին բույսերը նույնպես համարվում են փակ էկոհամակարգերի ավտոտրոֆ կապի տարրեր։ Դրանց թվում են ջրային ֆոտոտրոֆները՝ միաբջիջ ջրիմուռները՝ կանաչ, կապույտ-կանաչ, դիատոմներ և այլն: Նրանք առաջնային օրգանական նյութերի հիմնական արտադրողներն են ծովերում և օվկիանոսներում: Ամենահայտնի քաղցրահամ ջրային մանրադիտակային ջրիմուռը՝ Chlorella, որը շատ գիտնականներ նախընտրում են որպես փակ տիեզերական էկոհամակարգի արտադրող օղակի հիմնական կենսաբանական օբյեկտ:
Chlorella մշակույթը բնութագրվում է մի շարք դրական հատկանիշներով. Ածխածնի երկօքսիդի յուրացում՝ մշակույթն ազատում է թթվածին։ Ինտենսիվ մշակման դեպքում 30-40 լիտր քլորելլայի կախոցը կարող է ամբողջությամբ ապահովել գազի փոխանակումը մեկ անձի համար: Այս դեպքում ձևավորվում է կենսազանգված, որը, ըստ իր կենսաքիմիական բաղադրության, ընդունելի է որպես կերային հավելում օգտագործելու համար, իսկ համապատասխան վերամշակմամբ՝ որպես հավելում մարդու սննդակարգին։ Սպիտակուցների, ճարպերի և ածխաջրերի հարաբերակցությունը քլորելլայի կենսազանգվածում կարող է տարբեր լինել՝ կախված մշակման պայմաններից, ինչը հնարավորություն է տալիս իրականացնել վերահսկվող կենսասինթեզի գործընթաց: Քլորելլայի ինտենսիվ կուլտուրաների արտադրողականությունը լաբորատոր մշակման մեջ տատանվում է 30-60 գ չոր նյութի 1 մ 2-ի դիմաց: Բարձր լուսավորությամբ հատուկ լաբորատոր կուլտիվատորների վրա կատարվող փորձերի ժամանակ քլորելլայի բերքատվությունը հասնում է 100 գ չոր նյութի օրական 1 մ 2-ի դիմաց: Քլորելան ամենաքիչն է տուժում անկշռությունից: Նրա բջիջներն ունեն ցելյուլոզա պարունակող ամուր թաղանթ և առավել դիմացկուն են գոյության անբարենպաստ պայմաններին:
Քլորելլայի թերությունները, որպես արհեստական էկոհամակարգի կապող օղակ, ներառում են CO 2-ի յուրացման գործակցի և մարդու շնչառության գործակիցի անհամապատասխանությունը, գազային փուլում CO 2-ի կոնցենտրացիայի ավելացման անհրաժեշտությունը կենսաբանական վերածննդի կապի արդյունավետ աշխատանքի համար, որոշ անհամապատասխանություններ քլորելլա ջրիմուռների կարիքները կենսաոգեն տարրերի համար՝ այս տարրերի առկայությամբ մարդու արտազատվող նյութերում, քլորելլայի բջիջների հատուկ բուժման անհրաժեշտությունը՝ կենսազանգվածի մարսողության հասնելու համար: Ընդհանուր առմամբ միաբջիջ ջրիմուռները (մասնավորապես՝ քլորելլան), ի տարբերություն բարձրակարգ բույսերի, զուրկ են կարգավորող սարքերից և պահանջում են կենսասինթեզի գործընթացի ավտոմատացված հսկողություն՝ մշակույթում հուսալի արդյունավետ գործելու համար:
Բոլոր տեսակի ջրիմուռների համար փորձարկումներում առավելագույն արդյունավետության արժեքները գտնվում են 11-ից 16% (միկրոջրիմուռների կողմից լույսի էներգիայի օգտագործման տեսական արդյունավետությունը 28%): Այնուամենայնիվ, մշակույթի բարձր արտադրողականությունը և էներգիայի ցածր սպառումը սովորաբար հակասական պահանջներ են, քանի որ արդյունավետության առավելագույն արժեքները ձեռք են բերվում համեմատաբար ցածր կուլտուրայի օպտիկական խտության դեպքում:
Ներկայումս միաբջիջ ջրիմուռը Chlorella-ն, ինչպես նաև միկրոջրիմուռների որոշ այլ տեսակներ (scenedesmus, spirulina և այլն) օգտագործվում են որպես արհեստական էկոհամակարգերի ավտոտրոֆ կապի մոդելային կենսաբանական օբյեկտներ։
ՁԵՌՔԲԵՐՈՒՄՆԵՐ ԵՎ ՀԵՌԱՆԿԱՐՆԵՐ
Մերձերկրային տարածության ուսումնասիրության և զարգացման գործնական փորձի կուտակման հետ տիեզերական հետազոտությունների ծրագրերն ավելի ու ավելի են բարդանում։ Այսօր անհրաժեշտ է լուծել կենսաբանական LSS-ի ձևավորման հիմնական խնդիրները ապագա երկարաժամկետ տիեզերական արշավների համար, քանի որ կենսաբանական LSS-ի կապերով կատարված գիտափորձերը բնութագրվում են երկարատևությամբ՝ սկզբից մինչև վերջնական արդյունքի ստացման պահը։ . Դա պայմանավորված է, մասնավորապես, զարգացման համեմատաբար երկար ցիկլերով, որոնք օբյեկտիվորեն գոյություն ունեն բազմաթիվ կենդանի օրգանիզմներում, որոնք ընտրվել են որպես կենսաբանական LSS կապեր, ինչպես նաև տրոֆիկ և այլ կենսակապերի երկարաժամկետ հետևանքների վերաբերյալ հավաստի տեղեկատվություն ստանալու անհրաժեշտությամբ, որոնք կենդանի օրգանիզմների համար սովորաբար կարող են դրսևորվել միայն հաջորդ սերունդներում։ Նման կենսաբանական փորձերի արագացված անցկացման մեթոդներ դեռ գոյություն չունեն։ Հենց այս հանգամանքն է պահանջում էապես ժամանակից շուտ անցկացնել փորձեր կենսաբանական LSS-ում էներգիայի և զանգվածի փոխանցման գործընթացների ուսումնասիրման վերաբերյալ, ներառյալ մարդուն:
Հասկանալի է, որ տիեզերական անձնակազմերի համար կենսաբանական LSS ստեղծելու հիմնական խնդիրները պետք է նախապես մշակվեն և լուծվեն ցամաքային պայմաններում։ Այդ նպատակով ստեղծվել և ստեղծվում են հատուկ տեխնիկական և բժշկակենսաբանական կենտրոններ՝ ներառյալ հզոր գիտահետազոտական և փորձարկման բազաները, մեծ ծավալի հերմետիկ խցիկները, տիեզերական թռիչքի պայմանները մոդելավորող ստենդներ և այլն: Հերմետիկ խցիկներում կատարված բարդ հողային փորձերում: թեստային խմբերի մասնակցությունը, որոշվում է համակարգերի և կապերի համատեղելիությունը միմյանց և անձի հետ, որոշվում է կենսաբանական կապերի կայունությունը երկարաժամկետ գործող արհեստական էկոհամակարգում, գնահատվում է ընդունված որոշումների արդյունավետությունն ու հուսալիությունը, և ընտրությունը կատարվում է կենսաբանական LSS-ի տարբերակից՝ դրա վերջնական խորը ուսումնասիրության համար՝ կապված կոնկրետ տիեզերական օբյեկտկամ թռիչք։
1960-1970-ական թվականներին ԽՍՀՄ-ում իրականացվել են մի շարք եզակի գիտափորձեր՝ ուղղված արհեստական տիեզերական էկոհամակարգերի անձնակազմերի համար կենսաբանական LSS ստեղծելուն։ 1968 թվականի նոյեմբերին ԽՍՀՄ-ում ավարտվեց երկար (մեկ տարվա) փորձը երեք փորձարկողների մասնակցությամբ։ Դրա հիմնական նպատակն էր փորձարկել և զարգացնել ինտեգրված LSS-ի տեխնիկական միջոցներն ու տեխնոլոգիաները, որոնք հիմնված են նյութերի վերականգնման ֆիզիկական և քիմիական մեթոդների և կենսաբանական մեթոդի վրա, որը համալրում է մարդու կարիքները վիտամինների և մանրաթելերի վրա ջերմոցում կանաչ մշակաբույսեր մշակելիս: , ջերմոցի ցանքատարածությունը կազմել է ընդամենը 7,5 մ 2, կենսազանգվածի արտադրողականությունը մեկ անձի համար՝ օրական միջինը 200 գ։ Բուսաբուծությունների շարքը ներառում էր Խիբինի կաղամբը, կաղամբը, սամիթը և սամիթը:
Փորձի ընթացքում հաստատվել է բարձր բույսերի նորմալ մշակման հնարավորությունը փակ ծավալով, որի մեջ մնում է մարդ, և առանց դրա վերածնվելու թափանցող ջրի կրկնակի օգտագործումը ենթաշերտը ոռոգելու համար։ Ջերմոցում իրականացվել է նյութերի մասնակի վերածնում` ապահովելով սննդի և թթվածնի նվազագույն մեկուսացում` 3-4%-ով:
1970 թվականին ԽՍՀՄ ՎԴՆԽ-ում ցուցադրվեց կենսաապահովման համակարգի փորձարարական մոդելը, որը ներկայացված էր ԽՍՀՄ Գլավմիկրոբիոպրոմի համամիութենական գիտահետազոտական կենսատեխնիկական ինստիտուտի կողմից և նախատեսված էր կենսատեխնիկական բլոկների համալիրի և դրանց օպտիմալ կազմը որոշելու համար: շահագործման եղանակը. Դասավորության կենսապահովման համակարգը նախագծվել է ջրի, թթվածնի և թարմ բուսական արտադրանքի մեջ երեք մարդու կարիքները բավարարելու համար անսահմանափակ ժամանակով: Համակարգում վերականգնման հիմնական բլոկները ներկայացված էին 50 լիտր տարողությամբ ջրիմուռների մշակմամբ և մոտ 20 մ2 օգտագործելի տարածքով ջերմոցով (նկ. 3): Կենդանական սննդամթերքի վերարտադրությունը վստահվել է հավի մշակին։
