Пустыня Аризона, 26 сентября 1991 года. Восемь человек в синих комбинезонах проходят через герметичный шлюз и закрывают за собой дверь. За их спинами — огромные стеклянные пирамиды и купола. Внутри — тропический лес, океан с волнами, саванна, мангровые болота и пустыня. Всё это — внутри, посреди настоящей аризонской пустыни.
Через два года они должны выйти наружу. Если выживут.
Это Biosphere 2 — самая дорогая и амбициозная попытка человека построить вечную закрытую экосистему. Biosphere 1 — это наша Земля. Двойка должна была стать её работающей копией.
Зачем строить вторую Землю
Идея родилась не в кабинете учёных, а в голове группы энтузиастов во главе с Джоном Алленом. Он был не биологом, а инженером и бизнесменом. Но именно он вдохновил проект.
Задача звучала просто: может ли человек жить в полностью замкнутой системе? Не в бункере с баллонами кислорода, а в живой системе, где растения дают воздух, вода перерабатывается, отходы идут в почву, а люди выращивают свою еду.
Если получится — это шаг к космическим колониям на Луне и Марсе. А заодно — модель для изучения того, как работает наша планета.
Строительство началось в 1987 году недалеко от городка Оракл, Аризона. Финансировал проект Эдвард Басс — миллиардер из Техаса, который вложил в Biosphere 2 около 150 миллионов долларов (больше 300 миллионов в пересчёте на сегодня).
К 1991 году гигантское сооружение из стекла и стали было готово. Герметичное основание отделяло внутренний мир от земли под ним. Никакого контакта с внешней средой.
Что было внутри
Площадь под стеклом — 3,14 акра (примерно 1,3 гектара). Объём герметичного пространства — около 180 000 кубометров.
Внутри разместили пять искусственных экосистем:
- тропический лес с деревьями до 15 метров;
- океан глубиной до 7 метров с искусственным рифом;
- мангровые болота;
- саванна;
- туманная пустыня.
К ним добавили сельскохозяйственную зону и жилые помещения для экипажа. В океане плавали рыбы и кораллы. В лесу жили птицы и насекомые-опылители. Всё это должно было работать как единая система.
Кто вошёл внутрь
26 сентября 1991 года в Biosphere 2 вошли восемь человек. Их называли биосферианцами.
Команда:
- Эбигейл Аллес — медицинский исследователь;
- Марк Нельсон — инженер и фотограф;
- Джейн Пойнтер — биолог;
- Салли Сильверстоун — инженер-эколог;
- Линда Ли — инженер-электрик;
- Табата МакКаллум — специалист по сельскому хозяйству;
- Рой Уолфорд — врач и парашютист;
- Марк ван Тилло — инженер-механик.
Снаружи за ними следил весь мир. Журналисты называли Biosphere 2 «прообразом колонии на Марсе». Туристы приезжали смотреть на стеклянный город. Казалось, началась новая эра.
Что пошло не так: еда
Первая проблема ударила быстро — голод.
Биосферианцы сами выращивали всё, что ели. Внутри была ферма с рисом, пшеницей, бобовыми, овощами и фруктами. Урожаи были неплохими. Но калорий катастрофически не хватало.
Расчёт был ошибочным. Восемь взрослых людей, которые каждый день работали физически — сажали, поливали, собирали, чинили, бегали, лазали — тратили намного больше энергии, чем предполагали проектировщики.
В среднем каждый биосферианец терял от 10 до 20 килограммов за первый год. Они постоянно думали о еде. Ссоры иногда вспыхивали из-за добавочной порции риса. Урожайность выросла со временем, но чувство голода не уходило. Второй год был легче, но не намного.
Куда исчез кислород
Главная катастрофа случилась с воздухом. В первые месяцы уровень кислорода внутри начал падать. Медленно, но неумолимо. К 16-му месяцу он упал до 14–14,5% . Для сравнения: в обычном воздухе кислорода 21% . 14% — это как жить на высоте 4000 метров. Организм постоянно в стрессе. Люди уставали, плохо спали, с трудом думали.
Причина оказалась сложной и неожиданной. Все думали: кислород падает — значит, растёт углекислый газ. Но измерения показывали, что CO₂ не растёт так сильно, как должен. Куда он девался?
Разгадка: бетон. В бетонных стенах Biosphere 2 содержалось много кальция. Углекислый газ вступал в реакцию с бетоном и превращался в карбонаты — по сути, камень. Газ уходил из воздуха в стены.
А второй фактор — микробы в почве. Они перерабатывали органику, потребляли кислород и выделяли CO₂. Бактерий было так много, что их дыхание влияло на атмосферу сильнее, чем дыхание людей и растений. Получился парадокс: Biosphere 2 медленно задыхалась из-за собственных стен и собственной почвы.
