Земля – це великий космічний корабель, чия "несуча здатність" вже на межі.

Земля – це космічний корабель, подібний до МКС, пише астрофізик з Манчестерського університету Кіт Купер.

Вчений пропонує — уявіть, що ваше життя проходить у місці, де ви постійно обмежені в ресурсах: воді, повітрі, їжі та енергії. Ваше виживання буде значною мірою залежати від того, як ви будете розпоряджатися ресурсами, а також від навичок переробки. Саме з цим стикаються космонавти на борту МКС, а також з цим зіштовхнуться перші поселенці на Місяці та Марсі, пише Space.com.

Саме так люди повинні жити і на Землі, якщо хочуть захистити навколишнє середовище.

Космічна станція чи інопланетна база – це система з замкнутим циклом. Вона повинна виробляти власні ресурси, а потім переробляти їх, повертаючи в систему, адже кількість всього обмежена. Якщо споживати занадто багато, у астронавтів може закінчитися повітря, їжа, вода або енергія, що може призвести до летального результату. Звичайно, час від часу з Землі надходять запаси, тому ці системи не є на 100% замкнутими. А от що дійсно є замкнутим колом, так це сама Земля, стверджує вчений.

"У Землі є своя несуча здатність (здатність витримувати навантаження при підтримці нормального функціонування – ред.). Ще в 1973 році вчені попереджали, що планета починає досягати межі своєї несучої здатності, і незабаром людству знадобиться занадто багато енергії, їжі, прісної води, і так сильно забруднити атмосферу, що система замкнутого циклу стане нестійкою", — пише експерт.

Це видно вже зараз — по тому, як зміни клімату викликають все більше посух, повеней, лісових пожеж та інших катастроф.

У новому дослідженні Німецького аерокосмічного центру детально описано, як технології, розроблені для життя в космічному середовищі з замкнутим циклом, можуть бути застосовані на Землі.

На думку авторів дослідження, космічне середовище проживання повинно виконувати кілька функцій, щоб залишатися системою замкнутого циклу. Кожна з цих систем може бути застосована і на Землі.

• По-перше, необхідно вирощувати і постачати в систему ресурси. У цьому випадку під ресурсами розуміється все, що потрібно середовищу для функціонування: від їжі до енергії. Однак цією концепцією потрібно ретельно управляти, адже, якщо її не контролювати, все може обрушитися. Наприклад, якщо занадто швидко добути весь водяний лід з місячного реголіту, його не залишиться для забезпечення місячної бази на тривалий час.
• Друга задача — переробка цих ресурсів, щоб вони не витрачалися занадто швидко. У середовищі з замкнутим циклом неперероблені відходи коштують дорого і можуть з часом погіршити стан середовища. Така ситуація означала б, що того чи іншого ресурсу стає все менше з кожним разом. Крім того, вони можуть забруднювати навколишнє середовище, що знову ж таки веде до його погіршення.
• Третє — самодостатність. За винятком періодичних постачань з Землі, космічне середовище проживання повинно бути здатним виробляти і ремонтувати все, що їй необхідно.
• Нарешті, середовище з замкнутим циклом повинно бути достатньо стійким, щоб безкінечно підтримувати екіпаж і будь-яке інше тваринне або рослинне життя. Якщо система виходить з ладу через зловживання, термін служби середовища значно скорочується.

"Вже зараз очевидно, що кожен з цих пунктів можна застосувати і до Землі", — підкреслює дослідник.

Космічні технології на Землі

Технології, які розробляються для космосу, можуть стати в нагоді і на Землі.

Найпростіший приклад – сонячні батареї. Вони були винайдені ще в 1954 році, у часи вугільних електростанцій. У цю епоху сонячні панелі не були такими популярними, оскільки в той час на Землі не було особливого застосування фотоелектричним елементам.

Вперше сонячні батареї відправилися в космос у 1958 році, встановлені на супутнику Vanguard 1. До 1970-х років ці батареї стали достатньо потужними для використання на Землі. Сьогодні сонячні батареї можна зустріти повсюдно, середня панель виробляє 1,5 кіловата електроенергії на день, а до 2023 року сонячна енергія буде виробляти в цілому 5,5% світової електрики без шкідливих викидів вугільних електростанцій або токсичних відходів ядерних реакторів.

Ще одна технологія, розроблена в космосі, яка може допомогти підтримати більш стійкий спосіб життя на Землі — харчова. Астронавти на МКС вирощують сільськогосподарські культури.

У 2021 році вперше на МКС був вирощений салат-латук, урожай якого зібрав астронавт NASA Майкл Хопкінс. Суть експерименту полягала в способі посадки насіння; їх поміщали в спеціальну "подушку для насіння", в якій контролювалося вивільнення добрив і ґрунту, а також використовувалися спеціальні світлодіодні лампи для кращого фотосинтезу, які випромінювали більше червоного та синього світла.

Тепер ці лампи адаптуються для "вертикального землеробства" на Землі — стійкого способу вирощування культур, які не займають багато землі в міських районах і повторно використовують воду, як на космічній станції. Вирощуючи їжу на вертикальних фермах поблизу населених пунктів, люди можуть зменшити транспортні витрати та знизити інтенсивне землеробство, яке призводить до великих викидів вуглекислого газу.

Кругообіг води

На космічних станціях дуже важливо, щоб вода використовувалася повторно, адже її важко доставляти. Вся вода на МКС переробляється через систему регенерації води. Так, на космічній станції весь водяний пар, піт і навіть сеча переробляються в питну воду.

На Землі людям, можливо, і не доведеться пити воду з сечі, але у світі є безліч місць, де прісна вода в великому дефіциті. Розроблена NASA технологія відновлення води була ліцензована компаніями для виробництва портативних фільтрів, які дозволяють населенню отримувати чисту воду з забруднених джерел.

Вуглецева очистка

Раніше на МКС кисень вироблявся системою, для якої щорічно потрібно було доставляти близько 400 літрів води з Землі