Господство в космосе: Борьба за мировое лидерство за пределами Земли - Эмилио Коцци

С переработкой воды на МКС тоже есть трудности – удается вернуть в оборот только 74% потребляемого объема[134]. Станция превращает в питьевую воду все, что может: очищает сточные воды, извлекает влагу из урины экипажа и даже из воздуха. Но остальное по-прежнему приходится привозить с Земли. По оценкам NASA, для дальних космических экспедиций эффективность переработки нужно поднять до 98%. Или найти другой выход – использовать воду, которая уже есть в пункте назначения. И такие источники известны: в кратерах на южном полюсе Луны, куда никогда не заглядывает солнечный свет, затаились залежи льда. А на Марсе, кроме хорошо заметных даже с Земли полярных шапок, ученые обнаружили целую сеть подземных озер.

Космическое меню и новые методы выращивания растений

История космического питания – настоящая сага, и самые интересные ее главы еще впереди. Пока что космонавты на орбите зависят от поставок с Земли. Впрочем, прогресс налицо: от питательных концентратов в тюбиках мы уже перешли к изысканным блюдам, которые готовят для экипажей известные шеф-повара. Но для дальних космических экспедиций придется полностью переосмыслить подходы к производству и потреблению пищи.

В благоприятных условиях спирулина размножается стремительно. Эта бактерия не только поглощает углекислый газ и вырабатывает кислород в процессе фотосинтеза, но и пригодна в пищу. Благодаря высокому содержанию белков, железа и витамина А она может стать идеальным решением для регионов, где доступ к продовольствию ограничен, – будь то страны Африки южнее Сахары или бескрайние просторы космоса. Именно поэтому ученые проекта Melissa, испытавшие спирулину на МКС, запустили программу ее культивирования в Конго, где основу рациона составляет малопитательная тапиока. Исследователи убеждены: спирулина способна значительно улучшить один из самых скудных рационов на планете[135].

И это, можно не сомневаться, только начало – во всяком случае если судить по еще одному космическому прорыву. 10 августа 2015 г. произошло нечто революционное. В этот день на борту МКС Скотт Келли, Челл Линдгрен и Кимия Юи устроили необычное застолье. В их руках были не бокалы и даже не специальные стаканы для невесомости. Да, такие существуют! Вместо этого каждый держал листик салата-латука, который затем с явным удовольствием съел. Уникальность события заключалась в том, что этот салат стал первым урожаем эксперимента Veggie – пионерского проекта по выращиванию съедобных растений в космосе. Правда, семена уже давали всходы за пределами Земли и раньше: в 2014 г. Стив Свонсон вырастил первые листья салата в орбитальном огороде, но их отправили на Землю для исследований. И только 10 августа 2015 г. Келли, Линдгрен и Юи впервые в истории отведали продукт, выращенный за пределами Земли[136].

Ситуация невольно напоминает историю Марка Уотни – героя фильма «Марсианин», которого сыграл Мэтт Дэймон. Как и в фильме, в эксперименте Veggie растения проращивали в специальной подушке с глиной и удобрениями под энергоэффективными светодиодными лампами[137]. Схожую технологию применили в эксперименте Plant Habitat–04, где вырастили и съели острый перец. Кстати, отдельное исследование показало, что на орбите вкусовые рецепторы космонавтов частично притупляются, поэтому они предпочитают более острую пищу[138]. Эксперты уверены: подобные технологии в сочетании с гидропонными системами – компактными многоярусными теплицами без почвы, с точечной подачей воды – способны произвести революцию не только в космосе, но и в земном сельском хозяйстве. И это критически важно: по прогнозам ООН, население планеты к 2050 г. приблизится к 10 млрд, а к концу века достигнет 11 млрд[139].

Не менее важно отточить подобные технологии земледелия для космоса – например, для Луны, где нет плодородной почвы. Любая база, рассчитанная на длительное пребывание, обязательно должна включать отсеки для выращивания продовольствия. То же самое касается и Марса, хотя там перспективы немного лучше: уже сейчас ученые работают над созданием культур, способных пустить корни в инопланетном грунте – возможно, однажды там появится картофельное поле, как в «Марсианине». Любопытно, что из этих исследований уже выросли земные технологии: многие разработки запатентованы и успешно применяются в обычной жизни, принося пользу тем, кто и не помышляет о переселении на другие планеты[140].

Взаимное обогащение: как космические открытия меняют земную жизнь

Теперь самое время вернуться к вопросу, с которого мы начали: какие плоды принесли человечеству десятилетия космических исследований – от первых шагов по освоению орбиты до создания технологий, открывающих путь к жизни за пределами Земли?

Если коротко, их много.

Взять хотя бы программу «Аполлон». Результат одной только этой программы – более 150 000 патентов на технологии, которые можно использовать и на Земле. Среди них – желудочковое вспомогательное устройство, настоящее спасение для пациентов, ожидающих пересадки сердца. Этот аппарат берет на себя работу по перекачиванию крови, поддерживая жизнь до появления подходящего донора. А усовершенствованные во время лунной программы солнечные батареи и топливные элементы стали символом возобновляемой энергетики. Теперь эти технологии позволяют замахнуться на нечто грандиозное – создание орбитальных солнечных электростанций для энергоснабжения нашей планеты[141].

Среди наследия программы «Аполлон» (названной, кстати, в честь бога искусств) есть достижение, изменившее облик современного мира, – миниатюризация электронных компонентов. Именно благодаря этой программе появилась КМОП-матрица – светочувствительный элемент, созданный по технологии «комплементарных структур металл-оксид-полупроводник» (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor). Эта технология, использующая полевые транзисторы с каналами разной проводимости для получения высококачественных изображений в фото– и видеотехнике, стала одним из краеугольных камней цифровой революции. За этим прорывом стоит удивительная история инженера из Лаборатории реактивного движения NASA Эрика Фоссума. Перед Фоссумом стояла конкретная задача: сделать устройство для фотосъемки компактнее, легче и экономичнее, одновременно улучшив качество цифровых снимков, передаваемых на Землю. Эта технология должна была работать как на межпланетных зондах, так и на спутниках наблюдения. Однако Фоссум разглядел в своей разработке куда больший потенциал и совершил смелый шаг – вывел КМОП-матрицу из стен лабораторий на массовый рынок. Его изобретение произвело революцию, сделав цифровые камеры доступными для всех. Иными словами, без космической программы сегодня были бы невозможны ни селфи, ни прямые трансляции в соцсетях, ни обработка фото для подписчиков. NASA с гордостью подчеркивает этот факт: «КМОП-матрица стала самой распространенной из всех когда-либо разработанных агентством технологий, совершив революцию в индустрии цифровой фотографии и определив облик современных камер мобильных телефонов, видео высокой четкости и социальных сетей»[142].

Существует особый феномен – когда космические технологии стимулируют развитие земной науки, а земные разработки помогают покорять космос. Это взаимное обогащение настолько прочно вошло в нашу жизнь, что стало практически незаметным – как воздух, которым мы дышим. История телескопа «Хаббл» – пожалуй, самый впечатляющий, хотя и не самый известный пример такого симбиоза. Вот уже больше 30 лет эта орбитальная обсерватория, ставшая настоящей легендой астрономии, открывает нам тайны