 Բրինձ. 3. Ջերմոցի արտաքին տեսքը |
ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրյան մասնաճյուղի ֆիզիկայի ինստիտուտում իրականացվել է էկոհամակարգերի, այդ թվում՝ մարդկանց փորձարարական հետազոտությունների շարք։ 45 օր տևողությամբ «մարդ - միկրոջրիմուռներ» (քլորելլա) երկշղթա համակարգով փորձը հնարավորություն տվեց ուսումնասիրել զանգվածի փոխանցումը համակարգի և շրջակա միջավայրի կապերի միջև և հասնել հավասար նյութերի շրջանառության ընդհանուր փակման ցուցանիշի։ մինչև 38% (մթնոլորտի և ջրի վերականգնում):
«Մարդ – բարձր բույսեր – միկրոջրիմուռներ» եռահող համակարգով փորձարկումն իրականացվել է 30 օր։ Նպատակն է ուսումնասիրել մարդու համատեղելիությունը բարձրագույն բույսերի հետ ամբողջությամբ փակ գազի փոխանակման և մասամբ փակ ջրի փոխանակման հետ: Միաժամանակ փորձ է արվել փակել սննդային շղթան բուսական (բուսական) կենսազանգվածով։ Փորձի արդյունքները ցույց են տվել փորձի ընթացքում ընդհանուր մթնոլորտի միջոցով համակարգի կապերի փոխադարձ ճնշող ազդեցության բացակայությունը։ Բանջարեղենի շարունակական բերքի տնկման տարածքի նվազագույն չափը որոշվել է մշակման ընտրված եղանակով (2,5 - 3 մ 2) թարմ բանջարեղենի մեկ անձի կարիքները լիովին բավարարելու համար:
Համակարգում ներդնելով չորրորդ օղակը՝ մանրէաբանական մշակիչ, որը նախատեսված է ոչ պարենային բույսերի մնացորդները մշակելու և դրանք համակարգ վերադարձնելու համար, սկսվեց մարդու հետ 73 օր տևողությամբ նոր փորձ։ Փորձի ընթացքում կապերի գազի փոխանակումն ամբողջությամբ փակվել է, իսկ ջրի փոխանակումը գրեթե ամբողջությամբ փակվել է (բացառությամբ նմուշների վրա քիմիական վերլուծություն) և մասամբ սննդի նյութափոխանակությունը։ Փորձի ընթացքում բացահայտվել է ավելի բարձր բույսերի (ցորենի) արտադրողականության վատթարացում, ինչը բացատրվել է սննդային միջավայրում բույսերի մետաբոլիտների կամ հարակից միկրոֆլորայի կուտակմամբ։ Եզրակացություն է արվել չորս օղակ կենսաբանական համակարգի տեխնիկական և տնտեսական ցուցանիշների հիման վրա մարդու պինդ արտանետումների հանքայնացման օղակի համակարգ ներմուծելու աննպատակահարմարության մասին։
1973-ին ավարտվեց վեցամսյա փորձարկումը երեք հոգուց բաղկացած անձնակազմի կենսապահովման վրա փակ էկոհամակարգում մոտ 300 մ 3 ընդհանուր ծավալով, որը, բացի փորձարկողներից, ներառում էր ավելի բարձր և ստորին բույսերի կապեր: Փորձն իրականացվել է երեք փուլով. Առաջին փուլում, որը տևել է երկու ամիս, անձնակազմի թթվածնի և ջրի բոլոր կարիքները բավարարել են բարձրակարգ բույսերը՝ ցորեն, ճակնդեղ, գազար, սամիթ, շաղգամ, կաղամբ, բողկ, վարունգ, սոխ և թրթնջուկ։ Կենցաղային խցիկի կեղտաջրերը սնվում էին ցորենի սնուցող միջավայրի մեջ: Անձնակազմի պինդ և հեղուկ սեկրեցները ճնշված ծավալից հանվել են դեպի արտաքին: Անձնակազմի սննդային պահանջները մասամբ բավարարվում էին բարձրակարգ բույսերով, մասամբ՝ պաշարներից ջրազրկված մթերքներով: Ամեն օր բարձրագույն բույսերի հղման մեջ մոտ 40 մ 2 տնկման տարածքից սինթեզվում էր 1953 գ կենսազանգված (չոր քաշով), այդ թվում՝ 624 գ ուտելի, որը կազմում էր անձնակազմի ընդհանուր պահանջի 30%-ը։ Միաժամանակ երեք անձի համար թթվածնի կարիքն ամբողջությամբ ապահովվել է (օրական մոտ 1500 լիտր)։ «Մարդ՝ բարձրագույն բույսեր» համակարգի փակումն այս փուլում կազմել է 82%։
Փորձի երկրորդ փուլում ջերմոցի մի մասը փոխարինվեց ստորին բույսերի կապով՝ քլորելլայով: Անձնակազմի ջրի և թթվածնի կարիքները բավարարվում էին ավելի բարձր (ցորենի և բանջարաբոստանային կուլտուրաներ) և ցածր բույսերով, անձնակազմի հեղուկ արտազատվող նյութերն ուղարկվեցին ջրիմուռների ռեակտոր, իսկ պինդ արտազատումները չորացվեցին՝ ջուրը ցիկլ վերադարձնելու համար: Անձնակազմի սնունդն իրականացվել է այնպես, ինչպես առաջին փուլը։ Հայտնաբերվել է ցորենի աճի վատթարացում՝ կապված ցանքատարածքի մեկ միավորի համար սննդարար միջավայրով մատակարարվող կեղտաջրերի քանակի ավելացման հետ, որը կրկնակի կրճատվել է:
Երրորդ փուլում բարձրագույն բույսերի օղակում մնացին միայն բանջարաբոստանային կուլտուրաները, և ջրիմուռների ռեակտորը կատարեց հիմնական բեռը հերմետիկ ծավալի մթնոլորտի վերականգնման վրա: Կեղտաջրերը չեն ավելացվել բույսի սննդարար լուծույթին: Այնուամենայնիվ, փորձի այս փուլում բույսերը հարբած են եղել հերմետիկ մթնոլորտից։ Համակարգի փակումը, ներառյալ քլորելլան, որն օգտագործում է մարդու հեղուկ արտանետումները, աճել է մինչև 91%:
Փորձի ընթացքում հատուկ ուշադրություն է դարձվել անձնակազմում էկզոմետաբոլիտների փոխանակման ժամանակային տատանումների հավասարեցման հարցին։ Այդ նպատակով փորձարկողները ապրել են ըստ ժամանակացույցի, որն ապահովում էր էկոհամակարգի կառավարման շարունակականությունը և զանգվածի փոխանցման մակարդակի միատեսակությունը էկոհամակարգի ինքնավար գոյության գործընթացում։ Փորձի 6 ամիսների ընթացքում համակարգում կար 4 թեստավորող, որոնցից մեկը անընդհատ ապրում էր դրանում, իսկ երեքը՝ 6 ամիս՝ փոխարինվելով ըստ ժամանակացույցի։
Փորձի հիմնական արդյունքը սահմանափակ փակ տարածքում ներսից ինքնուրույն կառավարվող կենսաբանական կենսաապահովման համակարգի ներդրման հնարավորության ապացույցն է: Փորձարկողների ֆիզիոլոգիական, կենսաքիմիական և տեխնոլոգիական գործառույթների ցուցիչների վերլուծությունը չի հայտնաբերել ուղղորդված փոփոխություններ, որոնք առաջացել են արհեստական էկոհամակարգում նրանց գտնվելու պատճառով:
1977 թվականին ԽՍՀՄ ԳԱ Սիբիրյան մասնաճյուղի ֆիզիկայի ինստիտուտում «մարդը՝ բարձր բույսեր» արհեստական փակ էկոհամակարգով անցկացվեց չորսամսյա փորձ։ Հիմնական խնդիրը փակ էկոհամակարգում բարձրագույն բույսերի արտադրողականությունը պահպանելու միջոց գտնելն է։ Միաժամանակ, ուսումնասիրվել է նաև համակարգի փակումը մեծացնելու հնարավորությունը՝ ավելացնելով նրանում վերարտադրվող անձնակազմի սննդի չափաբաժինը։ Փորձին մասնակցել է երկու փորձարկող (առաջին 27 օրվա ընթացքում՝ երեք փորձարկող)։ Ֆիտոտրոնի ցանքատարածությունը կազմել է մոտ 40 մ2։ Բարձրագույն բույսերի մշակույթների շարքը ներառում էր ցորեն, չուֆա, ճակնդեղ, գազար, բողկ, սոխ, սամիթ, կաղամբ, վարունգ, կարտոֆիլ և թրթնջուկ: Փորձի ժամանակ ներքին մթնոլորտի հարկադիր շրջանառություն է կազմակերպվել «բնակելի խցիկ - ֆիտոտրոններ (ջերմոց) - կենդանի խցիկ» եզրագծով։ Փորձը նախորդ փորձի շարունակությունն էր փակ էկոհամակարգով «մարդ - բարձր բույսեր - ստորին բույսեր»:
Փորձի ընթացքում, որի առաջին փուլը վերարտադրեց նախորդի պայմանները, բացահայտվեց բույսերի ֆոտոսինթեզի նվազում, որը սկսվեց 5-րդ օրվանից և տեւեց մինչև 24 օր։ Այնուհետև միացվել է մթնոլորտի ջերմային կատալիտիկ մաքրումը (կուտակված թունավոր գազային կեղտերի այրումը), որի արդյունքում բույսերի վրա մթնոլորտի արգելակող ազդեցությունը վերացվել է և ֆիտոտրոնների ֆոտոսինթետիկ արտադրողականությունը վերականգնվել։ Ծղոտի և ցելյուլոզայի այրումից ստացված լրացուցիչ ածխաթթու գազի շնորհիվ անձնակազմի սննդակարգի վերարտադրված մասը հասցվել է մինչև 60% քաշի (մինչև 52%՝ ըստ կալորիականության):
Համակարգում ջրի փոխանակումը մասամբ փակ էր. խմելու և մասամբ սանիտարական ջրի աղբյուրը բույսերի թափանցիկ խոնավության խտացումն էր, սնուցող միջավայրը կենցաղային կեղտաջրերի ավելացմամբ օգտագործվում էր ցորենի ոռոգման համար, և պահպանվում էր ջրային հաշվեկշիռը։ ներմուծելով թորած ջուր այնպիսի քանակությամբ, որը փոխհատուցում է համակարգից մարդու հեղուկ արտանետումների հեռացումը:
