Osvita.ua Вища освіта Реферати Астрономія Проект "Біосфера-2": провал чи досягнення? Реферат
Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції. З питань розміщення інформації звертайтесь за телефоном (044) 200-28-38.

Проект "Біосфера-2": провал чи досягнення? Реферат

Мета проекту "Біосфера-2" - створити на площі в один гектар замкнуту інформаційно-екологічну систему з регенерацією відходів. Передбачається, що саморегулюючі властивості біосфери незабаром не в змозі будуть компенсувати зростаюче теплове навантаження, що може виявитися граничним і згубним для Землі

Життя як особливе, дуже складне явище природи, здійснює на навколишній світ найрізноманітніший вплив. Існуючи у виді різних проявів, життя ("жива природа") не тільки виробляє продукти своєї життєдіяльності, але і докорінно перетворює природу.

У природознавстві вивчення життя як цілісного феномена в його тісному зв'язку з навколишньою природою одержало назву навчання про біосферу.

У 1984 році американська фірма "Спейс біо-сферес венчес" у штаті Арізона приступила до реалізації проекту "Біосфера-2".

Мета проекту - створити на площі в один гектар замкнуту інформаційно-екологічну систему з регенерацією відходів. Передбачається, що саморегулюючі властивості біосфери незабаром не в змозі будуть компенсувати зростаюче теплове навантаження, що може виявитися граничним і згубним для Землі.

Усугубляє положення реальна можливість зменшення вмісту кисню в атмосфері і збільшення концентрації вуглекислого газу; небезпечна ситуація з ядерною зброєю й атомними станціями; концентрація в значних кількостях і застосування небезпечних хімічних речовин у харчових кормах для худоби і харчових продуктів для людей; порушення озонного шару і багато чого іншого.

У 1986 році серед великих прерій Арізони (США) у підніжжя крутих пагорбів у передгір'я Санта-Каталіна, у 60-ти кілометрах до півночі від міста Тусона було розпочате будівництво незвичайної споруди - комплексу "Біосфера-2", можливого прообразу майбутніх поселень людини на планетах Сонячної системи.

26 вересня 1991 року в герметично закритий світ "Біосфери-2" ("Біосфера-1" - це наша планета), куди ззовні через прозоре покриття одержують доступ лише сонячні промені, увійшли вісім добровольців (чотири чоловіки і чотири жінки). Двері за "біосферянами" - офіційно їх називали "еконавтами" - закрилися, були ретельно задраєні люки, усі щілини, усі пази, відрубані всі нитки, що з'єднують випробувачів із Землею. Вони повинні були провести в "Біосфері-2" у повній ізоляції два роки, прожити їх так, ніби знаходилися увесь цей час десь на Місяці чи на Сатурні. Людство хоче зробити новий крок - готується до колонізації космосу. Збирається вийти за тісні межі рідної планети, розширити сферу свого життєвого ареалу, дати ще один доказ своєї могутності і кмітливості.

У спорудженні "Біосфери-2" - ініціатором цього широкомасштабного експерименту став колектив Колумбійського університету (штат Нью-Йорк), а виконавцем стала американська фірма "Space Biospheres Ventures" (спочатку проект фінансував техаський мультимільйонер Е. Басс, що виділив 30 мільйонів доларів) - брали участь інженери, архітектори, біологи, гідробіологи, ботаніки, бактеріологи і представники ще дуже багатьох наук і професій. На площі в 9 тисяч квадратних метрів (біля гектара) під скляними ковпаками (а "дно" було ізольовано від землі герметично звареними сталевими аркушами) була зведена зменшена копія Землі.

У 5-6­поверхових "будинках" зі скла і сталі розмістилися сім екологічних систем у мініатюрі:

  • вологий тропічний ліс,
  • савана,
  • болото,
  • солоне море,
  • пустеля.

Крім того, там були басейни для риб, інсектаріум з 250 видами комах, сільськогосподарська ферма (тут повинні були жити приблизно 4 тисячі видів рослин і тварин) і житлова частина - кімнати для співробітників, майстерні, інформаційно-обчислювальний центр для контролю за всіма процесами. Кожна сфера, кожна з цих екологічних ніш була відділена від інших і мала свій особливий клімат.

Приміром, випаровування води з "моря" здійснювалося за допомогою вентиляторів. Пара, що утворювалася, надходила в "джунглі", де підтримувалася визначена вологість, імітувалися "хмари" і "туман". Керовані комп'ютерами захисні екрани дозволяли мати в кожнім відсіку відповідні температурні і світлові умови.