В январе 1993 года (на 16-м месяце) кислород начали закачивать извне. Для публики это стало признанием провала. Для учёных — важнейшим уроком: в маленькой системе даже стены влияют на воздух.
Почему вторая Земля оказалась такой хрупкой
Настоящая Земля огромна. Если где-то упало давление, где-то пошёл дождь, а где-то микробы съели лишнюю органику — океаны, леса и ветры всё выровняют. У планеты есть запас прочности.
У Biosphere 2 такого запаса не было.
Вот что происходило внутри:
- Вьюрки размножались слишком быстро, съедали всех насекомых-опылителей, и растения переставали плодоносить.
- Муравьи стали вредителями, которых невозможно было вывести без химии.
- Альги в океане разрастались так, что затеняли кораллы.
- Уровень CO₂ колебался сильнее, чем в природе, потому что днём растения его поглощали, а ночью выделяли.
Любая мелочь в масштабе Biosphere 2 превращалась в кризис.
Психология: война в стеклянном мире
Восемь человек жили вместе два года. Без возможности выйти наружу. Без новой обстановки. Без отдыха друг от друга.
Команда раскололась на две группы. Конфликт начался ещё до входа, но внутри он только усилился. Спорили обо всём: как вести сельское хозяйство, кому когда дежурить, как тратить время, кому принимать решения.
Были и напряжённые встречи с руководством наверху. Один из членов экипажа, Марк ван Тилло, позже писал, что после выхода ему потребовалась психологическая помощь.
Это был важный урок для космических миссий: герметичный купол не решает проблему людей. Люди остаются людьми.
Вторая миссия: ещё быстрее и ещё хуже
После первой миссии систему перезапустили. 6 марта 1994 года внутрь вошла вторая команда: шестеро человек (Мэтт Смит, Норберто Альварес-Ромо, Тиллак В. Матхай, Шарлотта Годфри, Родриго Монтес, Паскуале). Их миссия планировалась на 10 месяцев.
Но эксперимент рухнул почти сразу.
Управленческий конфликт вокруг Biosphere 2 достиг пика. Коммерческая компания Space Biospheres Ventures, которая управляла проектом, погрязла в судебных спорах. Стороны обвиняли друг друга в некомпетентности и мошенничестве.
В сентябре 1994 года — через полгода — шлюзы открыли. Вторая миссия была прервана досрочно. Внутренние дрязги оказались сильнее внешней герметичности.
Это был провал или успех?
Зависит от того, как смотреть.
Провал. Biosphere 2 не смогла работать без внешней помощи. Воздух пришлось качать. Еды не хватало. Экосистемы вели себя дико. Психологический климат разрушался. Вторая миссия не закончилась. Громкая мечта превратилась в посмешище для критиков.
Успех. Учёные узнали то, что невозможно было узнать иначе. Впервые человек построил большую замкнутую систему и увидел, как она ломается. Каждая поломка была уроком:
- почвенные микробы могут управлять атмосферой;
- бетон — не нейтральный материал;
- маленькая биосфера не масштабируется напрямую;
- для космических колоний нужна не только инженерия, но и психология, и сельское хозяйство, и микробиология.
Рой Уолфорд, врач первой миссии, сказал после выхода: «Мы не провалились. Мы показали, насколько это сложно».
Что стало с Biosphere 2 сегодня
Biosphere 2 не заброшена. В 2007 году комплекс начал новый этап, а с 2011 года им управляет Университет Аризоны.
Сегодня это не «колония на Марсе», а огромная лаборатория. Учёные меняют внутри уровень CO₂, температуру и влажность — и смотрят, как реагируют растения, почва и вода. В обычной природе такие эксперименты поставить нельзя: слишком много переменных. А под стеклом — можно.
Тот же океан, который бушевал внутри, теперь помогает изучать изменение климата. Те же почвы, которые воровали кислород, помогают понять углеродный цикл.
Бывшая мечта о второй Земле стала инструментом для изучения первой.
Главный урок
Biosphere 2 показала не то, как строить космическую колонию. Она показала, насколько сложна наша собственная планета.
Земля кажется нам привычной, надёжной и огромной. Мы дышим — воздух есть. Сажаем — растёт. Льём воду — она уходит в почву и возвращается дождём. Biosphere 2 была попыткой сделать то же самое в миниатюре. И она провалилась, потому что Земля оказалась слишком сложной.
У нас уже есть одна работающая биосфера. И пока мы не научились делать её копию. Biosphere 2 стала напоминанием: не надо думать, что Землю легко заменить стеклом и бетоном. Замена не работает. Но попытка её построить — одна из самых смелых и поучительных идей XX века.