A bolygó felmelegszik, az óceánok oxidálódnak, az Amazonas erdői tűzön vannak, és az Északi-sarkot hó helyett mikroplasztika borítja. A szakértők szerint az emberiség által okozott kár annyira nagy, hogy a globális ökológiai katasztrófa már megkezdődött. Még az optimisták számára nehéz tagadni, hogy ökológiai lábnyomunk inkább olyan nehéz lábbeli lábnyomához hasonlít, amelyet a bolygó arcát csapkodunk be. Ennek a komor háttérnek köszönhetően ésszerű kérdés az, hogy vajon meggondolatlan-e hatalmas összegeket dobni az emberek mély űrbe más világokba küldésére? Vagy éppen ellenkezőleg, ez egy cinikus megoldás a farokba eső bolygó sürgető problémáira?
Ennek ellenére az űrutazás sokkal többet nyújthat az emberiség számára, mint az életmentő szalma az excentrikus milliárdosok számára. Legyen szó akár modern űrhajókról az alacsony földi pályán, vagy a Hold vagy a Mars jövőbeli előőrein, a bolygón kívüli életciklusot úgy vagy úgy kell reprodukálnunk. És a jelenlegi és a jövőbeli űrrepülésekhez zárt ciklusú technológiákra és egyetemes feldolgozásra van szükség - ezek kimeríthetetlen víz-, levegő- és élelmiszeráramot biztosítanak.
Másrészt már tudjuk, hogyan veszélyeztetjük a bolygót, és mit kell tenni vele. „A fenntartható élethez minden eszköz megtalálható itt és most” - mondta Kate Marvel, a Columbia University klimatológusa és a NASA munkatársa. "Igen, még mindig nem tudjuk megoldani az éghajlatváltozás problémáját, de egyáltalán nem, mert az űr vonzza minket." Az űrrepülések önmagukban nem tudják megmenteni a Földet, és még inkább naiv álmokkal, hogy elhagyják otthoni bolygónkat.
Mezőgazdasági konzervdoboz
Az űrben alkalmazott technológiai innováció nélkül lehetetlen túlélni, de a múltbeli döntések tisztán átmeneti jellegűek voltak. Ne felejtsd el emlékezni a NASA által az Apollo űrhajón végrehajtott személyzet által végrehajtott repülések sorozatára - azok maximális időtartama elérte a 12 napot. De a változás a sarkon van: a Trump kormánya 2024-ig megígéri, hogy leszáll a Holdra. Luke Robertson, a NASA Kennedy Űrközpontjának repülési tesztelésével foglalkozó tudósa szerint az ügynökség fenntartható infrastruktúrát szándékozik felépíteni a holdfelszínre 2028-ig, amely hosszú távú, megújítható élelmiszer-, levegő- és víztárolást igényel.
Ezen technológiák némelyike meghaladja az űrhajósodást. Végül elég sok találmány, amelyet az űrügynökségek fejlesztettek ki, bekerült a kereskedelmi ágazatba. Vegyünk például számos ökológiai szempontból orientált projektet - ideértve a fenntartható olajtermelést és a LED-es világítás használatát a növénytermesztéshez.
A növények betakarítása az űrben nem triviális feladat. Tehát az olyan technológiák, mint a dedikált világítás és a fejlett érzékelők kulcsszerepet játszanak a Nemzetközi Űrállomás (ISS) fedélzetén, ahol ételek előállításához olyan energiahatékony módszereket alkalmaznak, mint a Veggi rendszer - magyarázza a NASA termelője, Gioia Massa. A növénynövekedési LED-eket először az 1980-as években használták fel a NASA kísérleteinek részeként. Manapság, Massa megjegyzi, ez a technológia hatalmas energiát takarít meg az üvegházhatású növények termesztésében.
Promóciós videó:
A NASA Florikannal is együttműködött. Ez a cég olyan polimerrel bevont műtrágyákat fejleszt, amelyek lassan és fokozatosan engedik ki a tápanyagokat. Ez segít csökkenteni a műtrágya környezetbe jutását és a környezeti károkat. A műtrágyákat, Massa szerint, sikeresen használták az űrben és jól bebizonyították magukat az ISS-en. Noha űrben történő további felhasználásra szánják őket, sikeresen felhasználják a kereskedelmi mezőgazdaságban is.
Néhány környezeti innováció csak azért jött létre, mert a NASA a felelősségteljes környezetgazdálkodás érdekében dolgozik - mondta Daniel Lockney, a technológiaátadás vezetője. Az űrberendezések földön történő építése rendetlen üzlet. Üzemanyagok, festékek, oldószerek és más mérgező anyagok a környezetbe engedhetnek. A NASA ezért fejlesztette ki az emulgeált nulla vegyértékű vasat (EZVI), egy anyagot, amely “tapad” a talajvízben található klórozott oldószerekhez. Kezdetben a rakéták tisztítására használták, de fokozatosan alkalmazták vegyi üzemekben és erősen szennyezett területeken a kormány Superfund programja keretében.
