Михаил Васильев - Путешествия в космос
А почему бы такой кругооборот не осуществить на космическом корабле?
Надо будет только захватить с собой устройства, в которых можно бы было разводить растения. Для осуществления кругооборота кислорода величина этой «космической оранжереи» может быть не очень большой: всего нескольких квадратных метров листвы растений будет достаточно, учитывая повышенную интенсивность солнечных лучей в мировом пространстве, для того чтобы восстанавливать кислород, окисляемый дыханием одного человека.
Есть предположение применить для восстановления кислорода водоросли. В этом случае вместо оранжерей сопровождать корабль в пространстве будут своеобразные аквариумы, видимо, состоящие из близко расположенных друг к другу прозрачной и непрозрачной стенок, между которыми в тонкой прослойке воды будут обитать водоросли. К лучам Солнца эти аквариумы будто повернуты прозрачной стороной.
Сквозь воду будет систематически продуваться воздух. В процессе этого прохождения он и будет освобождаться от углекислоты и насыщаться кислородом.
В этой колбе — целый изолированный мир с полным кругооборотом всех веществ, необходимых для жизнедеятельности населяющих его растений и бактерий.
Для полного кругооборота пищевых веществ «космические оранжереи», конечно, должны быть значительно больше по величине, но не так уже намного, как может показаться с первого взгляда.
Действительно, при интенсивном ведении сельского хозяйства в полевых условиях обыкновенная клубника дает урожай в 200 центнеров ягод с гектара — по 2 килограмма с квадратного метра. Некоторые садовые культуры, например капуста, дают урожай до 900 центнеров с гектара. Это при условии получения одного урожая в год.
Значительно больше пищевых продуктов дает человеку 1 кв. метр парника или оранжереи. Прежде всего в парниках за год выращивают не один, а несколько урожаев. Затем в лучших условиях парников растения дают большие урожаи.
Трудно сейчас сказать, как удастся приспособить наши земные растения к жизни в космическом пространстве, как они будут развиваться в условиях отсутствия тяжести, интенсивного облучения обогащенным светом Солнца, и т. д. Но, по всей вероятности, можно будет подобрать такие виды земных культурных растений, которые смогут плодоносить в этих новых условиях не менее, а более интенсивно, чем на Земле. И учитывая, во-первых, повышенную интенсивность солнечной радиации, не ослабляемой земной атмосферой, во-вторых, непрерывность этого облучения, можно рассчитывать значительно превзойти предельные для Земли цифры производительности 1 метра оранжереи. И тогда оранжерея, обеспечивающая полный кругооборот не только кислорода, но и пищевых веществ для всего экипажа корабля, будет иметь площадь всего в несколько сотен или тысяч квадратных метров.
…Пройдемте в космическую оранжерею. С помещением корабля она соединена довольно длинным коридором, стенки которого являются как бы осью, соединяющей корабль и оранжерею в одну систему, вращающуюся вокруг общего центра тяжести таким образом, что поверхность оранжереи все время остается перпендикулярна к лучам Солнца.
Издали оранжерея похожа, повидимому, на огромный противень, закрытый прозрачным пластмассовым листом. Этой прозрачной стороной она обращена к Солнцу, на ее непрозрачной задней стороне уложено несколько рядов пластмассовых сеток, между которыми находится некоторое количество почвы и за которые хорошо держатся корни растений.
Впрочем, не из этой почвы, которая по существу является просто заполнителем, получают необходимые пищевые вещества растения оранжереи, а из воды, непрерывно подаваемой на один край этого поля. С этой водой к растениям в измельченном виде попадают и все отбросы. Под влиянием центробежной силы вода медленно протекает сквозь заполнитель, омывая корни растений.
Воздуходувки и вентиляторы обеспечивают в оранжерее непрерывный ток воздуха. Пройдя фильтр из активированного угля, богатый кислородом и озоном, образовавшимся из-за влияния ультрафиолетовых лучей, не задерживаемых пластмассовым стеклом оранжереи, воздух поступает в жилые помещения корабля. А оттуда в оранжерею направляется «отработанный» воздух, богатый углекислым газом и бедный кислородом.
