Planeet kuumeneb, ookeanid oksüdeeruvad, Amazonase metsad põlevad ja Arktikat katavad lume asemel mikroplastikud. Inimkonna kahjustus on ekspertide sõnul nii suur, et globaalne ökoloogiline katastroof on juba alanud. Isegi optimistidel on raske eitada, et meie ökoloogiline jalajälg sarnaneb pigem raskete kingade jälgedega, millega me planeedi nägu tallame. Sellel süngel taustal kerkib mõistlik küsimus: kas pole mitte hoolimatu visata välja suuri summasid inimeste saatmiseks sügavasse kosmosesse, teistesse maailmadesse? Või on see vastupidi - küüniline lahendus rämpsupotti langeva planeedi pakilistele probleemidele?
Sellegipoolest võib kosmosereis pakkuda inimkonnale ekstsentriliste miljardäride jaoks palju enamat kui lihtsalt elupäästvat põhku. Olgu tegemist kaasaegsete kosmoselaevadega, mis asuvad madala Maa orbiidil, või tulevaste Kuu või Marsi eelpositsioonide jaoks, peame ühel või teisel viisil taasesitama elutsüklit väljaspool meie planeeti. Ja praeguste ja tulevaste kosmoselendude jaoks on vaja suletud tsükli ja universaalse töötlemise tehnoloogiaid - need pakuvad ammendamatut vee, õhu ja toidu voogu.
Teisest küljest me juba teame, kuidas me planeeti ohustame ja mida on vaja selle nimel ette võtta. "Kõik säästva elu tagamiseks vajalikud tööriistad asuvad siin ja praegu," ütles Columbia ülikooli klimatoloog ja NASA kaastöötaja Kate Marvel. "Jah, me ei suuda endiselt lahendada kliimamuutuste probleemi, kuid mitte üldse sellepärast, et meid köidab kosmos." Ainuüksi kosmoselennud ei suuda Maa päästa ja veelgi enam - naiivsete unistustega kodumaalt lahkumisel.
Põllumajanduse plekkpurk
Ilma tehnoloogiliste uuendusteta kosmoses on võimatu ellu jääda, kuid varasemad otsused olid puhtalt ajutised. Pidage ainult meeles, et NASA mehitatud lendude seeria kosmoseaparaadil Apollo - nende maksimaalne kestus ulatus 12 päevani. Kuid muutused on kohe nurga taga: Trumpi administratsioon lubab maanduda Kuule 2024. aastaks. NASA Kennedy kosmosekeskuse vanem lennukatsetusteadlane Luke Robertson ütleb, et agentuur kavatseb 2028. aastaks Kuu pinnale rajada jätkusuutliku infrastruktuuri, mis nõuab pikaajalist, taastuvat toidu, õhu ja vee ladustamist.
Mõned neist tehnoloogiatest lähevad kaugemale astronautikast. Lõpuks rändasid üsna paljud kosmoseagentuuride välja töötatud leiutised ärisektorisse. Võtame näiteks mitu ökoloogiliselt orienteeritud projekti - sealhulgas jätkusuutlik õlitootmine ja LED-valgustite kasutamine põllukultuuride kasvatamiseks.
Põllukultuuride koristamine ei ole tühine ülesanne. Niisiis mängivad rahvusvahelisel kosmosejaamas (ISS) pardal võtmerolli sellised tehnoloogiad nagu spetsialiseeritud valgustus ja täiustatud andurid, kus toidu tootmiseks kasutatakse selliseid energiatõhusaid meetodeid nagu Veggi süsteem, selgitas NASA kasvataja Joya Massa. Taimekasvu LED-e kasutati NASA katsete käigus 1980. aastatel esmakordselt. Massa märgib, et tänapäeval säästab see tehnoloogia kasvuhoonekultuuride tootmisel tohutult energiat.
