Біосфера 2

«Біосфера 2» (англ. Biosphere 2) — гігантський герметизований комплекс споруд, який моделює замкнену екологічну систему, збудований компанією «Space Biosphere Ventures» на кошти мільярдера Едварда Басса в пустелі Сонора, Аризона, США. Цифра «2» у назві призначена підкреслити, що «Біосферою 1» є Земля. Альтернативна версія з приводу «першої Biosphere» — саме так називався американський павільйон на всесвітній виставці Експо-67, свого часу не менш відомий, ніж Атоміум. На користь цієї версії говорить помітна зовнішня схожість в конструкції Biosphere і Biosphere 2. Головним завданням «Біосфери 2» було з'ясувати: чи зможе людина жити і працювати тривалий час у замкнутому середовищі, що імітує природне. У віддаленому майбутньому такі системи можуть бути корисні як автономні поселення в космосі, або в разі крайнього погіршення умов життя на Землі. За цим призначенням комплекс використовувався з 1991 по 1993 рік і потім з березня по вересень 1994 року. Експерименти виявили важливі проблеми в підтримці штучного клімату, біорозмаїття та психологічного стану людей. Надалі комплекс використовується для біосферних досліджень і як туристичний об'єкт. Конструкція Дизайн комплексу був задуманий у 1980-х роках американським інженером Джоном П. Алленом, директором компанії Space Biospheres Ventures. У 1984 році компанія придбала територію, де нині розташовано об'єкт. Його будівництво було завершено в 1989 році. «Біосфера 2» складається з трьох головних зон: надземної герметичної теплиці, підземної технологічної зони та житлової зони. Теплиця збудована зі скла, підтримуваного сталевими рамами. Має прямокутну форму зі ступінчатими пірамідальними кінцями. Її висота складає 27,7 м у найвищій точці. Теплиця поєднана двома коридорами з критою сільськогосподарською зоною, до якої примикають житлові будівлі. Підземна зона містить обладнання, що підтримує середовище біосфери: очищує повітря, регулює температуру та вологість. Там містяться генератори, які слугують додатковим джерелом енергії для «Біосфери 2». На південному та західному боках «Біосфери 2» розташовані два великі зовнішні надземні геодезичні куполи, які регулюють тиск повітря всередині теплиці. Для збору води з конденсату слугує резервуар об'ємом 757 тис. літрів. Для переробки відходів використовуються аеробні та анаеробні мікроорганізми та інші системи біологічної переробки, включаючи збірники водоростей і ґрунтовий фільтр повітря. Історія експерименту Попередники Дослідження контрольованих екологічних систем життєзабезпечення (CELSS) виконувалися в США, СРСР та Японії. Найпередовіші роботи в галузі замкнутих екосистем до побудови «Біосфери 2» були проведені Йозефом Гітельсоном та його командою на об'єкті «Біос-3» у Красноярську в 1972—1984. «Біосфера 2» з'явилася з ініціативи мільярдера Едварда Басса, самопроголошеного «екопідприємця». Він звернувся до Джона П. Аллена, представника екокапіталістичного руху «синергістів», заснованого в 1967 в Сан-Франциско, цікавилячись можливостями створення екологічно самодостатніх підприємств. Перед будівництвом «Біосфери 2», Джон П. Аллен і американські дослідники Маргарет Огастін й Вільям Демпстер створили в 1986 закритий об'єкт об'ємом 480 м³, який назвали Тестовим модулем. Метою цього прототипу, який мав менше ніж 1 % об'єму від «Біосфери 2», було проведення експериментів з однією людиною. У цій герметичній теплиці розмірами 6,1 x 6,1×6 м головні експерименти припали на 1988—1989 роки. Це були перебування людини термінами 5 і 21 день. Тестовий модуль діяв до 1993 року. Підготовка Будівництво комплексу «Біосфера 2» коштувало $150-200 млн і розпочалося в 1985 році. Ніхто ніколи не будував подібного об'єкта, і багато вчених приєдналися до проєкту, щоб допомогти провести експерименти. Експеримент повинен був сприяти вивченню зв'язків у природній біосфері та перевірити можливість тривалого існування людей у замкненій системі, наприклад при далеких космічних польотах. Планувалось