Planeta se zahřívá, oceány oxidují, lesy Amazonky jsou v plamenech a Arktida je místo sněhu pokryta mikroplasty. Podle odborníků je škoda lidstva tak velká, že globální ekologická katastrofa již začala. Dokonce i optimistům je těžké popřít, že naše ekologická stopa je spíš jako stopy těžkých bot, které pošlapáváme na tvář planety. Na tomto ponurém pozadí vyvstává rozumná otázka: není bezohledné vyhodit obrovské množství peněz, aby lidé poslali lidi do hlubokého vesmíru, do jiných světů? Nebo možná naopak, jedná se o cynické řešení naléhavých problémů planety, která upadá do ocasu?
Cestování vesmírem však může lidstvu poskytnout více než jen záchrannou slámu pro výstřední miliardáře. Ať už je to moderní kosmická loď na nízké oběžné dráze Země nebo budoucí základny na Měsíci nebo na Marsu, budeme muset reprodukovat životní cyklus mimo naši planetu tak či onak. A pro současné i budoucí kosmické lety jsou zapotřebí technologie uzavřeného cyklu a univerzálního zpracování - zajistí nevyčerpatelný tok vody, vzduchu a jídla.
Na druhé straně již víme, jak ohrožujeme planetu a co s tím musíme udělat. "Všechny nástroje, které potřebujete pro udržitelný život, jsou tady a teď," řekla Kate Marvel, klimatologka Columbia University a spolupracovník NASA. "Ano, stále nemůžeme vyřešit problém změny klimatu, ale vůbec ne, protože nás přitahuje vesmír." Kosmické lety samy o sobě nemohou zachránit Zemi, a to ještě víc díky naivným snám opustit svou domovskou planetu.
Zemědělství Plechovka
Bez technologických inovací ve vesmíru není možné přežít, ale minulá rozhodnutí měla čistě dočasný charakter. Jen si vzpomeňte na řadu letů s posádkou NASA na kosmické lodi Apollo - jejich maximální doba trvání dosáhla 12 dní. Ale změna je hned za rohem: Trumpova správa slibuje přistát na Měsíci do roku 2024. Luke Robertson, vedoucí vědecký pracovník letových zkoušek v Kennedyho vesmírném středisku NASA, říká, že agentura má v úmyslu do roku 2028 vybudovat udržitelnou infrastrukturu na lunárním povrchu, která bude vyžadovat dlouhodobé obnovitelné skladování potravin, vzduchu a vody.
Některé z těchto technologií překonají astronautiku. Nakonec docela málo vynálezů vyvinutých vesmírnými agenturami migrovalo do komerčního sektoru. Vezměte například řadu ekologicky zaměřených projektů - včetně udržitelné produkce ropy a využití LED osvětlení pro pěstování plodin.
Sklizeň plodin ve vesmíru není triviální úkol. Technologie jako vyhrazené osvětlení a pokročilé senzory hrají klíčovou roli na palubě Mezinárodní vesmírné stanice (ISS), kde se pro výrobu potravin používají energeticky účinné metody, jako je systém Veggi, vysvětluje pěstitel NASA Gioia Massa. LED diody pro růst rostlin byly poprvé použity v 80. letech jako součást experimentů NASA. Massa dnes poznamenává, že tato technologie šetří obrovské množství energie při produkci skleníkových plodin.
Propagační video:
NASA také spolupracovala s Florikanem. Tato společnost vyvíjí polymerem potažená hnojiva, která uvolňují živiny pomalu a postupně. To pomáhá snižovat odtok hnojiva do životního prostředí a snižovat škody na životním prostředí. Hnojiva, říká Massa, byla úspěšně použita ve vesmíru a v ISS se osvědčila. Přestože jsou určeny pro další použití ve vesmíru, jsou také úspěšně používány v komerčním zemědělství.
Některé ekologické inovace nastaly teprve proto, že NASA pracuje na odpovědném environmentálním managementu, říká Daniel Lockney, vedoucí technologického transferu. Budování vesmírného vybavení na Zemi je chaotický podnik. Paliva, barvy, rozpouštědla a další toxické materiály se mohou uvolňovat do životního prostředí. Proto společnost NASA vyvinula emulgované železo s nulovou valencí (EZVI), materiál, který „ulpívá“na chlorovaných rozpouštědlech v podzemních vodách. Zpočátku to bylo zvyklé na vyčištění místa startu, ale postupně to bylo aplikováno v chemických rostlinách a silně znečištěných místech pod vládním programem Superfund.
Kosmonauti i pozemšťané potřebují zásobu pitné vody. Otrávená voda každoročně zabíjí miliony lidí a všechny prostředky jsou dobré, aby této tragédii zabránily.