Reklaamvideo:
NASA tegi koostööd ka Florikaniga. See ettevõte töötab välja polümeerkattega väetisi, mis vabastavad toitaineid aeglaselt ja järk-järgult. See aitab vähendada väetise sattumist keskkonda ja vähendada keskkonnakahju. Massa sõnul on väetisi kosmoses edukalt kasutatud ja nad on ISS-is hästi tõestanud. Kuigi need on ette nähtud edasiseks kasutamiseks kosmoses, kasutatakse neid edukalt ka kaubanduspõllumajanduses.
Mõned keskkonnauuendused on tekkinud alles seetõttu, et NASA töötab vastutustundliku keskkonnajuhtimise nimel, ütles tehnoloogiasiirde juht Daniel Lockney. Kosmoseseadmete ehitamine Maa peal on räpane äri. Keskkonda võivad sattuda kütused, värvid, lahustid ja muud toksilised materjalid. Seetõttu töötas NASA välja emulgeeritud nullvalentsusega rauda (EZVI), materjali, mis "kleepub" põhjavees klooritud lahustitesse. Algselt kasutati seda käivitamiskohtade puhastamiseks, kuid järk-järgult rakendati seda valitsuse superfondi programmi alusel keemiatehastes ja tugevalt saastunud aladel.
Nii kosmonautid kui ka maapealsed elanikud vajavad joogivett. Mürgitatud vesi tapab igal aastal miljoneid inimesi ja selle tragöödia ärahoidmiseks on kõik vajalikud vahendid.
Hea näide sellest, kuidas NASA seda probleemi lahendada saab, on mikrobioloogiline tagasilöögiklapp. Süsteem töötati algselt välja Ameerika kosmoselaevade jaoks, kuid selle täiustatud versioon on paigaldatud ISSi pardale, hoides passiivselt ära kahjulike mikroobide sisenemise joogiveepaakidesse. Muud modifikatsioonid töötavad Maal, hoides vee puhtana saastatud piirkondades, kus puudub juurdepääs elektrile - ja hambaoperatsioonides. (Pidage meeles, et pärast arstiga tutvumist vedelikuga loputate suud? Noh, see vesi on suu puhastamise riski minimeerimiseks läbinud sama puhastuse.)
Roberson ja doktorikraadiga NASA teadlane Melanie Pickett töötavad kosmoses reisimiseks mõeldud vee puhastamise süsteemide, sealhulgas ISSi heaks. Heitvett töödeldakse nüüd kemikaalidega. "Kuid need kemikaalid ei ole jätkusuutlikud," ütleb Roberson. Süsteem nõuab Maalt pidevat täiendamist. Tema ja Pickett töötavad välja uusi süsteeme, mis kasutavad jäätmete töötlemiseks taimi ja mikroobe. Lõppkokkuvõttes osutub see uueks sõnaks Maal asuvate tualettruumide ja septikute töös.
Nagu veega, pole hingatava õhu muutmine kosmoses piiramatuks ressursiks kaugeltki lihtne. ISS-is ekstraheeritakse hapnikku tavaliselt veest - seda tuleb pidevalt Maalt tuua, mis on kallis ja raiskav. Alates 2018. aastast on Euroopa Kosmoseagentuur (ESA) üritanud asju pöörata uue ja täiustatud suletud ahelaga süsteemi abil, mis eemaldab kosmosejaama atmosfäärist süsinikdioksiidi, vabastab hapniku hingava õhu täiendamiseks ja säästab vett.
Isegi ebaproportsionaalselt suuremas mahus ja erinevate toimimisnõuetega on süsiniku kogumise süsteemid Maal väga kasulikud osana kliimamuutuste terviklikust lahendusest. Kosmose jaoks välja töötatud tehnoloogia võib Maa peal hästi töötada.
Juhuslikud lisaefektid
Kõigi nende uuenduste üks peamisi põhimõtteid on see, et midagi ei raisata. Kosmos märgib Massa, et isegi jäätmeid peetakse väärtuslikuks ressursiks ja neid on hoolimatu visata. See on suletud ahelaga süsteemide alus: ideaaljuhul töödeldakse kõiki komponente ilma eranditeta ja jäätmeid ei teki üldse. Kujutage ette suletud terraariumi, kus miniatuursed taimeökosüsteemid elavad ja õitsevad aastakümneid ilma vähimagi väliste sekkumisteta.