герметично закрити будівлю від будь-яких надходжень сторонніх речовин та енергії (крім енергії сонячного світла) й поселити там на два роки команду з восьми добровольців, яких відразу прозвали «біонавтами», а пізніше «біосферянами». Постачати кисень повинні були рослини всередині. Вода, як розраховували, буде забезпечуватися природним кругообігом і процесами біологічного самоочищення. Загалом у комплексі було 1,3 млн галонів води (4,92 млн літрів), з них 200 тис. галонів (757 тис. літрів) прісної. Пропорції води до суші склали 15:85. Їжа — з місцевих рослин і тварин. Площа посівів площею 2000 м2 забезпечувала близько 80 % загальних потреб у харчуванні протягом двох років. Раціон передбачався переважно вегетаріанський, з невеликою кількістю молока, м'яса та яєць від домашніх тварин. Внутрішня площа будівлі (1,3 га) поділялася на три основні частини. У першій розмістили зразки п'яти характерних екосистем Землі: «Ліс» — ділянка тропічного лісу, «Океан» — басейн з солоною водою, «Пустеля», «Савана» з річкою, мангрове «Болото». У всіх цих частинах поселили відібраних ботаніками і зоологами представників флори і фауни. Серед 80 рослинних культур були рис, ямс, арахіс, сорго, просо, буряк, пшениця, морква, перець, банани, інжир, помідори, капуста, баклажани, цибуля, папая, квасоля, солодка та біла картопля, кабачки та трави. Для боротьби зі шкідниками використовували жуків сонечок. 4 види тарганів призначалися для переробки органічних речовин. Учасники проєкту не використовували хімічних добрив чи пестицидів. Загалом у «Біосфері 2» співіснували 3000 видів рослин і тварин. Передбачалося, що частина з них вимре до кінця експерименту, тому для кожної екологічної ніші запроваджувалися декілька видів. З ділянкок польових культур можна було збирати 2-3 врожаї на рік. У підвальному приміщенні розміщувалися система очищення стічних вод, резервуари для пророщування рису та ящики для саджанців фруктових дерев і крохмалистих овочів. Під час Місії 1 було два основних вегетаційні періоди: зимовий сезон з листопада по квітень з температурою від 19 до 27°C та дещо тепліший літній сезон протягом решти року з температурою від 19 до 30°C. Відносна вологість підтримувалася якомога нижчою для боротьби зі шкідниками та загалом була в середньому нижче 45%. У підвалі також розташовувалися сушильні печі для харчових продуктів, складські приміщення та зона обробки, а ще система рециркуляції води. Піддони з черв'яками в підвалі постачали черв'яків для ґрунту та корму курям. Приблизно 45% часу команди займала сільськогосподарська або харчова робота, включаючи грубу та тонку обробку, догляд за тваринами та приготування їжі. Оскільки більшість комплексу зроблено зі скла, що затримує частину світла, то рослини потребували додаткового освітлення. Саме на нього витрачалася більшість електроенергії. Енергетичний центр був забезпечений трьома генераторами на 1500, 1500 та 2250 кВт, а також підключенням до зовнішньої електромережі. Генератори працювали на природному газі та дизельному паливі. Охолодження відбувалося холодильними установками на основі випаровування аміаку. Інакше в умовах Аризони в сонячні літні дні температура всередині могла досягати 65℃. Однак, у деяких частинах було потрібне й опалення. Як опалення, так і охолодження забезпечувалося гарячою та холодною водою, забарвленою для виявлення витоків. Кожен мешканець мав власне помешкання з диваном і телевізором. Деякі кімнати залишили після експериментів такими, якими вони були, щоб дати відвідувачам уявлення про те, яким було повсякденне життя в «Біосфері 2» 1990-х. Перша місія Наприкінці вересня 1991 року вісім осіб (4 чоловіків і 4 жінок) зачинили у скляній оранжереї. Це були Абігейл Аллінг, Лінда Лі, Тейбер Маккаллум, Марк Нельсон, Джейн Пойнтер, Саллі Сільверстоун, Марк Ван Тілло та Рой Волфорд. Вже незабаром почалися проблеми. Погода виявилася надзвичайно хмарною, йшов дощ з конденсату, фотосинтез відбувався слабше норми. Через два