Что надо знать о мусорных экскретах

Каждый из этих узлов состоит из нескольких подсистем, и все они должны быть связаны друг с другом системой автоматического контроля и регулирования, с тем чтобы, например, постоянно поддерживать в космическом корабле заданную температуру, влажность и давление (в том числе и парциальное давление отдельных газов). Удерживать такую систему в состоянии требуемого динамического равновесия — задача поистине огромной трудности. Подробно вся сложность такой системы на примере блока фотосинтеза рассмотрена в работе [88].

Отмечается, что может быть, самым критическим фактором в замкнутой экологической системе космического корабля является сохранение равенства между дыхательным коэффициентом экипажа RQ (отношение объёма выделенного человеком углекислого газа к объему поглощенного кислорода) и коэффициентом ассимиляции водорослей AQ (отношение объёма усвоенного углекислого газа к выделенному кислороду). Это равенство должно соблюдаться с точностью до 1 %. Любое отклонение, превышающее эту величину, приведёт к уменьшению количества кислорода для дыхания космонавтов на 1 % в день. Поскольку коэффициент AQ зависит от количества подводимого к водорослям азота, то система, которая должна непрерывно регулировать состав атмосферы в космическом корабле и поддерживать требуемое соотношение RQ/AQ, будет весьма сложной, если не сказать больше.

Питанием для водорослей будут отходы жизнедеятельности космонавтов. Водоросли же в свою очередь будут служить пищей для экипажа космического корабля.

Помимо воды и углекислого газа для образования новой клеточной массы водорослям необходимы также связанный азот и определённые минеральные соли. Если предположить, что потребность космонавтов в пище будет покрываться только водорослями, то достаточно будет около 600 г сухих водорослей на 1 человека в день. Очень сомнительно, чтобы человек мог потреблять в пищу такое количество водорослей в течение продолжительного периода времени, хотя они и богаты необходимыми аминокислотами (за исключением серосодержащих метионина и цистина) и витаминами и содержат 40–60 % белков, 10–20 % жиров и 20 % углеводов. Эксперименты показали, что в суточной диете человека может содержаться около 100 г водорослей, большее количество водорослей в рационе вызывает у человека желудочно-кишечные расстройства.

Как в России, так и в США учёные считают, что в замкнутой экологической системе жизнеобеспечения в качестве компонентов или звеньев цепочки питания можно использовать промежуточные формы жизни. Среди них: дрожжи, плесень, грибы, водяных блох, улиток, полевых слизней, угрей и другую рыбу, кроликов, цыплят и коз. Берут в расчет также картофель, капусту и ряску. Водоросли будут поедаться рыбами или другими животными, которых в свою очередь будет употреблять в пищу экипаж космического корабля. Однако такие предложения упускают из виду огромные трудности, связанные с переработкой в замкнутой СЖО шерсти, когтей, рогов, требухи животных и т. п. То есть опять практически на каждом этапе реализации этого проекта возникает проблема избавления от неизбежно возникающих мусорных экскретов.

По словам известного микробиолога Роберта Г. Тишера, для космических кораблей «необходимо карликовое жвачное животное, размером, может быть, с кошку, не имеющее рогов, копыт, когтей, шерсти и т. п., которое можно было бы целиком употреблять в пищу».

И здесь с успехом могут быть использованы наработки учёных по производству искусственного мяса [30]. В частности, NASA разрабатывает продукты для долгосрочного космического путешествия, и в 2002 году уже провело эксперименты с тканями рыбы, доказав саму возможность выращивания в искусственных условиях вполне съедобного псевдомяса, правда, в очень небольших количествах.

Более масштабные эксперименты провели японские исследователи, предложившие синтезировать «квазимясо» из канализационных стоков, — пишет издание Digital Trends [48]. Этот способ после целенаправленной доработки, безусловно, может быть использован на космическом корабле.

Заметим, что это не первая попытка переключить человека на замкнутый пищевой цикл. Сообщается, например, что космонавты на Международной орбитальной космической станции «с удовольствием»? пьют воду, синтезированную из их пота и влаги, конденсируемой в результате дыхания, а также из мочи.