У цьому штучному світі продукти харчування, кисень і вода безупинно регенерувалися, усі процеси носили циклічний характер. Вуглекислий газ, який видихали люди, поглинався рослинами. А виділюваний ними кисень використовувався для подиху людини. Відходи життєдіяльності забезпечували родючість ґрунту і служили кормом для водоростей, бактерій і водяних рослин, яким, у свою чергу, харчувалися риби...

 

"Біосферянам" не треба було відмовляти собі й у м'ясі. "Ми розробляємо комплексну систему харчування, - розповідав один з наукових керівників проекту Карл Ходжес, - люди не зобов'язані їсти водорості, у них будуть кози, кури, риби та інше. У такому виді модель біосфери (разом з людиною тут знаходилися близько 500 видів рослин і тварин) у принципі могла б існувати, розвиватися і підтримувати свою рівновагу і на Марсі".

Хоча людям, які знаходяться в цій величезній повітронепроникній конструкції, і був створений максимальний психологічний і біологічний комфорт, вимоги до них були дуже жорсткими. Зокрема, екологічний тип мислення повинен був стати для них неодмінним законом. "Якщо хто-небудь кине що-небудь шкідливе для здоров'я людини у водостік системи, він знайде це через пару тижнів у себе в чашці з кавою", - говорив Ходжес.

При створенні цього своєрідного варіанту "Ноєвого ковчегу" - дехто розглядає подібні спорудження і як "бункер" на випадок атомної війни, як "модулі життя", де можна було б схоронитися при настанні "ядерної зими" чи у випадку настання якихось інших всесвітніх катастроф - був вирішений ряд складних технічних проблем. Особливо багато турбот завдало повітря, що під палючим сонцем Арізони в закритому скляному приміщенні за день розширювався, а вночі знову стискалося. Довелося конструкторам створювати спеціальні механічні "легені", вони підтримували необхідний рівень тиску і склад повітря.

Багато винахідливості, спритності, знань, технічного уміння виявили творці "Біосфери-2", однак дійсну оцінку їхні праці могли б отримати тільки тоді, коли, пройшовши дворічне випробовування, перші еконавти "повернулися" на рідну Землю.

На жаль, уже через півтора місяці після початку експерименту з "Біосфери-2" стали надходити тривожні звістки. В атмосфері скляного будинку, де жили еконавти, почали накопичуватися надлишки вуглекислоти. Зміст цього газу перевищив заплановане. Щоб знизити його до норми, довелося застосувати механічні засоби. Тим самим концепція "чисто природної екосистеми" вже була порушена.

Відзначалися й інші тривожні явища. У штучній атмосфері "Біосфери-2" знизилася концентрація кисню. Вона стала такою ж, як, скажемо, у столиці Тибету Лхасі, що знаходиться, як відомо, на висоті 3500 метрів над рівнем моря, упала з 21 до 14%. І як результат - постійні головні болі і зниження працездатності учасників експерименту. Еконавти стали відчувати і деяке недоїдання. По-перше, розплодилися шкідники і стали з'їдати значну частину врожаю. Для боротьби з ними еконавти прийнялися розводити їхніх природних ворогів - комах, що харчуються личинками цих шкідників. По-друге, підвели свині: вони не бажали розмножуватися і набирати вагу, довелося забити їх на м'ясо.

Споконвічно передбачалося, що харчування біосферян буде близько до вегетаріанського, але дійсність далеко перевершила ці очікування. Виявилося, що виростити на чверті гектара досить продуктів для вісьмох людей - справа непроста. Еконавтам вдалося самим вирощувати лише близько 85% необхідних продуктів харчування. І вони стали швидко втрачати у вазі. Їм довелося споживати в добу усього щось близько 2 тисяч калорій. У результаті в середньому кожний схуд на 10 кілограмів. У біосферян було відзначено різке падіння вмісту цукру в крові, зниження кількості білих кров'яних тілець, холестерину і кров'яного тиску.

Взагалі у "Біосфері-2" не все йшло так, як сподівалися її творці й улаштовувачі. Приміром, чомусь розвелося багато мурах, хоча їх присутність у системі спочатку зовсім не планувалася. Трави і чагарники зненацька стали захоплювати територію, виділену під пустелю, тому що виниклий "під ковпаком" штучний клімат виявився надто вологим. Залишав бажати кращого і стан штучного океану. Зміст планктону в його водах різко скоротився, і позбавлені харчування коралові поліпи вимирали.

Далі з'ясувалося, що ґрунт у цьому гігантському парнику зайво багатий живильними речовинами, тому ґрунтові бактерії непомірно розмножилися. Ці мікроскопічні істоти споживали таку кількість кисню, що еконавти почали страждати від кисневого голодування.

Незважаючи на всі ці труднощі, експеримент був завершений. Точно в призначений термін, 26 вересня 1993 року, біосферяни залишили свій ковчег. І відразу ж після завершення цієї епопеї дві пари її учасників одружилися.