Փորձի ավարտից հետո փորձարկողների մարմնի բացասական ռեակցիաներ չեն հայտնաբերվել փակ համակարգի պայմանների բարդ ազդեցության նկատմամբ։ Բույսերը փորձարկողներին լիովին ապահովում էին թթվածնով, ջրով և բուսական սննդի հիմնական մասը։
Նույն 1977 թվականին ԽՍՀՄ Առողջապահության նախարարության կենսաբժշկական պրոբլեմների ինստիտուտում երկու թեստավորմամբ ավարտվեց մեկուկես ամիս փորձ։ Փորձարկումն իրականացվել է փակ էկոհամակարգի մոդելի ուսումնասիրության համար, որը ներառում էր ջերմոց և քլորելայով բույս։
Կատարված փորձերը ցույց են տվել, որ երբ մթնոլորտի և ջրի կենսաբանական վերածնումն արհեստական էկոհամակարգում կանաչ բույսերի օգնությամբ, ստորին բույսերը (քլորելլա) ավելի մեծ կենսաբանական համատեղելիություն ունեն մարդկանց հետ, քան բարձր բույսերը։ Սա բխում է այն փաստից, որ կենդանի խցիկի մթնոլորտը և մարդու արտանետումները բացասաբար են ազդել բարձրագույն բույսերի զարգացման վրա, և պահանջվել է ջերմոց մտնող օդի որոշակի լրացուցիչ ֆիզիկաքիմիական բուժում:
Արտերկրում խոստումնալից LSS-ի ստեղծմանն ուղղված աշխատանքներն առավել ինտենսիվ իրականացվում են ԱՄՆ-ում։ Հետազոտությունն իրականացվում է երեք ուղղություններով՝ տեսական (կառուցվածքի, կազմի և հաշվարկային բնութագրերի որոշում), փորձարարական գրունտի (առանձին կենսաբանական միավորների փորձարկում) և փորձարարական թռիչք (կենսաբանական փորձերի պատրաստում և անցկացում օդաչուավոր տիեզերանավերի վրա): ՆԱՍԱ-ի կենտրոններն ու ընկերությունները, որոնք նրանց համար տիեզերանավեր և համակարգեր են մշակում, զբաղվում են կենսաբանական LSS ստեղծելու խնդրով։ Համալսարանները ներգրավված են բազմաթիվ հեռանկարային ուսումնասիրություններում: ՆԱՍԱ-ում ստեղծվել է կենսահամակարգերի բաժին, որը համակարգում է վերահսկվող բիոտեխնիկական LSS-ի ստեղծման ծրագրի աշխատանքները։
ԱՄՆ-ում «Բիոսֆերա-2» կոչվող վիթխարի արհեստական կառույցի ստեղծման նախագիծը մեծ հետաքրքրություն է առաջացրել բնապահպանության մասնագետների շրջանում։ Ապակու, պողպատի և բետոնի այս կառուցվածքը 150,000 մ 3 ամբողջությամբ կնքված ծավալ է և ընդգրկում է 10,000 մ 2 տարածք: Ամբողջ ծավալը բաժանված է լայնածավալ բաժանմունքների, որոնցում ձևավորվում են Երկրի տարբեր կլիմայական գոտիների ֆիզիկական մոդելներ, այդ թվում՝ արևադարձային անտառ, արևադարձային սավաննա, ծովածոց, օվկիանոսի ծանծաղ և խորջրյա գոտիներ, անապատ և այլն։ Biosphere-2-ում տեղակայված են նաև փորձարկողների, լաբորատորիաների, արտադրամասերի, գյուղատնտեսական ջերմոցների և ձկնաբուծական լճակների բնակելի տարածքները, թափոնների վերամշակման համակարգերը և մարդու կյանքի համար անհրաժեշտ այլ սպասարկման համակարգեր և տեխնիկական միջոցներ: Biosphere-2-ի բաժանմունքների ապակե առաստաղներն ու պատերը պետք է ապահովեն ճառագայթային արևային էներգիայի հոսքը նրա բնակիչներին, որոնց թվում կլինեն ութ կամավոր փորձարկողներ առաջին երկու տարում: Նրանք ստիպված կլինեն ապացուցել ակտիվ կյանքի և գործունեության հնարավորությունը մեկուսացված պայմաններում՝ նյութերի ներքին կենսոլորտային շրջանառության հիման վրա։
Էկոտեխնիկայի ինստիտուտը, որը ղեկավարել է Biosphere-2-ի ստեղծումը 1986 թվականին, նախատեսում է ավարտել դրա շինարարությունը այս տարի: Ծրագրի իրականացմանը միացել են բազմաթիվ հեղինակավոր գիտնականներ և տեխնիկական մասնագետներ։
Չնայած աշխատանքների զգալի արժեքին (առնվազն 30 մլն դոլար), ծրագրի իրականացումը հնարավորություն կտա իրականացնել եզակի. Գիտական հետազոտությունէկոլոգիայի և Երկրի կենսոլորտի բնագավառում որոշել «Կենսոլորտ-2»-ի առանձին տարրերի օգտագործման հնարավորությունը. տարբեր արդյունաբերություններտնտեսություն (ջրի, օդի և սննդի կենսաբանական մաքրում և վերականգնում)։ «Նման կառույցներն անհրաժեշտ կլինեն արտաքին տիեզերքում բնակավայրեր ստեղծելու և, հավանաբար, Երկրի վրա կենդանի էակների որոշակի տեսակների պահպանման համար», - ասում է ամերիկացի տիեզերագնաց Ռ. Շվեյքարտը:
Վերոնշյալ փորձերի գործնական նշանակությունը կայանում է ոչ միայն փակ տիեզերական էկոհամակարգերի, այդ թվում՝ մարդկանց ստեղծման որոշակի խնդիրների լուծման մեջ։ Այս փորձերի արդյունքները ոչ պակաս կարևոր են էկոլոգիայի օրենքների և էկոլոգիական ծայրահեղ պայմաններին մարդու հարմարվելու կենսաբժշկական հիմքերը հասկանալու, ինտենսիվ մշակման ռեժիմներում կենսաբանական օբյեկտների ներուժը պարզաբանելու, մարդու կարիքները բավարարելու համար անթափոն և էկոլոգիապես մաքուր տեխնոլոգիաների մշակման համար: արհեստական միջավայրում բարձրորակ սննդի, ջրի և օդի համար, մեկուսացված բնակելի կառույցներ (ստորջրյա բնակավայրեր, բևեռային կայաններ, երկրաբանների բնակավայրեր Հեռավոր հյուսիսում, պաշտպանական կառույցներ և այլն):
Ապագայում կարելի է պատկերացնել առանց թափոնների և էկոլոգիապես մաքուր քաղաքներ։ Օրինակ, Համակարգային վերլուծության միջազգային ինստիտուտի տնօրեն Ք.Մարկետին կարծում է. «Մեր քաղաքակրթությունը կկարողանա գոյատևել խաղաղ, և, առավել ևս, ավելի լավ պայմաններում, քան ներկայիս պայմանները, փակվելով կղզու քաղաքներում, որոնք լիովին ինքնուրույն են: -բավարար է, կախված չէ բնության շրջադարձից, չունի բնական հումքի կարիք, ոչ էլ բնական էներգիայով և երաշխավորված է աղտոտումից»: Հավելենք, որ դրա համար պահանջվում է միայն մեկ պայմանի կատարում՝ համայն մարդկության ջանքերի միավորում Երկրի վրա և տիեզերքում խաղաղ ստեղծագործական աշխատանքում։
ԵԶՐԱԿԱՑՈՒԹՅՈՒՆ
Խոշոր արհեստական էկոհամակարգերի, այդ թվում՝ մարդու ստեղծման խնդրի հաջող լուծումը, հիմնված նյութերի ամբողջությամբ կամ մասնակի փակ կենսաբանական ցիկլի վրա, մեծ նշանակություն ունի ոչ միայն տիեզերագնացության հետագա առաջընթացի համար։ Մի դարաշրջանում, երբ «նման սարսափելի պարզությամբ տեսանք, որ երկրորդ ճակատը՝ էկոլոգիական ճակատը, մոտենում է միջուկային և տիեզերական սպառնալիքի ճակատին և հավասարվում է դրան» (արտաքին գործերի նախարարի ելույթից. ԽՍՀՄ Է. Ա. Շևարդնաձեն ՄԱԿ-ի Գլխավոր ասամբլեայի 43-րդ նստաշրջանում), մոտեցող էկոլոգիական ճգնաժամից դուրս գալու իրական ուղիներից մեկը կարող է լինել գործնականում անթափոն և էկոլոգիապես մաքուր ինտենսիվ ագրոարդյունաբերական տեխնոլոգիաների ստեղծման ճանապարհը, որը պետք է լինի. հիմնված նյութերի կենսաբանական ցիկլի և արևային էներգիայի առավել արդյունավետ օգտագործման վրա։
Սա սկզբունքորեն նոր գիտատեխնիկական խնդիր է, որի լուծման արդյունքները կարող են մեծ նշանակություն ունենալ շրջակա միջավայրի պաշտպանության և պահպանման, նոր ինտենսիվ և թափոններից զերծ բիոտեխնոլոգիաների մշակման և համատարած օգտագործման, ինքնավար ավտոմատացված տեխնոլոգիաների ստեղծման համար։ և սննդամթերքի կենսազանգվածի արտադրության ռոբոտային համալիրներ և ժամանակակից բարձր գիտատեխնիկական մակարդակով պարենային ծրագրի լուծում։ Տիեզերականն անբաժանելի է երկրայինից, հետևաբար նույնիսկ այսօր տիեզերական ծրագրերի արդյունքները տալիս են զգալի տնտեսական և սոցիալական ազդեցություն. տարբեր ոլորտներԱզգային տնտեսություն.
Տիեզերքը ծառայում է և պետք է ծառայի մարդկանց։
ԳՐԱԿԱՆՈՒԹՅՈՒՆ
Բլինկին Ս. Ա., Ռուդնիցկայա Տ. Վ.Ֆիտոնսիդները մեր շուրջը. - Մ.: Գիտելիք, 1981:
Գազենկո Օ.Գ., Պեստով Ի.Դ., Մակարով Վ.Ի.Մարդկությունը և տիեզերքը. - Մ.: Նաուկա, 1987:
Dadykin V.P. Տիեզերական մշակաբույսերի արտադրություն. - Մ.: Գիտելիք, 1968:
Դաժո Ռ. Էկոլոգիայի հիմունքները. - Մ.: Առաջընթաց, 1975:
Փակ համակարգ՝ մարդ՝ բարձրագույն բույսեր (չորսամսյա փորձ) / Էդ. Գ.Մ.Լիսովսկի. - Նովոսիբիրսկ-Նաուկա, 1979 թ.