Mikroökoloogiline elutoetussüsteemi alternatiiv või Melissa (MELiSSA) projekt järgib seda põhimõtet rangelt. Pidevalt täiustatud Barcelona tehase abil töötab see projekt Euroopa Kosmoseagentuuri (ESA) egiidi all suletud bioloogilise elu toetamise süsteemi loomiseks.
Piloottehas, mis kasutab fotosünteesi jäätmete töötlemiseks, õhu puhastamiseks, hapniku varustamiseks ja toidu tootmiseks, on asustatud mitte astronautide, vaid rottide poolt. Tema töö ajal on mitu põlvkonda loomi juba muutunud ja seni pole nende hulgas ühtegi ohvrit olnud. ISS-is on edukalt rakendatud mitmeid Melissaga seotud katseid - näiteks Artemiss, et toota biomassi ja hapnikku fotosünteesi teel.
Projekt käivitati 1989. aastal, et luua 2020. aastate keskpaigaks pikk planeedidevaheline teekond meeskonna elu toetav süsteem. Selle tulemused on olnud lootustandvad, ütles ESA Melissa juht Christophe Lasseur. Näiteks saab sama uriini puhastamise tehnoloogiat rakendada ka kaugemates piirkondades ja katastroofipaikades - säästes raha joogivee kulukaks vedamiseks kaugelt.
Ülbed ideaalid on üks asi, kuid kogu tõe kriteerium on praktika. Kõiki uuendusi ei realiseerita ja pealegi pole see kindlasti üleöö. Nagu Robertson selgitab, kulub tema enda leiutiste jõudmiseks kommertslikule tasemele keskmiselt seitse kuni kümme aastat. Melissa on mõeldud 50 aastaks.
Peame olema kannatlikud. "Tegelikult on see väga kaugeleulatuv," ütleb Lockney. „Me ei kahtle, et vesi on märg. Nii et uutesse katsetesse investeerimine annab varem või hiljem meile leiutised, millest on kasu kogu inimkonnale."
Uuendused rõhutavad ainult vajadust investeerida disaini- ja arendustöösse. “Teaduse kõige uudishimulikum on see, et kunagi ei või teada, mis lõpuks juhtub,” ütleb Marvel. Lõpuks ei osanud keegi arvata, et Internet ja Suur Hadronite põrkaja osutuvad samast ettevõtmisest.
Peale pikkade tarneaegade ja ettearvamatuse elemendi on astronautika juba aidanud luua rea tõhusaid (kui mitte revolutsioonilisi) tarbijatehnoloogiaid. Miks on nad üldsusele endiselt vähe teada? Riskikapitaligrupi Space Angels tegevjuht Chad Anderson usub, et osa sellest võib seostada halva turundusega.
Anderson usub, et tehnoloogia siirdamine kosmosest on viinud märkimisväärsete edusammudeni säästvas tootmises, aga ka igapäevasemas transpordi-, tervishoiu- ja kommunikatsioonivaldkonnas. Probleem on selles, et kosmoseagentuurid ei suuda oma edulugusid üldsusele tõhusalt reklaamida. "Kosmoseettevõtted on kurikuulsad kehva enesetutvustuse pärast," ütleb Anderson.
Irooniline on Andersoni sõnul praeguse olukorraga tegelemine veelgi suurem väljakutse. Võtame näiteks NASA korporatiivväljaande Spinoff, mis on tehnoloogiainnovatsioone kaevanud alates 1976. aastast. Vaatamata kindlale sugupuule on ajakiri endiselt väga spetsialiseerunud ja kättesaamatu väljaanne - seda ei loeta peaaegu kunagi ja paljud pole sellest kunagi kuulnud. Avalikkuse huvitamiseks ja lugejani jõudmiseks soovitab Anderson astronautika ja argielu suhet selgemalt rõhutada.