Dobrým příkladem toho, jak může NASA tento problém vyřešit, je mikrobiologický zpětný ventil. Systém byl původně vyvinut pro americkou kosmickou loď, ale jeho vylepšená verze je nainstalována na palubě ISS a pasivně brání škodlivým mikrobům vniknout do nádrží na pitnou vodu. Další úpravy fungují na Zemi, udržují vodu čistou ve znečištěných oblastech bez přístupu k elektřině - a v zubních ordinacích. (Vzpomeňte si na tekutinu, kterou si vypláchnete ústa po návštěvě lékaře? No, tato voda prošla stejným očištěním, aby se minimalizovalo riziko orálních infekcí.)
Roberson a Melanie Pickett, vědec NASA s PhD, pracují na systémech čištění vody pro vesmírné cestování, včetně ISS. Odpadní voda je nyní čištěna chemikáliemi. "Ale tyto chemikálie nejsou udržitelné," říká Roberson. Systém vyžaduje neustálé doplňování ze Země. On a Pickett vyvíjejí nové systémy, které používají rostliny a mikroby ke zpracování odpadu. Nakonec se ukáže, že to bude nové slovo v práci toalet a septiků na Zemi.
Stejně jako u vody není výroba dýchatelného vzduchu neomezeným zdrojem ve vesmíru ani zdaleka snadná. Na ISS je kyslík tradičně extrahován z vody - musí být neustále přiváděn ze Země, což je drahé a nehospodárné. Od roku 2018 se Evropská kosmická agentura (ESA) pokouší věci otočit pomocí nového, pokročilého systému s uzavřenou smyčkou, který odstraňuje oxid uhličitý z atmosféry vesmírné stanice, uvolňuje kyslík pro doplnění dýchatelného vzduchu a šetří vodu.
Ačkoli v nepřiměřeně velkém měřítku as různými provozními požadavky, budou systémy zachycování uhlíku na Zemi velmi užitečné jako součást komplexního řešení klimatických problémů. Technologie vyvinutá pro vesmír může dobře fungovat na Zemi.
Náhodné další efekty
Jedním z hlavních principů všech těchto inovací je, že nic není zbytečné. Ve vesmíru, Massa poznamenává, dokonce i odpad je považován za cenný zdroj a je bezohledné jej zlikvidovat. Toto je základ pro systémy s uzavřenou smyčkou: ideálně jsou všechny komponenty zpracovávány bez výjimky a nevzniká vůbec žádný odpad. Představte si uzavřené terárium, kde miniaturní rostlinné ekosystémy žijí a prosperují po celá desetiletí bez sebemenších vnějších zásahů.
Projekt Microecological Life Support System Alternative nebo Melissa (MELiSSA) striktně dodržuje tento princip. S pomocí neustále se zlepšujícího pilotního závodu v Barceloně se tento projekt pod záštitou Evropské kosmické agentury (ESA) snaží vytvořit uzavřený systém podpory biologického života.
Pilotní závod, který používá fotosyntézu ke zpracování odpadu, čištění vzduchu, zásobování kyslíkem a produkci potravin, není obýván astronauty, ale krysy. Během své práce se již několik generací zvířat změnilo a dosud mezi nimi nebyly žádné oběti. Řada experimentů souvisejících s Melissou - například Artemiss, která produkuje potravinovou biomasu a kyslík z fotosyntézy - se na ISS úspěšně provádí.
Projekt byl zahájen v roce 1989 s cílem vytvořit systém podpory života posádky na dlouhé meziplanetární cestě do poloviny 20. let. Jeho výsledky byly slibné, říká Christophe Lasseur, vedoucí Melissy v ESA. Například stejná technologie čištění moči může být použita ve vzdálených oblastech a místech katastrof - šetří peníze za nákladnou dopravu pitné vody z dálky.
Vznešené ideály jsou jedna věc, ale kritériem celé pravdy je praxe. Ne všechny inovace jsou realizovány a kromě toho to rozhodně není přes noc. Jak vysvětluje Robertson, jeho vlastním vynálezům trvá v průměru sedm až deset let, než dosáhne komerční úrovně. Melissa je navržena na 50 let.
Musíme být trpěliví. "Ve skutečnosti je to velmi prozíravé," říká Lockney. "Nepochybujeme, že voda je mokrá." Investice do nových experimentů nám dříve či později poskytne vynálezy, z nichž bude mít prospěch celé lidstvo. ““
Inovace pouze zdůrazňují potřebu investovat do projekčních a vývojových prací. "Nejzajímavější věcí na vědě je, že nikdy nevíš, co se nakonec stane," říká Marvel. Nakonec nikdo nehádal, že internet a Velký hadronový srážka se ze stejného úsilí ukážou.
Kromě dlouhých dodacích lhůt a prvku nepředvídatelnosti již astronautika pomohla vytvořit řadu účinných (ne-li revolučních) spotřebitelských technologií. Proč jsou stále málo známé široké veřejnosti? Chad Anderson, generální ředitel skupiny rizikového kapitálu Space Angels, věří, že některé z toho lze přičíst špatnému marketingu.
