Учеными Бирмингемского университета дан старт проекта "Био-СФЕРА" в необычном исследовательском центре, который расположен на глубине 1100 метров под поверхностью, в одной из самых глубоких шахт Великобритании. Эксперты смоделируют возможность научных исследований и медицинских операций в сложнейших условиях Марса и Луны.
Подземное убежище
При колонизации других планет и спутников люди неизбежно столкнутся с крайне агрессивной окружающей средой. Сверхнизкие температуры, мелкодисперсная пыль, радиация, солнечное излучение, микрометеориты – все эти факторы осложнят проживание на поверхности. Очевидно, что лучшим решением станет обустройство обитаемой базы под поверхностью небесного тела.
Команда британских ученых в партнерстве с подземной лабораторией Боулби начала серию экспериментов по имитации жизни в научно-исследовательской станции, расположенной на значительной глубине. В распоряжении исследователей – самая глубокая шахта Великобритании, расположенная в графстве Йоркшир. В ней ранее добывали калийную соль. Размеры тоннелей, физические характеристики и микроклимат чрезвычайно точно имитируют условия Марса.
"Био-СФЕРА"
Проект Bio-SPHERE проходит в специально возведенных рабочих модулях, разместившихся на площади около 3000 м3. Они расположены в сети туннелей, примыкающих к лаборатории Боулби, которые прорублены среди отложений каменной соли возрастом 250 миллионов лет. Если потребуется, владельцы шахты готовы выделить ученым дополнительное пространство.
Древние геологические породы и глубокое расположение под землей позволят ученым воссоздать условия, при которых космонавты могут жить и работать в пещерах на Красной планете и Луне. Исследователям предстоит решить проблемы удаленности, ограниченного доступа к материалам и транспортировки тяжелого оборудования.
Как защититься от угроз
Ионизирующее излучение – основная проблема при посещении других объектов Солнечной системы. Благодаря сверхнизкому радиационному фону, обусловленному большой глубиной, калийная шахта позволит команде исследователей изучить, насколько эффективны подземелья в плане защиты колонизаторов от космической радиации.
Что касается других опасностей, таких, как падение метеоритов, то своды пещеры или тоннеля надежно защитят от относительно небольших астероидов. Однако ученым и инженерам предстоит понять, как под поверхностью выстроить надежную инфраструктуру жизнеобеспечения.
Медицинские исследования
Bio-SPHERE – не первый проект по моделированию условий работы и проживания на других планетах. В США в 1990-х годах проведена масштабная программа "Биосфера-2" с постройкой большого научно-исследовательского комплекса. В России в 2011 году завершился проект "Марс-500", во время которого группа добровольцев находилась в изоляции 520 дней.
Британские ученые не стали повторять условия предыдущих экспериментов. В первую очередь они сосредоточились на такой жизненно важной проблеме, как оказание медицинской помощи в условиях изолированной базы.
"Новый проект "Био-СФЕРА" позволит собрать информацию по системам жизнеобеспечения, биоматериалам и аппаратуре, которые можно использовать в неотложных медицинских случаях и для восстановления тканей после повреждений в миссиях при исследовании дальнего космоса", – сказал один из авторов исследовательской программы доктор Алекс Иордаческу.
Первый блин не комом
Первым объектом, открытым в рамках программы "Био-СФЕРА" (Биомедицинская подповерхностная станция для исследования обитаемости и экстремальных сред в экспедициях), является сферический модуль шириной 3 метра. Он спроектирован специально для тестирования биомедицинских процедур, которые необходимы для лечения повреждений тканей организма.
А также изготовления на месте сложных жидкостей, полимеров и гидрогелей, применяемых в регенеративной медицине. Они используются в наполнителях и перевязочных материалах для уменьшения повреждений и остановки кровотечений.
Bio-SPHERE позволит смоделировать различные сценарии пилотируемых миссий и научиться заниматься передовыми научными междисциплинарными исследованиями в полной оторванности от Земли. В центре внимания - воздействие экстремальных условий на медицинскую инфраструктуру, физико-химические и биологические параметры, возможность использования местных ресурсов.
Но подземная база не последняя в своем роде. Команда опубликовала планы возведения еще одной шестимодульной "космической станции". Эксперимент позволит установить, насколько надежными могут быть дома для жизни на других планетах.
Где брать энергию
Ключевым моментом любой экспедиции является обеспечение электричеством на месте строительства стационарной базы. Все системы жизнеобеспечения и научное оборудование потребляет энергию в значительном количестве.
Ученые рассматривают разные варианты. Самым оптимальным до недавнего времени считалась атомная энергия. Небольшой энергоблок способен генерировать постоянный объем энергии автономно и независимо от сторонних факторов.
Но мини-АЭС – сложное и небезопасное оборудование. И, что немаловажно, достаточно тяжелое. При планировании миссии на Луну и Марс каждый килограмм полезной нагрузки имеет большое значение. Чем тяжелее будет источник ядерной энергии, тем меньше припасов и оборудования смогут взять с собой космонавты.
Недавно ученые предложили альтернативу. Исследовательская группа из Калифорнийского университета в Беркли изучила уровни выработки энергии от различных типов технологий и обнаружила, что экспедиция человека на Красную планету была бы наиболее эффективной, если бы она работала за счет сбора солнечной энергии.
Можно возразить, что Марс вдвое дальше от Солнца, чем Земля. На его поверхность падает меньше солнечной энергии. Соответственно, эффективность солнечных панелей снизится.
Но эксперты учли все факторы. Современные технологии позволяют производить фотоэлементы на легкой подложке, которая скручивается в рулоны. Они легко развертываются, а за счет большой площади поверхности собирают достаточно света.
Получаемое электричество можно использовать непосредственно. А также накапливать энергию. Каким образом? Расщеплять имеющуюся на Марсе воду и получать водород. Водородное топливо в ближайшем будущем станет одним из важнейших источников электроэнергии и на Земле, и впоследствии на Марсе с Луной.