Kallis, ma kahandasin planeeti
Olgu kuidas on, keskkonnainnovatsioon on teretulnud, kuid me ei saa loota ainult tehnoloogilistele lahendustele. Maa on üsna elamiskõlblik, ütleb Marvel, ja purkidesse kolimiseks pole midagi pürgida. Õnneks ei võimalda mõned projektid mitte ainult kosmoses ellu jääda, vaid aitavad meil omaenda planeeti paremini tundma õppida.
Võtke Arizonas kuulus Biosphere 2. 1990ndatel toimus siin tipptasemel eksperiment: hoolikalt valitud mehed ja naised paigutati kaheks aastaks mingisse isoleeritud elupaika, et jälgida nende suhete ja ökosüsteemide arengut (eeldades, et "Biosfäär-1" on Maa).
Ehkki enamik "Biosfääri-2" oli episoodi jaoks meeles, kui hapniku tase langes nii palju, et elanike elu oli ohus ja vaja oli välist sekkumist, oli katse edukam kui võib tunduda. Teadlased on Maa elu toetavatest süsteemidest palju aru saanud ja mitmesugused teaduslikud tööd valasid välja nagu rukkiluu. See oli tegelikult idee: mõista Maa erinevaid süsteeme, et planeeti paremini hallata, selgitas hiljem Arizona ülikoolile üle läinud rajatise praegune asedirektor John Adams.
Täna reprodutseerib sait mitmeid ökosüsteeme - naturalistlikest vihmametsadest ookeanimassini. Nende ökosüsteemide erinevate elementidega koos ja eraldi manipuleerides proovivad teadlased mõista, kuidas nende reaalmaailma kolleegid töötavad (ja lagunevad).
Samas kohas, kuid mitte esialgse eksperimendi "Biosfäär-2" raames, töötab maastiku evolutsiooni vaatluskeskus. See koosneb kolmest massiivsest struktuurist, mis on ehitatud vulkaanilise basaldi nõlvale, mis paljuski meenutab Marsi maastikku. Biosfääri 2 teadusdirektor Peter Troch selgitab, et observatoorium aitab mõista, kuidas muuta elutu maastik millekski jätkusuutlikuks. "Tavaliselt on füüsikalised ja bioloogilised maailmad tihedalt kokku keevitatud ja nende suhete dünaamikast aru saamiseks ja uuesti ühendamiseks pole neid kerge eraldada," ütleb Adams. Maastiku evolutsiooni vaatluskeskus on mõeldud selleks "ökoloogiliseks avauseks".
Ehkki see töö keskendub peamiselt kosmosekeskkonnale, märgib Troch, võiksid saadud teadmised aidata taastada Maa kõige tõsisemalt lagunenud ökosüsteeme. "Olgu need kosmoses või Maa peal, lahendame samu probleeme," ütleb ESA uurimissüsteemide juht Daniele Laurini.
Maa mõistmine on siin ülitähtis. "Kui me ikkagi ei saa aru, kuidas maised süsteemid toimivad, tänu millele elame ja millest me sõltume, siis miks me kujutasime ette, et saame neid uuesti luua?" Küsib Adams.
Kosmosetehnoloogiatel on kindlasti võtmeroll - ja mitte ainult elu toetavates süsteemides. Lõppude lõpuks, tänu samadele satelliitidele oleme mitu aastakümmet jälginud planeeti enneolematu detailsusega. Klimatoloogide ja keskkonnakaitsjate jaoks oli see pöördeline hetk, märgib Marvel.
Kuid kui me hoiame Maa eluks kõlbulikuna - ja oleme juba selle kriisi lahendamiseks piisavalt võimelised -, siis mis mõte on tähtede poole püüelda? Saame toota Marsil hapnikku, nii et meil on midagi hingata, või kasvatada Kuul salatit, nii et meil midagi oleks, aga Maa on meile selle kõik juba andnud, ütleb Massa. Võib-olla, ta muigab, panevad kosmose ellujäämise väljakutsed inimesi rohkem hindama asju, mida me kodus iseenesestmõistetavaks peame.
Robin George Andrews