Anderson věří, že přenos technologií z vesmíru vedl k významnému pokroku v udržitelné výrobě i ve světských oblastech, jako je doprava, zdravotnictví a komunikace. Problém je v tom, že kosmické agentury nedokáží účinně propagovat své úspěchy široké veřejnosti. „Vesmírné společnosti jsou proslulé špatnou propagací,“říká Anderson.
Je ironií, že Anderson říká, že řešení současné situace odráží ještě větší výzvu. Vezměme si například firemní časopis Spinoff společnosti NASA, který pokrývá technologické inovace od roku 1976. I přes solidní rodokmen zůstává časopis vysoce specializovanou a nepřístupnou publikací - je téměř nikdy nečten a mnozí o ní nikdy neslyšeli. V zájmu zájmu veřejnosti a oslovení hlavního čtenáře doporučuje Anderson jasněji zdůraznit vztah mezi astronautikou a každodenním životem.
Zlato, zmenšil jsem planetu
Ať už je to jakkoli, environmentální inovace jsou vítány, ale nemůžeme se spolehnout pouze na technologická řešení. Země je docela obyvatelná, říká Marvel, a není co usilovat o přesun do plechovek. Naštěstí nám některé projekty nejen umožňují přežít ve vesmíru, ale pomáhají nám lépe poznat naši vlastní planetu.
Vezměte slavnou biosféru 2 v Arizoně. V 90. letech se zde konal špičkový experiment: pečlivě vybraní muži a ženy byli dva roky umisťováni do nějakého izolovaného stanoviště, aby sledovali vývoj svých vztahů a ekosystémů (Biosféra 1 se chápe jako Země).
Přestože většina „Biosféry-2“byla připomenuta jako epizoda, kdy hladina kyslíku klesla natolik, že život obyvatel byl v nebezpečí a bylo vyžadováno vnější zásahy, experiment byl úspěšnější, než by se mohlo zdát. Vědci hodně rozuměli systémům podpory života na Zemi a různé vědecké práce se vylévaly jako hojnost. Ve skutečnosti to byla myšlenka: porozumět různým systémům Země s cílem lépe spravovat planetu, vysvětluje John Adams, současný zástupce ředitele zařízení, který později přešel na arizonskou univerzitu.
Dnes je zde rozmnoženo několik modelových ekosystémů - od přírodních deštných pralesů až po oceánské masy. Vědci se pokoušejí pochopit, jak jejich protějšky v reálném světě fungují (a rozpadají se), a to tím, že manipulují různé prvky těchto ekosystémů společně a jednotlivě.
Na stejném místě, ale ne v rámci počátečního experimentu „Biosféra-2“, funguje Observatoř vývoje krajiny. Skládá se ze tří masivních struktur postavených na svahu sopečného čediče, který se v mnoha ohledech podobá terénu Marsu. Peter Troch, vědecký ředitel Biosféry 2, vysvětluje, že observatoř pomáhá pochopit, jak přeměnit neživou krajinu v něco udržitelného. "Fyzický a biologický svět je obvykle pevně svařen a není snadné je oddělit, aby bylo možné porozumět dynamice jejich vztahů a znovu je spojit," říká Adams. Pro toto „ekologické otevření“je určena Observatoř evoluce krajiny.
Přestože se tato práce zaměřuje především na vesmírné prostředí, poznamenává Troch, získané znalosti by mohly pomoci obnovit nejtěžší ekosystémy Země. "Ať už ve vesmíru nebo na Zemi, řešíme stejné problémy," říká Daniele Laurini, vedoucí výzkumných systémů ESA.
Zde je prvořadé pochopení Země. "Pokud stále nechápeme, jak fungují pozemské systémy, díky kterým žijeme a na kterých jsme závislí, proč jsme si představovali, že bychom je mohli znovu vytvořit?" Ptá se Adams.
Vesmírné technologie rozhodně hrají klíčovou roli - a to nejen v systémech podpory života. Koneckonců, díky stejným satelitům, pozorujeme planetu s nebývalou úrovní detailů již několik desetiletí. Pro klimatology a environmentalisty to byl moment povodí, poznamenává Marvel.
Ale pokud udržíme Zemi tak, aby byla vhodná pro život - a my jsme již schopni tuto krizi vyřešit - pak jaký je smysl snah o hvězdy? Můžeme na Marsu vyrábět kyslík, abychom měli něco, co můžeme dýchat, nebo pěstovat salát na Měsíci, abychom měli něco, ale Země nám to všechno dala, říká Massa. Možná, přemýšlí, výzvy přežití ve vesmíru způsobí, že lidé ocení více věcí, které doma považujeme za samozřejmost.
Robin George Andrews