Տիեզերագնացություն. Հանրագիտարան. / Էդ. V. P. Glushko - M .: Խորհրդային հանրագիտարան, 1985.
Lapo A. V. Անցած կենսոլորտների հետքեր. - Մ.: Գիտելիք, 1987:
Նիչիպորովիչ Ա.Ա.կանաչ տերևների արդյունավետությունը. - Մ.: Գիտելիք 1964:
Տիեզերական կենսաբանության և բժշկության հիմունքներ. / Էդ. O G Gazenko (ԽՍՀՄ) և M. Calvin (ԱՄՆ): - T. 3 - M .: Nauka, 1975:
Պլոտնիկով Վ.Վ. Էկոլոգիայի խաչմերուկում. - Մ.: Միտք, 1985
Sytnik K. M., Brion A. V., Gordetsky A. V.Կենսոլորտ, էկոլոգիա, բնության պահպանություն։ - Կիև. Նաուկովա Դումկա, 1987 թ.
Փորձարարական էկոլոգիական համակարգեր, ներառյալ մարդը / Ed. Վ.Ն.Չերնիգովսկի. - Մ.: Նաուկա, 1975
Յազդովսկի V. I. Արհեստական կենսոլորտ. - Մ.: Նաուկա, 1976
Դիմում
ՏԻԵԶԵՐԱԿԱՆ ԶԲՈՍԱՇՐՋՈՒԹՅՈՒՆ
Վ.Պ.ՄԻԽԱՅԼՈՎ
60-ականներին ամենուր սկսված զբոսաշրջային բումի համատեքստում փորձագետները ուշադրություն են հրավիրել զբոսաշրջության նպատակով տիեզերք ճանապարհորդելու հնարավորության վրա։
Տիեզերական տուրիզմը զարգանում է երկու ուղղությամբ. Դրանցից մեկը զուտ երկրային է՝ առանց տիեզերք թռիչքների: Զբոսաշրջիկները այցելում են ցամաքային օբյեկտներ՝ տիեզերանավեր, թռիչքների կառավարման կենտրոններ, «աստղային» քաղաքներ, տիեզերական տեխնոլոգիայի տարրերի մշակման և արտադրության ձեռնարկություններ, ներկա են և դիտում թռչող տիեզերանավերի և արձակման մեքենաների արձակումը։
Երկրային տիեզերական զբոսաշրջությունը սկսվեց 1966 թվականի հուլիսին, երբ կազմակերպվեցին առաջին ավտոբուսային շրջագայությունները Քենեդի հրվանդանի ՆԱՍԱ-ի արձակման վայրերում: 1970-ականների սկզբին ավտոբուսներով զբոսաշրջիկները այցելեցին թիվ 39 համալիրի տարածքը, որտեղից տիեզերագնացները թռչելիս Լուսին թռչելիս, ուղղահայաց հավաքման շենքը (ավելի քան 100 մ բարձրությամբ անգար), որտեղ հավաքվել էր Saturn-V հրթիռային մեքենան և փորձարկվել է, և տիեզերանավը տեղակայվել է «Ապոլոն» տիեզերանավը, եզակի թրթուրային շասսիի կայանատեղին, որն ուղարկում է արձակող մեքենան մեկնարկային հարթակ, և շատ ավելին: Հատուկ կինոթատրոնում նրանք դիտում էին տիեզերական իրադարձությունների մասին լուրեր: Այն ժամանակ ամռանը օրական մինչև 6-7 հազար զբոսաշրջիկ էր նման էքսկուրսիա անում, իսկ սեզոնից դուրս՝ մոտ 2 հազար զբոսաշրջիկ, անկազմակերպ զբոսաշրջիկները այցելուների հոսքն ավելացրել են մոտ 20-25 տոկոսով։
Հենց սկզբից նման էքսկուրսիաները լայն տարածում են գտել։ Արդեն 1971 թվականին գրանցվեց նրանց չորս միլիոներորդ մասնակիցը։ Որոշ արձակումների ժամանակ (օրինակ՝ դեպի Լուսին) զբոսաշրջիկների թիվը հասնում էր հարյուր հազարի։
Մեկ այլ ուղղություն է ուղիղ տիեզերական զբոսաշրջությունը։ Թեեւ այսօր այն գտնվում է սաղմնային վիճակում, սակայն դրա հեռանկարները լայն են: Բացի զուտ տուրիստական ասպեկտից, այստեղ պետք է նկատի ունենալ ռազմավարական և տնտեսական ասպեկտները։
Ռազմավարական ասպեկտը մարդկության հնարավոր մասնակի տեղակայումն է արեգակնային համակարգում։ Իհարկե, սա հեռավոր ապագայի հարց է։ Կարգավորումը տեղի կունենա հարյուրավոր տարիների և հազարամյակների ընթացքում: Մարդը պետք է վարժվի տիեզերքում ապրելուն, հաստատվի դրանում, որոշակի փորձ կուտակի, եթե, իհարկե, որևէ երկրային կամ տիեզերական կատակլիզմ տեղի չունենա, երբ այդ գործընթացը պետք է արագացնել։ Իսկ տիեզերական զբոսաշրջությունը լավ մոդել է այս գործընթացի մշակման համար: Մյուս կողմից, զբոսաշրջային ճամփորդությունների ընթացքում կուտակված տիեզերքում մարդու կյանքի ապահովման փորձը, սարքավորումներին ծանոթությունը, տիեզերքում կենսապահովման սարքերը թույլ կտան մարդուն ավելի հաջողությամբ ապրել և աշխատել Երկրի վրա շրջակա միջավայրի դեգրադացիայի պայմաններում, օգտագործել տիեզերքը «հիմնավորված»: «Տեխնիկական միջոցներ և համակարգեր.
Տիեզերական զբոսաշրջության տնտեսական կողմը նույնպես շատ կարևոր է տիեզերագնացության համար։ Որոշ փորձագետներ տիեզերական զբոսաշրջությունը, որը ուղղված է տիեզերական զբոսաշրջիկների անձնական միջոցների օգտագործմանը, տեսնում են որպես տիեզերական ծրագրերի ֆինանսավորման զգալի աղբյուր: Նրանց կարծիքով, տիեզերական զբոսաշրջության արդյունքում բեռների հոսքը դեպի տիեզերք 100 անգամ (ինչն իրատեսական է), համեմատած ներկայիսի հետ, կնվազեցնի 100-200 միավոր բեռի արձակման միավորի արժեքը: անգամ ամբողջ տիեզերագնացության համար՝ որպես ամբողջություն՝ առանց լրացուցիչ պետական ներդրումներ ներգրավելու:
Փորձագետների կարծիքով՝ զբոսաշրջության վրա մարդկության տարեկան ծախսն արտահայտված է մոտ 200 միլիարդ ֆունտ ստեռլինգի չափով։ Արվեստ. Առաջիկա տասնամյակներում տիեզերական զբոսաշրջությունը կարող է կազմել այս ցուցանիշի 5%-ը, այսինքն՝ 10 միլիարդ ֆունտ ստեռլինգ։ Արվեստ. Ենթադրվում է, որ եթե տիեզերական շրջագայության արժեքը օպտիմալ հավասարակշռված լինի, և միևնույն ժամանակ ապահովվի թռիչքի բավականին բարձր անվտանգություն (համեմատելի գոնե ժամանակակից մարդատար ինքնաթիռի թռիչքների անվտանգության մակարդակի հետ), ապա մոտ 100 միլիոն մարդ ցանկություն հայտնել առաջիկա տասնամյակների ընթացքում տիեզերական ուղևորություն կատարել։ Ըստ այլ գնահատականների՝ մինչև 2025 թվականը տիեզերական զբոսաշրջիկների հոսքը տարեկան կկազմի 100 հազար մարդ, իսկ հաջորդ 50 տարվա ընթացքում տիեզերքում գտնվողների թիվը կհասնի մոտ 120 միլիոն մարդու։
Որքա՞ն կարող է արժենալ տիեզերական շրջագայությունը այս օրերին: Եկեք գնահատենք տուր փաթեթի վերին սահմանը։ ԽՍՀՄ-ում տիեզերագնացների պատրաստումը կազմում է մոտ 1 միլիոն ռուբլի, սերիական արձակման մեքենան՝ 2–3 միլիոն ռուբլի, իսկ երկտեղանոց տիեզերանավը՝ 7–8 միլիոն ռուբլի։ Այսպիսով, «երկուսի համար թռիչքը» կկազմի մոտավորապես 11-13 միլիոն ռուբլի՝ չհաշված այսպես կոչված վերգետնյա աջակցությունը։ Այս ցուցանիշը կարող է զգալիորեն կրճատվել, եթե տիեզերանավն իրականացվեր զուտ տուրիստական տարբերակով. չլցնել այն բարդ գիտական սարքավորումներով, դրանով իսկ ավելացնելով ուղևորների թիվը, նախապատրաստել նրանց թռիչքին ոչ թե տիեզերագնացների ծրագրի, այլ համաձայն ավելի պարզ և այլն: Հետաքրքիր կլիներ ավելի ճշգրիտ որոշել շրջագայության արժեքը, բայց դա պետք է արվի: հրթիռային և տիեզերական տեխնոլոգիաների ոլորտի տնտեսագետներ։
Տիեզերք զբոսաշրջային թռիչքի արժեքը նվազեցնելու այլ եղանակներ կան: Դրանցից մեկը հատուկ բազմակի օգտագործման զբոսաշրջային նավի ստեղծումն է։ Լավատեսները կարծում են, որ տիեզերական թռիչքի արժեքը տրանսպորտային նավերերկրորդ և երրորդ սերունդները համարժեք կլինեն մարդատար ռեակտիվ ինքնաթիռով թռչելու արժեքին, որը կանխորոշելու է զանգվածային տիեզերական զբոսաշրջությունը: Այնուամենայնիվ, փորձագետները ենթադրում են, որ առաջին զբոսաշրջիկների համար շրջագայության արժեքը կկազմի մոտ 1 միլիոն դոլար, հաջորդ տասնամյակներում այն արագորեն կնվազի և կհասնի $100 հազարի: Որպես օպտիմալ հագեցած տիեզերական զբոսաշրջային ենթակառուցվածք, ներառյալ տիեզերանավերի նավատորմը հասել է, հյուրանոցներ Երկրի և Լուսնի ուղեծրերում, զբոսաշրջային սարքավորումների ներկառուցված արտադրություն, անվտանգության միջոցառումների ուսուցում և այլն, զանգվածային զբոսաշրջության պայմաններում տուրի արժեքը կնվազի մինչև 2 հազար դոլար։ Սա նշանակում է, որ օգտակար բեռը արտաքին տիեզերք արձակելու արժեքը պետք է լինի ոչ ավելի, քան $20/կգ: Ներկայումս այս ցուցանիշը կազմում է 7-8 հազ.