A kozmetikusoknak és a földlakóknak is szükségük van ivóvízellátásra. A mérgezett víz minden évben milliókat öl meg, és minden eszköz jó a tragédia megelőzéséhez.
Jó példa arra, hogy a NASA hogyan oldhatja meg ezt a problémát, a mikrobiológiai visszacsapó szelep. A rendszert eredetileg az amerikai űrhajók számára fejlesztették ki, de a továbbfejlesztett verzióját az ISS fedélzetére telepítették, passzív módon megakadályozva a káros mikrobák bejutását az ivóvíztartályokba. Más módosítások a Földön is működnek: tisztán tartják a vizet a szennyezett területeken, az áramhoz való hozzáférés nélkül - és a fogorvosi rendelőben is. (Ne feledje, hogy milyen folyadékkal öblítette a száját, miután meglátogatta orvosát? Nos, ez a víz ugyanazon tisztításon ment keresztül, hogy minimalizálja a szájfertőzések kockázatát.)
Roberson és Melanie Pickett, a doktori fokozattal rendelkező NASA tudósok az űrutazás víztisztító rendszerein dolgoznak, ideértve az ISS-t is. A szennyvizet most vegyi anyagokkal kezelik. "De ezek a vegyi anyagok nem fenntarthatók" - mondja Roberson. A rendszer folyamatos feltöltést igényel a Földtől. Ő és Pickett új rendszereket fejlesztenek ki, amelyek növényeket és mikrobákat használnak a hulladék feldolgozására. Végül ez új szó lesz a földi WC-k és szennyvíztartályok munkájában.
Mint a víznél is, a belélegezhető levegő korlátlan erőforrásvá tétele az űrben messze nem egyszerű. Az ISS-en az oxigént hagyományosan a vízből nyerik ki - állandóan be kell vezetni a Földről, ami drága és pazarló. 2018 óta az Európai Űrügynökség (ESA) egy új és továbbfejlesztett zárt hurkú rendszerrel próbál megfordítani a dolgokat, amely eltávolítja a szén-dioxidot az űrállomás légköréből, felszabadítja az oxigént a lélegző levegő feltöltéséhez, és takarít meg vizet.
Noha aránytalanul nagy léptékben és eltérő működési követelmények mellett, a szén-dioxid-leválasztó rendszerek nagyon hasznosak lesznek a Földön az éghajlati problémák átfogó megoldásának részeként. Az űrre kifejlesztett technológia működhet a Földön.
Véletlenszerű kiegészítő effektusok
Ezen újítások egyik fő alapelve az, hogy semmit nem pazarolnak el. Az űrben, Massa megjegyzi, még a hulladékot is értékes erőforrásnak tekintik, és bűntudatlanul megsemmisíteni. Ez képezi a zárt hurkú rendszerek alapját: ideális esetben az összes alkatrészt kivétel nélkül feldolgozzák, és egyáltalán nem keletkezik hulladék. Képzeljen el egy zárt terráriumot, ahol a miniatűr növényi ökoszisztémák évtizedek óta élnek és virágzanak anélkül, hogy a legkisebb külső beavatkozás lenne.
A mikroökológiai életmentő rendszer alternatívája vagy a Melissa (MELiSSA) projekt szigorúan követi ezt az elvet. A barcelonai folyamatosan fejlesztett kísérleti üzem segítségével ez a projekt az Európai Űrügynökség (ESA) égisze alatt zajlik egy zárt biológiai életfenntartó rendszer létrehozására.
A hulladékfeldolgozáshoz, a levegő tisztításához, az oxigénellátáshoz és az étel előállításához fotoszintézissel működő kísérleti üzemben nem űrhajósok, hanem patkányok élnek. Munkája során az állatok több generációja már megváltozott, és eddig nem volt áldozat köztük. Számos Melissa-val kapcsolatos kísérletet - például az Artemiss-t, amely a fotoszintézisből előállítja az élelmiszer-biomasszát és az oxigént - sikeresen hajtják végre az ISS-en.
A projektet 1989-ben indították annak érdekében, hogy a 2020-as évek közepére életmentő rendszert hozzanak létre a hosszú bolygóközi utazásban részt vevő személyzet számára. Christophe Lasseur, az ESA Melissa vezetője ígéretes eredményeket ígér. Például ugyanazt a vizelettisztító technológiát lehet alkalmazni a távoli területeken és a katasztrófahelyszíneken is - így pénzt lehet megtakarítani az ivóvíz költséges szállításához távolról.
A magasztos eszmék egy dolog, de az igazság kritériuma a gyakorlat. Nem minden innováció valósul meg, ráadásul minden bizonnyal nem egynapos. Ahogy Robertson elmagyarázza, átlagosan hét-tíz évbe telik, míg saját találmányai elérik a kereskedelmi szintet. A Melissa 50 évre készült.