Американці не були би американцями, якби вони не постаралися не тільки дати цінні відомості науці, але і витягти зі своїх незвичайних пригод ще і комерційну вигоду. Практично всі учасники випустили мемуари, а один з них опублікував книгу рецептів біосферянської їжі. Адже вона допомагала знижувати вміст холестерину в крові, сприяла схудненню. До речі, самі колишні еконавти довго не могли звикнути до звичайної земної їжі. Адже вона здавалася їм якоюсь штучною, несмачною!

Але всіх біосферян переплюнули Джейн Пойнтер і Табер Маккаллум, два учасники цього експерименту. Вже в 1993 році вони заснували компанію ParagonSpaceDevelopmentCorporation, що налагодила масове виробництво... кишенькових біосфер. Були розроблені мініатюрні - розміром від 10 до 30 сантиметрів у діаметрі - біологічні аквасистеми. У них абсолютно без всяких відходів могли жити різноманітні морські і прісноводні тварини. На ці "іграшки" в Америці був великий попит.

У березні 1994 року в "Біосфері-2" почала працювати друга зміна біосферян, уже із шести чоловік. Перемінилася і парадигма досліджень. Перша вахта була зайнята в основному власним виживанням, прагненням забезпечити себе всім необхідним для більш-менш повноцінного життя. Тепер же в "Біосферу-2" стали ухожі фахівці-дослідники. Вони проводили експерименти, і термін їх перебування міг варіюватися від декількох діб до декількох місяців. Це вже були фактично не еконавти, а представники різних наук. І проводити повну ізоляцію їх від зовнішнього середовища - про цьому тепер уже зовсім не міркували.

Тим часом екологічна обстановка в "Біосфері-2" все більше погіршувалася. І восени 1994 року і друга зміна фахівців була спішно евакуйована, а будинок - наглухо закритий. У березні 1995 року було прийнято нове рішення - відкоркувати "Біосферу-2", ґрунтовно провітрити її і провести "генеральне прибирання".

У 1997 році проект "Біосфера-2" був закритий. Тоді з'ясувалося, що температура і хімічний склад повітря усередині приміщень у цьому рукотворному ковчегу починають виходити за межі безпеки. Американці витратили 150 мільйонів доларів і спробували відповісти на запитання, чи можна створити абсолютно автономну модель земної біосфери. На жаль, у цей раз досвід закінчився невдачею, "мала Земля", відтворена стараннями вчених і конструкторів, стала непридатною для життя.

Однак вже в січні 2001 року в цього довгого експерименту відкрилося друге дихання. Міністр енергетики США підписав з Колумбійським університетом угоду про використання будівель "Біосфери-2" для потреб його відомства. Було вирішено протягом двох років виділити 700 тисяч доларів на те, щоб пристосувати споруду для вивчення реакцій екологічної системи на глобальні і регіональні кліматичні зміни.

Так почалося друге життя цього чудового проекту. Далекі приціли? Коли цей проект тільки замишлявся, Національна комісія США по космосу вважала можливим створити в 2017 році поселення на Місяці, а до 2027 року - на Марсі. Тоді підрахували, що буде потрібно не менш трьох років життя в умовах, подібних тим, що були організовані в "Біосфері-2", щоб проробити шлях до червоної планети і повернутися назад.

Поки ж до Марса, цій суворій, пустельній планеті, малопридатній для життя, де панують звірячий холод (морози до мінус 126 градусів Цельсія!) і неймовірна сухість (Антарктида в порівнянні з червоною планетою може показатися оазисом), безупинною низкою відправляються автоматичні космічні станції-зонди. Американські "Вікінг-1" і "Вікінг-2" ще в 1976 році передали на Землю разючі чіткі фотографії марсіанських пейзажів. Марсіан, про які колись стільки писали фантасти, виявлено не було.

Чи полетить людина на Марс, поки зовсім неясно. Але якщо це трапиться, то без пристроїв, подібних "Біосфері-2", люди-космонавти не зможуть обійтися.

Джерела

  1. Космічна енциклопедія. – К., 2001.
  2. Шеллі М. Уроки "Біосфери-2". – М., 2000.
  3. Экологические уроки прошлого и современность. — Л.: Наука, 1991.
  4. Чижевский А. Л. Космический пульс жизни. — М.: Мысль, 1995.


20.11.2011

Провідні компанії та навчальні заклади Пропозиції здобуття освіти від провідних навчальних закладів України та закордону. Тільки найкращі вищі навчальні заклади, компанії, освітні курси, школи, агенції.

Щоб отримувати всі публікації
від сайту «Osvita.ua»
у Facebook — натисніть «Подобається»

Osvita.ua

Дякую,
не показуйте мені це!