Տիեզերական տուրիզմի ճանապարհին դեռ շատ դժվարություններ ու չլուծված խնդիրներ կան։ Այնուամենայնիվ, տիեզերական զբոսաշրջությունը 21-րդ հանգրվանի իրականություն է: Միևնույն ժամանակ, 260 մարդ աշխարհի տասը երկրներից արդեն գումար է ներդրել ամերիկյան կազմակերպություններից մեկին, որն այս ուղղությամբ սկսել է աշխատել տիեզերական զբոսաշրջային թռիչքի մշակման և իրականացման համար։ Ամերիկյան որոշ տուրիստական գործակալություններ սկսել են Երկիր-Լուսին զբոսաշրջային առաջին թռիչքի տոմսերի վաճառքը։ Մեկնման ամսաթիվը բաց է: Տոմսի վրա կդրվի, ինչպես ասում են, 20-30 տարի հետո։
Սակայն ամերիկացիներն այստեղ առաջինը չեն։ 1927 թվականին Մոսկվայում Տվերսկայա փողոցում տեղի ունեցավ աշխարհում առաջին տիեզերանավերի միջազգային ցուցահանդեսը։ Այն կազմել է նրանց ցուցակները, ովքեր ցանկանում են թռչել դեպի Լուսին կամ Մարս: Ցանկացողները շատ էին։ Գուցե նրանցից մեկը դեռ չի կորցրել տիեզերք առաջին տուրիստական ճանապարհորդության մեկնելու հույսը։
ՏԻԵԶԵՐՔԻ ՔՐՈՆԻԿԱ*
* Շարունակություն (տես թիվ 3, 1989): Տարբեր տեղեկատվական գործակալությունների և պարբերականների նյութերի հիման վրա տվյալներ են տրվում 1989 թվականի նոյեմբերի 15-ից սկսած Երկրի որոշ արհեստական արբանյակների (AES) արձակման մասին: AES «Cosmos»-ի արձակումները գրանցված չեն: Դրանց մասին պարբերաբար հաղորդում է, օրինակ, «Priroda» ամսագիրը, նոսրացնում և ուղարկում հետաքրքրված ընթերցողներին։ Առանձին հավելված նվիրված է օդաչուավոր տիեզերական թռիչքներին:
1988թ.-ի ՆՈՅԵՄԲԵՐԻ 15-ին Խորհրդային Միությունում առաջին անգամ իրականացվել է Energia ունիվերսալ հրթիռային և տիեզերական տրանսպորտի համակարգի փորձնական արձակում Բուրան բազմակի օգտագործման տիեզերանավով։ Ավարտելով երկու ուղեծրով անօդաչու թռիչք՝ Բուրան ուղեծրային տիեզերանավը հաջողությամբ վայրէջք կատարեց ավտոմատ ռեժիմով Բայկոնուր տիեզերակայանի թռիչքուղու վրա: «Բուրան» նավը կառուցվել է անպոչ ինքնաթիռի սխեմայով, փոփոխական ավլման դելտա թևով: Մթնոլորտում կառավարվող վայրէջք կատարելու ունակություն՝ մինչև 2000 կմ կողային մանևրով։ Նավի երկարությունը 36,4 մ է, թեւերի բացվածքը՝ մոտ 24 մ, շասսիի վրա կանգնած նավի բարձրությունը՝ ավելի քան 16 մ, արձակման քաշը՝ ավելի քան 100 տոննա, որից 14 տոննան վառելիք է։ Նրա բեռնախցիկը կարող է տեղավորել մինչև 30 տոննա ծանրաբեռնվածություն:Աղեղի խցիկում ներկառուցված է 70 մ 3-ից ավելի ծավալ ունեցող անձնակազմի և սարքավորումների ճնշված խցիկ: Հիմնական շարժիչ համակարգը գտնվում է նավի պոչի հատվածում, մանևրելու համար նախատեսված շարժիչների երկու խումբ՝ պոչի հատվածի վերջում և կորպուսի դիմաց։ Ջերմային պաշտպանիչ ծածկույթը, որը բաղկացած է գրեթե 40,000 անհատական պրոֆիլային սալիկներից, պատրաստված է հատուկ նյութերից՝ բարձր ջերմաստիճանի քվարցից և օրգանական մանրաթելերից, ինչպես նաև ածխածնի վրա հիմնված նյութից։ Բուրան բազմակի օգտագործման տիեզերանավի առաջին թռիչքը որակապես նոր փուլ է բացում խորհրդային տիեզերական հետազոտությունների ծրագրում։
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 10-ին «Պրոտոն» մեկնարկային մեքենան ուղեծիր դուրս բերեց խորհրդային հաջորդ (19-րդ) հեռուստատեսային հեռարձակման արբանյակը «Էկրան»: Արձակվել է գեոստացիոնար ուղեծիր 99° արևելյան ուղղությամբ։ (միջազգային գրանցման ինդեքս «Stationary T»), այս արբանյակները օգտագործվում են հեռուստատեսային հաղորդումներ դեցիմետրային ալիքի երկարության տիրույթում դեպի Ուրալի և Սիբիրի շրջաններ կոլեկտիվ օգտագործման համար բաժանորդային ընդունիչներ փոխանցելու համար:
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 11-ին Ֆրանսիական Գվիանայի Կուրու տիեզերակայանից արևմտաեվրոպական Ariane-4 արձակման մեքենայի օգնությամբ գեոստացիոնար ուղեծիր են արձակվել երկու կապի արբանյակներ՝ անգլիական Skynet-4B և Astra-1, որոնք պատկանում են Լյուքսեմբուրգին: SES կոնսորցիում. Astra-1 արբանյակը նախատեսված է հեռուստատեսային հաղորդումների վերահեռարձակման համար Արևմտյան Եվրոպայի երկրների տեղական բաշխման կենտրոններ։ Արբանյակն ունի միջին հզորության 16 տրանսպոնդեր, որոնց մեծ մասը վարձակալված է British Telecom-ի կողմից։ «Աստրա-1» արբանյակի գնահատված կանգառը 19,2 ° Վ. ե) Սկզբում բրիտանական արբանյակը պետք է արձակվեր ամերիկյան տիեզերական մաքոքի օգնությամբ։ Այնուամենայնիվ, 1986 թվականի հունվարին տեղի ունեցած Չելենջերի վթարը խախտեց այս պլանները, և որոշվեց գործարկել Arian արձակման մեքենան: Երկու արբանյակների արձակումն իրականացվել է Arian-4 հրթիռային մեքենայով՝ հագեցած երկու պինդ շարժիչով և երկու հեղուկ խթանիչներով։ Aianspace կոնսորցիումը պոտենցիալ սպառողներին հայտարարեց, որ հրթիռի այս մոդելը կարող է 36000 կմ գագաթնակետ ունեցող ուղեծիր հասցնել 3,7 տոննա ծանրաբեռնվածություն: Այս տարբերակում Ariane-4-ն օգտագործվում է երկրորդ անգամ: Այս կոնֆիգուրացիայի մեջ մեկնարկային մեքենայի առաջին արձակումը փորձնական էր: Այնուհետև 1988 թվականին նրա օգնությամբ ուղեծիր դուրս բերվեցին երեք արբանյակներ՝ արևմտաեվրոպական օդերևութաբանական Meteosat-3 և սիրողական ռադիո Amsat-3, ինչպես նաև ամերիկյան կապի Panamsat-1:
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 22-ին ԽՍՀՄ-ում Molniya հրթիռային մեքենան արձակվեց խիստ էլիպսաձև ուղեծիր՝ 39,042 կմ գագաթնակետային բարձրությամբ Հյուսիսային կիսագնդում, որպեսզի ապահովի հեռահար հեռախոսային և հեռագրական ռադիոկապի համակարգի աշխատանքը և հեռուստատեսային հաղորդումների փոխանցում Orbit համակարգով։
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 23-ին ՉԺՀ-ի 24-րդ արբանյակը արձակվեց ՉԺՀ-ի Սիչանգ տիեզերակայանից՝ Long March-3 արձակման մեքենայի օգնությամբ։ Այն չորրորդ չինական կապի արբանյակն է, որը արձակվել է գեոստացիոնար ուղեծիր: Արբանյակի գործարկումը կավարտի բոլոր ազգային հեռուստահաղորդումների տեղափոխումը արբանյակային համակարգի միջոցով վերահեռարձակման։ Արհեստական արբանյակի արձակմանը ներկա է եղել Չինաստանի Ժողովրդական Հանրապետության Պետական խորհրդի վարչապետ Լի Պենը։
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 25-ին ԽՍՀՄ-ում «Սոյուզ» հրթիռային մեքենան ուղեծիր դուրս բերեց «Պրոգրես-39» ավտոմատ բեռնատար տիեզերանավը, որը նախատեսված էր խորհրդային Միր ուղեծրային կայանի մատակարարման համար: Նավը կայարանում նավահանգիստ է եկել դեկտեմբերի 27-ին, այնտեղից դուրս է եկել 1989 թվականի փետրվարի 7-ին և նույն օրը մտել է մթնոլորտ և դադարեց գոյություն ունենալ։
1988 թվականի ԴԵԿՏԵՄԲԵՐԻ 28-ին ԽՍՀՄ-ում Molniya հրթիռային մեքենան արձակվեց խիստ էլիպսաձև ուղեծիր՝ 38870 կմ գագաթնակետային բարձրությամբ հաջորդ (75-րդ) Moliya-1 կապի արբանյակի հյուսիսային կիսագնդում։ Այս արբանյակը շահագործվում է որպես Խորհրդային Միությունում օգտագործվող արբանյակային համակարգի մաս՝ հեռախոսային և հեռագրական ռադիոհաղորդումների, ինչպես նաև Orbita համակարգի միջոցով հեռուստատեսային հաղորդումների փոխանցման համար:
1989 ԹՎԱԿԱՆԻ ՀՈՒՆՎԱՐԻ 26-ին ԽՍՀՄ-ում «Պրոտոն» հրթիռով արձակվեց կապի հաջորդ (17-րդ) արբանյակը՝ «Հորիզոնտ»։ Արձակվել է գեոստացիոնար ուղեծիր 53° արևելյան ուղղությամբ: նա ստացել է «Ստացիոնար-5» միջազգային գրանցման ինդեքսը։ Gorizont արբանյակն օգտագործվում է հեռուստատեսային հաղորդումներ փոխանցելու Orbita, Moskva և Intersputnik ցամաքային կայանների ցանցին, ինչպես նաև նավերի և օդանավերի հետ հաղորդակցվելու համար՝ օգտագործելով լրացուցիչ կրկնիչներ:
1989 թվականի ՀՈՒՆՎԱՐԻ 27-ին Ariane-2 հրթիռային մեքենան արձակվեց փոխանցման ուղեծիր Intelsat-5A արբանյակով (մոդել F-15)՝ միջազգային ITSO կոնսորցիումի արբանյակային կապի համաշխարհային առևտրային համակարգում օգտագործելու համար: Տեղափոխվել է գեոստացիոնար ուղեծիր 60° արլ. Արբանյակը կփոխարինի այնտեղ տեղակայված Intelsat-5A արբանյակին (մոդել F-12), որն արձակվել է 1985 թվականի սեպտեմբերին։
1989 թվականի ՓԵՏՐՎԱՐԻ 10-ին ԽՍՀՄ-ում «Սոյուզ» հրթիռային մեքենան գործարկեց «Պրոգրես-40» ավտոմատ բեռնատար տիեզերանավը, որը նախատեսված էր «Միր» խորհրդային ուղեծրային կայանի մատակարարման համար: Նավը կայարանին միացել է փետրվարի 12-ին, իսկ այնտեղից դուրս է եկել մարտի 3-ին։ Ապակապից հետո փորձ է արվել բաց տարածության մեջ երկու մեծ չափերի բազմաշերտ կառույցների տեղակայման վերաբերյալ, որոնք ծալված վիճակում էին Progress-40 տիեզերանավի արտաքին մակերեսին: Բորտ ավտոմատացման հրամանով այս կառույցները բացվեցին մեկ առ մեկ։ Նրանց տեղակայումն իրականացվել է ձևի հիշողության էֆեկտ ունեցող նյութից տարրերի օգտագործմամբ: Մարտի 5-ին նավի վրա միացվել է շարժիչ համակարգը։ Դանդաղեցման արդյունքում նավը մտել է մթնոլորտ և դադարեց գոյություն ունենալ։
ՓԵՏՐՎԱՐԻ 15, 1989 ԽՍՀՄ «Մոլնիա» արձակման մեքենան արձակվեց խիստ էլիպսաձև ուղեծիր՝ 38937 կմ գագաթնակետային բարձրությամբ հաջորդ (76-րդ) կապի արբանյակի «Մոլնիա-1»-ի հյուսիսային կիսագնդում։ Այս արբանյակը ներառված է արբանյակային համակարգում, որն օգտագործվում է Խորհրդային Միությունում՝ հեռախոսային և հեռագրական ռադիոհաղորդումների, ինչպես նաև Orbita համակարգի միջոցով հեռուստահաղորդումների փոխանցման համար։
ՄԱՐՏԻ 16-ին ԽՍՀՄ-ում «Սոյուզ» հրթիռը գործարկեց «Պրոգրես-41» ավտոմատ բեռնատար տիեզերանավը, որը նախատեսված էր «Միր» խորհրդային ուղեծրային կայանի մատակարարման համար: Նավը կայարանում նավահանգիստ է եկել մարտի 18-ին:
Օդաչու թռիչքների ժամանակագրություն 1
1 Շարունակություն (տե՛ս թիվ 3, 1989):
2 Փակագծերում նշված թվերը ցույց են տալիս տիեզերական թռիչքների քանակը, ներառյալ վերջինը:
3 Արշավ դեպի Միր կայարան։
«Միր» կայանի անձնակազմում մնացին 4 տիեզերագնացներ Ա.Վոլկովը և Ս.Կրիկալևը։ 1988 թվականի դեկտեմբերի 21-ին Ջ.-Լ. Կրետյենը, Վ.Տիտովը և Մ.Մանարովը Միր կայարանից վերադարձան երկիր՝ կատարելով տիեզերագնացության պատմության մեջ ամենաերկար 1 տարվա թռիչքը։
ԱՍՏՂԱԳԻՏԱԿԱՆ ԼՈՒՐԵՐ
ԹԵԼԵՐԸ ՀՐԱՇՔՆԵՐՈՒՄ
Մեր կարճ գրառումներում մենք արդեն նշել ենք Մեծ միավորման որոշ մոդելների տիեզերաբանական հետևանքներից մեկի՝ տիեզերական թելերի գոյության կանխատեսման մասին։ Սրանք միաչափ ընդլայնված կառուցվածքներ են՝ բարձր գծային զանգվածային խտությամբ (~ Ф 0 2, որտեղ Ф 0-ը ոչ զրոյական վակուումային միջին է) և ~1/Ф 0 հաստությամբ։
Մեծ միավորման բազմաթիվ իրատեսական մոդելների մեջ (քանի որ կան նաև ոչ իրատեսականներ), առավել հաջողակ են այն սխեմաները, որոնք ներառում են հայելային մասնիկներ, որոնք իրենց հատկություններով խիստ սիմետրիկ են համապատասխան սովորական մասնիկներին: Հայելի երկվորյակները ձեռք են բերում ոչ միայն նյութի մասնիկներ (էլեկտրոններ, քվարկներ), այլ նաև փոխազդեցության կրող մասնիկներ (ֆոտոններ, Վ- բոզոններ, գլյուոններ և այլն): Այս տեսակի սխեմաներում ամբողջական համաչափության խախտումը հանգեցնում է սովորական մասնիկներից հայելային մասնիկների անցմանը: Այս մոդելներում հայտնված թելերը կոչվում են Ալիս թելեր։ Դրանք «սովորական» տիեզերաբանական թելերից տարբերվում են հետևյալ լրացուցիչ հատկությամբ՝ թելի շուրջը պտտելը փոխում է օբյեկտի սպեկուլյարությունը։
Այս «հայելանման» հատկությունից հետևում է, որ սպեկուլյարության սահմանումն ինքնին հարաբերական է դառնում. եթե մակրոսկոպիկ օբյեկտը համարում ենք սովորական, երբ շրջում ենք ձախ կողմում գտնվող թելը, ապա պարզվում է, որ այն հայելային է, եթե թելը շրջվում է: աջ կողմում (կամ՝ հակառակը): Բացի այդ, էլեկտրամագնիսական ճառագայթումը, որը մեր կողմից ընկալվում է որպես նորմալ Ալիսի թելի ձախ կողմում, նրա աջ կողմում, արտացոլվելու է: Մեր սովորական էլեկտրամագնիսական ընդունիչները չեն կարողանա գրանցել այն:
Բայց այս ամենը տեսականորեն է: Կա՞ն արդյոք ալիսային թելերի դիտողական դրսևորումներ: Բոլոր այն հատկությունները, որոնք ունեն սովորական տիեզերական թելերը, ունեն նաև Ալիսի թելերը։ Բայց, ի տարբերություն առաջինի, Ալիսի թելերը պետք է փոխեն մասնիկների և լույսի ճառագայթների հարաբերական յուրահատկությունը իրենց էվոլյուցիայի ընթացքում: Հայելային մասնիկների առկայությունը հանգեցնում է նրան, որ աստղերը և, հավանաբար, գնդաձև կլաստերները պետք է ունենան նույն սպեկուլյարությունը, մինչդեռ գալակտիկաները և ավելի մեծ անհամասեռությունները (կլաստերներ, գերակումբեր) բաղկացած են հավասար թվով հայելային և սովորական մասնիկներից: Միևնույն ժամանակ, նրանց միջին բնութագրերը (սպեկտր, լուսավորություն, զանգվածի և արագության բաշխում և այլն) նույնն են։ Հետևաբար, եթե մենք չենք կարող գալակտիկան «լուծել» առանձին աստղերի, ապա մենք չենք կարող նույնիսկ նկատել Ալիսի թելի անցումը նրանց և գալակտիկայի միջև, քանի որ ինչպես հայելին, այնպես էլ սովորական լուսավորությունը և գալակտիկայի սպեկտրները լիովին համաչափ են:
Կարելի է փորձել հայտնաբերել Ալիսի թելի (ինչպես նաև, ի դեպ, ցանկացած բնույթի տիեզերական թելքի) դրսևորումը նրա կողմից առաջացած հարվածային ալիքում գազի փայլի ազդեցությամբ։ Վերջինս առաջանում է, երբ նյութը խաթարվում է թելի կոնաձև գրավիտացիոն դաշտից։ Ճիշտ է, դժվար է առանձնացնել գազի պայծառությունը թելքի հետևում գտնվող հարվածային ալիքում նման գազի ընդհանուր պայծառության ֆոնից: Նույնը վերաբերում է թելիկի ուղղությամբ մասունքային ճառագայթման ջերմաստիճանի խախտմանը: Ուստի ամենահեռանկարայինը, ըստ տեսաբանների, Ալիսի թելի շնորհիվ գրավիտացիոն ոսպնյակի ազդեցության որոնումն է։
ԱՐԴՅՈՔ ՄԻՇՏ ՄՇՏԱԿԱՆ Է:
Սա Նյուտոնի գրավիտացիոն հաստատունն է Գ. Կան բազմաթիվ տեսություններ, որոնք կանխատեսում են այն փոխելու անհրաժեշտությունը: Այնուամենայնիվ, ոչ միայն այն, այլ նաև այլ հիմնարար հաստատուններ. օրինակ, գերլարերի տեսության որոշ մոդելներում այդ հաստատունները պետք է փոխվեն Տիեզերքի տարիքի հետ (Տիեզերքի ընդլայնմամբ) Գ, օրինակ, պետք է նվազի):
Մինչ օրս կատարված փորձերից և ոչ մեկը անկայունության որևէ ապացույց չի ներկայացրել: Գ. Սահմանվել են միայն նման փոփոխության վերին սահմանները՝ տարեկան մոտ 10–11 մաս։ Վերջերս ամերիկացի գիտնականները հաստատել են այս գնահատականը՝ դիտարկելով կրկնակի ռադիոպուլսար:
Երկուական պուլսար PSR 1913+16, որը հայտնաբերվել է 1974 թվականին, բաղկացած է. նեյտրոնային աստղ, որը պտտվում է մեկ այլ կոմպակտ օբյեկտի շուրջ։ Պատահում է, որ նրա ուղեծրային շրջանի փոփոխության արագությունը հայտնի է զարմանալի բարձր ճշգրտությամբ։
Հարաբերականության ընդհանուր տեսությունը կանխատեսում է, որ նման երկուական համակարգը կարձակի գրավիտացիոն ալիքներ։ Այս դեպքում փոխվում է երկուական պուլսարի ուղեծրային ժամանակաշրջանը։ Դրա փոփոխության տեմպերը կանխատեսվում էին կայունության ենթադրությամբ Գ, լավ համամիտ է դիտարկվածի հետ։
Ամերիկացի գիտնականների դիտարկումները թույլ են տալիս գնահատել փոփոխականության սահմանը Գփոքր տարբերություն դիտարկումների և կանխատեսումների միջև ընդհանուր տեսությունհարաբերականություն։ Այս գնահատականը, ինչպես արդեն նշվեց, տալիս է տարեկան 10–11 մասի արժեք։ Այսպիսով, ամենայն հավանականությամբ Գերբեք չի փոխվում.