тижні учасниця місії Джейн Пойнтер відрізала собі кінчик пальця в машині для обмолочення рису. Лікар місії Рой Волфорд пришив його, але пізніше вирішив, що постраждалій потрібно поїхати до лікарні для додаткової операції. Повернувшись у комплекс «Біосфера 2», Пойнтер принесла надані керівництвом місії деталі комп'ютера та кольорову фотоплівку. Восьмеро членів піддослідної команди могли зустрітися з друзями та родиною біля вікон або спілкуватися по телефону. Вони могли читати книжки та організовувати вільний час на свій розсуд. Попри мінімальний необхідний для виживання раціон, учасники експерименту готували на свята сир, морозиво та фруктові смузі, виготовляли бананове вино, рисове пиво і буряковий віскі. Вони споживали 1800 калорій щодня, потім збільшивши раціон до 2200 калорій. Часте вживання бататів, бананів і моркви зумовило помаранчевий відтінок шкіри людей. Курятину та рибу споживали раз на тиждень, у неділю. Через тиждень після початку експерименту вміст кисню в повітрі став зменшуватися. На той час це було не критично, та якщо тенденція збереглася б, через рік повітря стало б непридатним для дихання. Біонавти почали вирішувати проблему заздалегідь, висаджуючи нові рослини та збільшивши потужність резервного поглинача вуглекислого газу. В блоці «Океан» через зростання рівня вуглекислого газу збільшилася кислотність води. Корали в ній гинули, тож доводилося використовувати добавки, щоб знизити кислотність «Океану». За відсутності вітру в «Джунглях» дерева стали крихкими та ламалися. В «Пустелі» конденсована на стелі вода випадала в вигляді дощів. У ґрунті, особливо в блоці «Джунглі», розмножились бактерії, які споживали кисень, і за 16 місяців його вміст у повітрі знизився з нормальних 21 % до 14 %. Довелося додавати кисень ззовні, з балонів, привезених на вантажівках. Через брак кисню команда мала апное сну та відчувала втому. Пізніше виявилося, що вуглекислий газ поглинається бетоном, а отже і зв'язаний у ньому кисень. Через брак сонячного світла урожаї їстівних рослин виявилися гіршими за розраховані, тому населення «Біосфери 2» постійно голодувало (вже в листопаді довелося розкрити продуктовий надзвичайний запас, за два роки досліду середня втрата ваги біонавтів склала 13 %). Вимерли заселені комахи-запилювачі та колібрі (загалом вимерло від 15 до 30 % видів), зате розмножувались таргани та мурахи. Посіви вразили черви нематоди та кліщі. Всупереч повідомленим попередньо умовам, двічі на місяць «Біосфера 2» забезпечувалася насінням, вітамінами, мишоловками та іншими припасами ззовні. Герметичність виявилася неповною і за рік із навколишнім середовищем обмінювалося близько 10 % повітря. Після пів року експерименту група розділилася на дві по чотири людини в кожній. Одна група хотіла змінити керівництво (зокрема Джона П. Аллена) та пріоритети місії, приділяючи більше часу науці. Інша прагнула зберегти поточне керівництво та цілі. Між ними настали недоброзичливі стосунки. Експеримент завершився 26 вересня 1993 року. Біонавти все ж таки змогли прожити намічені два роки, але в цілому експеримент виявився неналежно підготованим. Втім, він підтвердив, наскільки тонкі й вразливі механізми біосфери, що забезпечують наше життя, і що людині для довготривалого виживання необхідне біорізноманітне середовище. Всі біонавти повідомили про посилення усвідомлення свого зв'язку зі світом, відчуваючи, що «здоров'я нашої біосфери дорівнює нашому здоров'ю». Через 10 місяців після закінчення місії консультативна рада експертів проєкту розкритикувала неточно визначені цілі та відсутність наукового досвіду у команди. Керівництво проєкту саморозпустилося незадовго після початку наступної місії. Друга місія Після закінчення першої місії було проведено об'ємне дослідження та, за результатами, виконано удосконалення технічних систем комплексу. Було покращено ізоляцію залізобетонних конструкцій для усунення недоліку поглинання ними двоокису вуглецю. Друга місія розпочалася 6 березня 1994 року, запланованою тривалістю шість місяців. Колектив зміг досягнути самозабезпечення їжею завдяки вирощуванню менш вибагливих до світла рослинних культур. 