Уцепившись корнями за переплетение сеток, растения в оранжерее тянут свои стволы и ветви «вверх», к общему центру вращения корабля и оранжереи. Их листья повернуты навстречу горячим лучам Солнца.
Снабженный такой оранжереей, космический корабль сможет неопределенно долгое время пробыть в мировом пространстве, не возобновляя никаких запасов. Так же, как не возобновляет никаких запасов вечно летящая в мировом пространстве Земля.
Но, может быть, нам вовсе не следует тащить за собой в космос такое колоссальное сооружение, как оранжерея? Тем более что ее громадная поверхность представляет отличную мишень для метеоритов, может быть легко разрушена ими.
Некоторые ученые считают, что кругооборот веществ в космическом корабле можно будет обеспечить с помощью химических реакций, искусственным образом синтезируя из пищевых и других отбросов исходные питательные вещества. Возражать трудно. Да, действительно, уже достижения сегодняшней химии позволяют осуществлять синтез многих органических веществ, в том числе и таких, которые могут быть использованы для питания. Стремительное развитие химии сможет, видимо, в ближайшем будущем осуществить синтез белков и жиров в таких границах, что полный кругооборот веществ на космическом корабле можно будет обеспечить искусственно и без помощи растений. Но это станет возможно только при условии, что лаборатория, в которой пойдут эти реакции синтеза, будет обеспечена достаточными количествами энергии.
Действительно, ведь потребляя пищевые продукты, разлагая в конечном итоге сложные молекулы белков, жиров, углеводов на более простые, мы используем выделяющуюся при этом энергию, как бы «сжигаем» пищевые вещества у себя в организме. В этом отношении живой организм до какой-то степени подобен топке парового котла, в которой освобождающаяся при горении топлива энергия используется для нагревания воды и пара. Вылетающие в трубу этой топки газы и упавшая сквозь колосниковую решётку зола содержат в себе все вещества, которые входили в состав топлива. Недостает только энергии, которая в скрытом виде была заключена в молекулах топлива. И создать снова эти сложные молекулы из более простых молекул газов и золы можно, только вернув отнятую у топлива энергию.
Космический корабль 1, отправившийся в дальний рейс — это настоящая искусственная планетка, в которой осуществлен полный кругооборот всех веществ. Для регенерации воздуха и пищевых запасов служит оранжерея 2, связанная с основными помещениями корабля туннелем 3. Для создания искусственной тяжести как в жилых помещениях, так и в оранжерее вся система вращается вокруг общего центра тяжести, оставаясь постоянно обращенной прозрачной стенкой оранжереи перпендикулярно к лучам Солнца. Внизу схема движения питающей воды в оранжерее.
Точно так же потребуются большие количества энергии и для обратного синтеза пищевых веществ.
Откуда взять эту энергию? От Солнца, построив для этой цели гигантскую гелиоэлектростанцию. Но разве гигантская гелиоэлектростанция, поверхность которой должна быть значительно больше поверхности оранжереи, более удобное сооружение? Ведь в экономичности использования энергии солнечных лучей для целей синтеза все известные нам инженерные способы очень уступают экономичности растений. И разве изготовленные искусственно пищевые продукты смогут так уж сразу соперничать с теми, которые будут обеспечивать нам растения?
Конечно, сейчас еще невозможно окончательно решить вопрос, какая точка зрения победит. По всей вероятности, на первых этапах будут использоваться оранжереи. А затем, по мере совершенствования синтетической химии и гелиоэнергетики, искусственные методы восстановления пищевых веществ смогут соперничать с изобретенными природой, коэффициент полезного действия синтетической лаборатории приблизится, к «коэффициенту полезного действия» крохотных и сегодня во многом еще таинственных лабораторий в зеленых клетках листа растения. Но в том, что его смогут превысить, можно очень и очень сомневаться: ведь не будут сидеть сложа руки и специалисты по космическому садоводству. Они тоже постараются вывести сорта растений, обладающих сверхвысоким «коэффициентом полезного действия».
Но это уже в очень значительной степени область догадок и предположений… Наша же задача в таких случаях лишь указать на возможные пути решения тех или иных вопросов, пути, которые в настоящее время кажутся наиболее перспективными.