«ԼԱՅԹ ԷԽՈ» ՍՈՒՊԵՐՆՈՎԱ-87
Ավստրալացի և ամերիկացի աստղագետները հայտնաբերել են ինֆրակարմիր ճառագայթման բավականին մեծ աճ LMC-ի գերնոր աստղից: Ինքնին նման ճառագայթման փաստը առանձնահատուկ բան չէ։ Նրա պոռթկումն անհասկանալի է ու անսպասելի։
Առաջարկվել են մի քանի վարկածներ. Դրանցից մեկի համաձայն՝ պուլսարը «փայլում է»՝ «նստված» պայթած աստղի կողմից ցրված գազի մեջ (չնայած պուլսարի ճառագայթումը պետք է լինի ավելի կարճ ալիքի)։ Երկրորդ վարկածի համաձայն՝ պայթյունից առաջացած գազերը խտանում են պինդ մակրոմասնիկների մեջ, որոնք տաքանալիս արձակում են ինֆրակարմիր ճառագայթում։
Երրորդ վարկածը նույնպես «փոշոտ» է։ Պայթյունից հազարավոր և հազարավոր տարիներ առաջ սկզբնական աստղը կորցնում էր գազը, որը հավաքվել էր իր շուրջը: Փոշու թաղանթը գերնոր աստղի շուրջը ձգվել է գրեթե մեկ լուսային տարի, ինչքան ժամանակ է պահանջվել պայթող աստղի լույսից փոշու ամպին հասնելու համար: Տաքացած փոշին կրկին ճառագայթում է ինֆրակարմիր ճառագայթում, և ևս մեկ տարի է պահանջվում, որպեսզի ճառագայթումը հասնի ցամաքային դիտորդներին: Սա բացատրում է գերնոր աստղի պայթյունի գրանցումից մինչև ինֆրակարմիր պայթյունի հայտնաբերումը անցած ժամանակը:
ԱՆԿԱՌՎԱԾ ԶԱՆԳՎԱԾ
Եթե ժամանակակից տեսությունԱստղերի էվոլյուցիան ճշմարիտ է (և կարծես թե դրա մեջ կասկածելու պատճառ չկա), այնուհետև ցածր զանգված ունեցող աստղերը (Արեգակի զանգվածից փոքր զանգվածով) «բռնություն չունեն» իրենց կյանքը ավարտելու ձևով. մոլորակային միգամածություն - գազի լուսավոր ամպ, որի կենտրոնում գտնվում է սկզբնական աստղի մնացորդը:
Այնուամենայնիվ, բավականին երկար ժամանակ այս արգելքը առեղծվածային կերպով խախտվում էր. շատ դեպքերում մոլորակային միգամածության զանգվածը պարզվում էր, որ Արեգակի զանգվածից պակաս է: Անգլիացի և հոլանդացի աստղագետներն ուսումնասիրել են երեք պայծառ մոլորակային միգամածություններ (ավելի ճիշտ՝ նրանց թույլ լուսավոր պատյանները): Նրանց ստացած սպեկտրների օգնությամբ հաշվարկվել է թե՛ թաղանթի, թե՛ բուն միգամածության զանգվածը։ Զանգվածի դեֆիցիտի խնդիրը պարզ է դարձել. թաղանթում շատ ավելի շատ նյութ կա, քան բուն միգամածության մեջ: Սկզբում աստղերը՝ մոլորակային միգամածությունների «կազմակերպիչները», պետք է ավելի ծանր լինեն։ Բացակայող զանգվածը պատյանի մեջ է։
Բայց հետո նոր առեղծված առաջացավ. Միգամածության և պատյանի համար հաշվարկված գազի ջերմաստիճանները տարբերվում են. պարզվեց, որ պատյանը 2 անգամ ավելի տաք է, քան միգամածությունը: Թվում է, թե դա պետք է լինի հակառակը, քանի որ կենտրոնական աստղը պարտավոր է տաքացնել ծրարի գազը։ Այս պարադոքսը բացատրող ենթադրություններից մեկն այն է, որ կեղևի տաքացման էներգիան մատակարարվում է կենտրոնական աստղից փչող արագ «քամու» միջոցով։
ԶԳՈՒՇԱՑՈՒՄ - ՖԼԵՇ
Ամերիկյան SMM արբանյակը, որը նախատեսված է Արեգակն ուսումնասիրելու համար, կանխատեսել է նրա վաղաժամ «մահը»՝ ուղեծրից դուրս գալը։ Այս արբանյակից ստացված տվյալները ցույց են տալիս, որ, ըստ Օվկիանոսների և մթնոլորտի ազգային վարչության տվյալների, մենք առաջիկա չորս տարին կանցկացնենք աճող միջավայրում: արևային ակտիվություն. Հետագա բոլոր հետևանքներով՝ մագնիսական փոթորիկները, որոնք խանգարում են ռադիոկապի և նավիգացիան, խանգարում են ռադարների աշխատանքին, շատ որոշակի վտանգ են ներկայացնում՝ տիեզերանավերի անձնակազմերին, արբանյակների նուրբ էլեկտրոնային մասերի վնասմանը և այլն:
Արեգակնային բռնկումները արձակում են կոպիտ ուլտրամանուշակագույն ճառագայթում, որը տաքացնում է մթնոլորտի վերին մասը։ Արդյունքում նրա վերին (պայմանական) սահմանի բարձրությունը մեծանում է։ Մի խոսքով, մթնոլորտը «խաթարված է», որն առաջին հերթին արտացոլվում է ցածր ուղեծրերում գտնվող արբանյակներում։ Նրանց կյանքի տեւողությունը կրճատվում է։ Ժամանակին դա պատահեց ամերիկյան Skylab կայանի հետ, որը ժամանակից շուտ դուրս եկավ ուղեծրից: Նույն ճակատագիրը, ինչպես արդեն նշվեց, սպասում է SMM արբանյակին։
Արեգակնային ակտիվության ցիկլերը հայտնի են վաղուց, սակայն այդ երևույթների առաջացման գործընթացների բնույթը դեռևս լիովին պարզված չէ:
ՆՈՐ ՀԵՌԱՑՈՒՑԻՉՆԵՐ
Մաունա Կեա լեռը (4170 մ, Հավայան կղզիներ, ԱՄՆ) շուտով կդառնա աստղագիտական Մեքքա։ Բացի աստղադիտակներից, որոնք արդեն կան այս լեռան վրա տեղակայված աստղադիտարանում, նախագծվում են (և արդեն կառուցվում են) նոր, ավելի հզոր օպտիկական աստղադիտակներ։
Կալիֆորնիայի համալսարանը կառուցում է 10 մետրանոց աստղադիտակ, որը պետք է ավարտվի և տեղադրվի 1992 թվականին: Այն բաղկացած կլինի 36 վեցանկյուն խոնարհված հայելիներից՝ դասավորված երեք համակենտրոն օղակներով: Սեգմենտի հայելիների բոլոր ծայրերում տեղադրված էլեկտրոնային սենսորները համակարգչին կփոխանցեն իրենց ընթացիկ դիրքի և կողմնորոշման մասին տվյալները, որը հրամաններ կարձակի ակտիվ հայելային կրիչներին: Արդյունքում կոմպոզիտային մակերեսի և դրա ձևի շարունակականությունն ապահովվում է մեխանիկական տեղաշարժերի և քամու բեռների ազդեցության տակ։
Նույն Մաունա Կեայի վրա 1995 թվականին նախատեսվում է տեղադրել ճապոնացի գիտնականների կողմից մշակված 7,5 մետրանոց աստղադիտակ։ Այն կգտնվի ամերիկյանից ավելի քան հարյուր մետր հեռավորության վրա։ Այս «ծնեբեկը» կլինի ամենահզոր օպտիկական-ինտերֆերոմետրիկ համակարգը, որը թույլ կտա դիտել հսկայական հեռավորություններ, ուսումնասիրել քվազարները, բացահայտել նոր աստղեր ու գալակտիկաներ։
Ենթադրվում է, որ Հարավային աստղադիտարանում (Չիլի) չորս առանձին աստղադիտակներ (յուրաքանչյուրը 8 մ տրամագծով), որոնք միավորված են օպտիկամանրաթելային համակարգի միջոցով, կկառուցեն այս աստղադիտարանի համասեփականատերերը՝ Հարավային աստղադիտարանում (Չիլի): Առաջին հայելու (այսինքն՝ առաջին աստղադիտակի) շինարարությունը նախատեսվում է ավարտել մինչև 1994 թվականը, իսկ մնացած երեքը՝ մինչև 2000 թվականը։
ԻՆՉ Է ԳԱՍՈՒՄ ՈՐՏԵՂԻՑ
Ինչպես գիտեք, Մարսի մթնոլորտում ածխաթթու գազի բավականին բարձր խտություն կա: Այս գազը դուրս է գալիս տիեզերք, ուստի դրա մշտական կոնցենտրացիան պետք է պահպանվի ինչ-որ աղբյուրի կողմից:
Փորձագետները կարծում են, որ նման աղբյուր է Երկրի վրա հազվագյուտ հանքային սկապոլիտը (մեր մոլորակի վրա այն կիսաթանկարժեք քար է, որը պարունակում է, բացի ածխածնից, սիլիցիում, թթվածին, նաև նատրիում, կալցիում, քլոր, ծծումբ, ջրածին), որը կարող է կուտակել: մեծ քանակությամբ ածխաթթու գազ՝ որպես նրա բյուրեղային կառուցվածքի մաս (կարբոնատ)։ Մարսի վրա կան բազմաթիվ սկապոլիտներ:
Այսպիսով, էկոհամակարգում մենք տեսնում ենք կյանքի համայնքի փոխազդեցությունը, որը բաղկացած է բազմաթիվ օրգանիզմներից, այս համայնքի վրա գործող բնորոշ բնապահպանական գործոնների հետ: Էկոհամակարգերը սովորաբար դասակարգվում են ըստ շրջակա միջավայրի ամենակարևոր գործոնների: Այսպիսով, նրանք խոսում են ծովային, ցամաքային կամ ցամաքային, առափնյա կամ առափնյա, լճային կամ լիմնիկ էկոհամակարգերի մասին և այլն: Ինչպե՞ս է կառուցված էկոհամակարգը:
Այն սովորաբար բաղկացած է չորս հիմնական տարրերից.