1 квітня 1994 року через розбіжності місію було звільнено від обслуговування Службою маршалів США, на чолі залишилася компанія Bannon & Co (очолювана Стівом Бенноном, який потім став ключовим радником президентської кампанії Дональда Трампа 2016 року) з Беверлі-Гіллз, Каліфорнія. Басс оголосив про ліквідацію компанії Space Biospheres Ventures та призначив інвестиційного банкіра Стіва Беннона новим генеральним директором. Беннон наполягав на усуненні Аллена та інших керівників «Біосфери 2» вищої ланки. О 3-й годині ночі 5 квітня 1994 року учасники першої місії Абігейл Олінг та Марк Ван Тійо порушили цілісність внутрішньої атмосфері проєкту, відкривши ззовні герметичні двері та розбивши скляні панелі у галереї. Мотивом Олінг слугувало надання учасникам можливості обрати продовження місії або шанс достроково покинути комплекс через його можливий аварійний стан. Хоча команда вирішила залишитися, вона покинула комплекс достроково через п'ять місяців від початку експерименту 6 вересня 1994 року. Критика експериментів Ажіотаж навколо «Біосфери 2» у ЗМІ виявився перешкодою для проєкту. Ставлячи під сумнів кваліфікацію учасників, Марк Купер у 1991 році написав, що «група, яка створила, задумала та керує проектом „Біосфера“, — це не група високотехнологічних дослідників на передовій науки, а кліка театральних акторів, що розвинулися з авторитарного — і рішуче ненаукового — культу особистості. Коротше кажучи, біосферіани, можливо, й говорять про науку, але те, що вони роблять, більше схоже на добре фінансовану наукову фантастику». Інші журналісти незабаром підхопили звинувачення Купера в неефективному управлінні, фальсифікації наукових даних, контркультурності «синергістів» та надмірному впливі керівництва на проведення експериментів. Газета «Washington Post» назвала в 1992 році комплекс «фальшивим новим світом» і «науковим театром». Еколог Говард Т. Одум зазначив, що сторонні люди часто сприяли розвитку науки: «Історія науки має багато прикладів, коли люди з нетиповим походженням відкривали науку в нових напрямках, у цьому випадку впроваджуючи організацію мезокосму та екологічну інженерію зі свіжими гіпотезами». Подальша доля проєкту У грудні 1995 року проєкт переданий під управління Колумбійському університету. Використовувався як дослідницька лабораторія та корпус. У 2003 році керівництво комплексом повернулося до власників. У червні 2007 року установу продано CDO Ranching & Development, L.P. за 50 мільйонів доларів. Університет Аризони оголосив, що візьме під догляд основні дослідницькі будівлі та у співробітництві з новими власниками продовжує підтримку будівель та території проєкту. Басс передав об'єкт цьому університету у 2011 році. Сучасний стан Гігантська споруда використовується зараз для окремих дослідів з тваринами і рослинами. Зокрема — для досліджень росту коралів та рослиноїдних риб. У комплексі проводять екскурсії для туристів та школярів. У популярній культурі «Біобудинок» (англ. Bio-Dome, 1996) — американський комедійний фільм, заснований на експерименті «Біосфера 2». «Космічний корабель „Земля“» (англ. Spaceship Earth, 2020) — документальний фільм про експеримент «Біосфера 2». У цьому комплексі відбувся один з епізодів шоу Mr. Beast, опублікований у 2026 році. Див. також Проєкт Едем Марс-500 Марсіанська пустельна дослідницька станція Примітки Посилання (укр.) Провал проєкту «Біосфера-2»: чому штучна екосистема виявилася непридатною для життя (англ.) Сайт проєкту «Біосфера 2» [Архівовано 9 листопада 2015 у Wayback Machine.] — Аризонський університет. (англ.) Сайт про замкнені екосистеми. [Архівовано 13 серпня 2006 у Wayback Machine.] (англ.) Biosphere 2: The Once Infamous Live-In Terrarium Is Transforming Climate Research (англ.) Eight go mad in Arizona: how a lockdown experiment went horribly wrong