1. Ոչ կենդանի (աբիոտիկ) միջավայր. Դրանք են ջուրը, հանքանյութերը, գազերը, ինչպես նաև ոչ կենդանի օրգանական նյութերև հումուս:
2. Պրոդյուսերներ (արտադրողներ): Դրանք ներառում են կենդանի էակներ, որոնք ընդունակ են օրգանական նյութեր կառուցել շրջակա միջավայրի անօրգանական նյութերից: Այս աշխատանքն իրականացնում են հիմնականում կանաչ բույսերը, որոնք արեգակնային էներգիայի օգնությամբ օրգանական միացություններ են արտադրում ածխաթթու գազից, ջրից և հանքանյութերից։ Այս գործընթացը կոչվում է ֆոտոսինթեզ: Դրանով արտազատվում է թթվածին (O 2): Բույսերի արտադրած օրգանական նյութերն օգտագործվում են կենդանիների և մարդկանց սննդի համար, թթվածինը` շնչառության համար:
3. Սպառողներ (սպառողներ): Նրանք օգտագործում են բուսական արտադրանք: Օրգանիզմները, որոնք սնվում են միայն բույսերով, կոչվում են առաջին կարգի սպառողներ։ Կենդանիները, որոնք ուտում են միայն (կամ հիմնականում) միս, կոչվում են երկրորդ կարգի սպառողներ:
4. Reducers (destructors, decomposers). Օրգանիզմների այս խումբը քայքայում է մեռած արարածների մնացորդները, ինչպիսիք են բույսերի մնացորդները կամ կենդանիների դիակները, դրանք նորից վերածելով հումքի՝ ջրի, հանքային նյութերի, CO 2, որը հարմար է արտադրողների համար՝ վերածելով այն բաղադրիչների կրկին օրգանական նյութերի:
Քայքայողները շատ որդերն են, միջատների թրթուրները և հողի այլ մանր օրգանիզմները։ Բակտերիաները, սնկերը և այլ միկրոօրգանիզմները, որոնք կենդանի նյութը վերածում են հանքային նյութերի, կոչվում են հանքանյութեր:
Էկոհամակարգը կարող է լինել նաև արհեստական։ Արհեստական էկոհամակարգի օրինակ, որը բնականների համեմատ չափազանց պարզեցված և թերի է, տիեզերանավն է: Նրա օդաչուն ստիպված է երկար ժամանակ ապրել նավի փակ տարածքում՝ բավարարվելով սննդի, թթվածնի և էներգիայի սահմանափակ պաշարներով։ Միաժամանակ, հնարավորության դեպքում ցանկալի է վերականգնել և վերօգտագործել նյութի և թափոնների ծախսված պաշարները։ Դրա համար տիեզերանավում հատկացված են վերականգնման հատուկ ստորաբաժանումներ, իսկ վերջերս փորձեր են իրականացվել կենդանի օրգանիզմների (բույսերի և կենդանիների) հետ, որոնք պետք է մասնակցեն տիեզերագնացների թափոնների վերամշակմանը` օգտագործելով արևի լույսի էներգիան։
Համեմատենք տիեզերանավի արհեստական էկոհամակարգը ցանկացած բնականի հետ, օրինակ՝ լճակի էկոհամակարգի։ Դիտարկումները ցույց են տալիս, որ այս բիոտոպում օրգանիզմների թիվը, սեզոնային որոշ տատանումներով, հիմնականում անփոփոխ է մնում: Նման էկոհամակարգը կոչվում է կայուն։ Հավասարակշռությունը պահպանվում է մինչև արտաքին գործոնների փոփոխությունը: Հիմնականներն են ջրի ներհոսքն ու արտահոսքը, տարբեր սննդանյութերի մատակարարումը, արևի ճառագայթումը։
Լճակի էկոհամակարգում ապրում են տարբեր օրգանիզմներ։ Այսպիսով, արհեստական ջրամբարի ստեղծումից հետո այն աստիճանաբար բնակեցվում է բակտերիաներով, պլանկտոններով, ապա ձկներով, բարձր բույսերով։ Երբ զարգացումը հասել է որոշակի գագաթնակետին, և արտաքին ազդեցությունները երկար ժամանակ մնում են անփոփոխ (մի կողմից ջրի, նյութերի, ճառագայթման ներհոսք, մյուս կողմից՝ արտահոսք կամ գոլորշիացում, նյութերի հեռացում և էներգիայի արտահոսք. ), լճակի էկոհամակարգը կայունանում է։ Հավասարակշռություն է հաստատվում կենդանի էակների միջև։
Ինչպես պարզեցված տիեզերանավերի արհեստական էկոհամակարգը, լճակի էկոհամակարգն ի վիճակի է ինքնապահպանման: Անսահմանափակ աճը խոչընդոտվում է մի կողմից արտադրող բույսերի և մյուս կողմից սպառող և քայքայվող կենդանիների և բույսերի փոխազդեցության պատճառով:
Սպառողները կարող են վերարտադրվել միայն այնքան ժամանակ, քանի դեռ չեն չարաշահել առկա սննդանյութերի մատակարարումը: Եթե չափից դուրս շատանան, ապա դրանց քանակի աճն ինքնըստինքյան կդադարի, քանի որ նրանք չեն ունենա բավարար սնունդ։ Արտադրողներն իրենց հերթին պահանջում են հանքանյութերի մշտական մատակարարում: Reducers կամ destructors-ը քայքայում են օրգանական նյութերը և դրանով իսկ մեծացնում հանքային նյութերի մատակարարումը: Նրանք նորից վերամշակում են թափոնները։ Եվ ցիկլը նորից սկսվում է. բույսերը (արտադրողները) կլանում են այդ հանքանյութերը և արևային էներգիայի օգնությամբ նորից արտադրում դրանցից էներգիայով հարուստ սննդանյութեր։
Բնությունը գործում է ամենաբարձր աստիճանըտնտեսապես։ Օրգանիզմների կողմից ստեղծված կենսազանգվածը (նրանց մարմնի նյութը) և դրանում պարունակվող էներգիան փոխանցվում են էկոհամակարգի մնացած մասերին. կենդանիները ուտում են բույսեր, մյուս կենդանիները՝ առաջինը, մարդն ուտում է և՛ բույսերը, և՛ կենդանիները: Այս գործընթացը կոչվում է սննդի շղթա: Սննդային շղթաների օրինակներ՝ բույսեր - խոտակեր - գիշատիչ; հացահատիկային - դաշտային մուկ - աղվես; կերային բույսեր - կով - մարդ. Որպես կանոն, յուրաքանչյուր տեսակ սնվում է մեկից ավելի առանձին տեսակներով։ Հետեւաբար, սննդային շղթաները միահյուսվում են՝ ստեղծելով սննդային ցանց: Որքան ավելի սերտորեն կապված են օրգանիզմները սննդային ցանցերի և այլ փոխազդեցությունների միջոցով, այնքան ավելի դիմացկուն է համայնքը հնարավոր խափանումների դեմ: Բնական, չխախտված էկոհամակարգերը ձգտում են հավասարակշռության: Հավասարակշռության վիճակը հիմնված է բիոտիկ և աբիոտիկ շրջակա միջավայրի գործոնների փոխազդեցության վրա:
Բնական էկոհամակարգերում փակ ցիկլերի պահպանումը հնարավոր է երկու գործոնի շնորհիվ՝ քայքայողների (քայքայվողների), որոնք օգտագործում են բոլոր թափոններն ու մնացորդները, և արևային էներգիայի մշտական մատակարարումը: Քաղաքային և արհեստական էկոհամակարգերում քայքայողներ քիչ են կամ բացակայում են, իսկ թափոնները՝ հեղուկ, պինդ և գազային, կուտակվում են՝ աղտոտելով շրջակա միջավայրը։ Հնարավոր է նպաստել նման թափոնների ամենաարագ տարրալուծմանը և վերամշակմանը` խրախուսելով քայքայող սարքերի զարգացումը, օրինակ, կոմպոստացման միջոցով: Այսպիսով, մարդը սովորում է բնությունից:
Էներգիայի ներդրման առումով բնական և մարդածին (տեխնածին) էկոհամակարգերը նման են։ Ե՛վ բնական, և՛ արհեստական էկոհամակարգերը՝ տները, քաղաքները, տրանսպորտային համակարգերը պահանջում են դրսից էներգիա: Բայց բնական էկոհամակարգերը էներգիա են ստանում գրեթե հավերժական աղբյուրից՝ Արեգակից, որն ավելին, էներգիա «արտադրելով», չի աղտոտում շրջակա միջավայրը։ Մարդը, ընդհակառակը, սնուցում է արտադրության և սպառման գործընթացները հիմնականում էներգիայի վերջնական աղբյուրների՝ ածուխի և նավթի հաշվին, որոնք էներգիայի հետ միասին ապահովում են փոշի, գազ, ջերմություն և այլ թափոններ, որոնք վնասում են շրջակա միջավայրին և չեն կարող վերամշակվել: ինքնին արհեստական էկոհամակարգը: Չմոռանանք, որ էլեկտրաէներգիայի նման «մաքուր» էներգիան սպառելիս (եթե այն արտադրվում է ՋԷԿ-ում), առաջանում է օդի աղտոտում և շրջակա միջավայրի ջերմային աղտոտում։