Türelmesnek kell lennünk. "Valójában ez nagyon távollátó" - mondja Lockney. Nem kétséges, hogy a víz nedves. Tehát az új kísérletekbe történő befektetés előbb vagy utóbb olyan találmányokat fog eredményezni, amelyek az egész emberiség számára hasznosak lesznek."
Az újítások csak hangsúlyozzák a tervezési és fejlesztési munkába való befektetés szükségességét. "A tudomány legfurcsább dolga az, hogy soha nem tudhatod, mi fog történni a végén" - mondja Marvel. Végül senki sem gondolta, hogy az Internet és a Nagy Hadron-ütköző ugyanazon törekvésből származik majd.
A hosszú átfutási idők és a kiszámíthatatlanság eleme mellett az űrhajózás már elősegítette a hatékony (ha nem forradalmi) fogyasztói technológiák létrehozását. Miért még mindig kevéssé ismertek a nagyközönség számára? Chad Anderson, a Space Angels kockázati tőkecsoport vezérigazgatója úgy véli, hogy ennek némelyike a rossz marketingnek tulajdonítható.
Anderson úgy véli, hogy a technológia átadása az űrből jelentős előrelépéseket eredményezett a fenntartható gyártásban, valamint a közlekedés, az egészségügy és a kommunikáció világszerte jelentősebb területein. A probléma az, hogy az űrügynökségek nem sikerül eredményesen hirdetni a nagyközönség számára sikertörténetüket. "Az űrvállalatok hírhedtek a rossz önpromóció miatt" - mondja Anderson.
Ironikus módon, mondja Anderson, a jelenlegi helyzet kezelése még nagyobb kihívást jelent. Vegyük például a NASA Spinoff magazinjának kiadványát, amely 1976 óta foglalkozik a technológiai újításokkal. Szilárd törzskönyve ellenére a magazin továbbra is rendkívül specializálódott és elérhetetlen kiadvány - szinte soha nem olvasják, és soha nem hallottak róla. Annak érdekében, hogy felkeltsék a nyilvánosság érdeklődését és elérjék az olvasót, Anderson azt ajánlja, hogy az űrhajózás és a mindennapi élet kapcsolatát világosabbá tegyék.
Drágám, összezsugorítottam a bolygót
Bárhogyan is van, a környezetvédelmi innováció üdvözlendő, de nem hagyhatunk támaszkodva a technológiai megoldásokra. A föld meglehetősen élhető, mondja Marvel, és nincs semmi, amely arra törekszik, hogy kannákra költözzön. Szerencsére egyes projektek nemcsak lehetővé teszik számunkra, hogy túléljünk az űrben, hanem elősegítsék a saját bolygónk jobb megismerését.
Vegye fel a híres Biosphere 2-t Arizonában. Az 1990-es években élvonalbeli kísérletre került sor: a gondosan kiválasztott férfiakat és nőket két évre elkülönített élőhelyre helyezték, hogy megfigyeljék kapcsolataik és ökoszisztémáik fejlődését (Feltételezve, hogy a „Bioszféra-1” a Föld).
Noha a "Bioszféra-2" legtöbbjét emlékezett arra az epizódra, amikor az oxigénszint annyira esett, hogy a lakosság életét veszélyeztette és külső beavatkozásra volt szükség, a kísérlet sokkal sikeresebbnek bizonyult, mint amilyennek látszik. A tudósok sokat megértettek a Föld életmentő rendszereiről, és különféle tudományos munkákat öntöttek, mint a bőségszaru. Valójában ez az ötlet: megérteni a Föld különféle rendszereit a bolygó jobb kezelése érdekében - magyarázza John Adams, a létesítmény jelenlegi igazgatóhelyettese, amely később átkerült az Arizonai Egyetemen.
Ma a helyszín több modell-ökoszisztémát reprodukál - a naturalista esőerdőktől az óceáni tömegig. Az ökoszisztémák különféle elemeinek együttesen és külön-külön történő manipulálásával a tudósok megpróbálják megérteni, hogyan működnek (és bonthatók le) valós társaik.
Ugyanezen a helyen, de nem az eredeti „Bioszféra-2” kísérlet keretében működik a Táj-Evolúció Megfigyelőközpontja. Három hatalmas szerkezetből áll, amelyek a vulkáni bazalt lejtőjén épülnek fel, amely sok szempontból hasonlít a Mars terepéhez. Peter Troch, a Bioszféra 2 tudományos igazgatója elmondja, hogy az obszervatórium segít megérteni, hogyan lehet az élettelen tájat valami fenntarthatóvá változtatni. "Általában a fizikai és a biológiai világot szorosan hegesztik egymáshoz, és nem könnyű elválasztani őket, hogy megértsék a kapcsolatok dinamikáját és újra összekapcsolják őket" - mondja Adams. A Táj-Evolúció Megfigyelőközpontja erre az "ökológiai megnyitásra" szolgál.
Noha ez a munka elsősorban az űrkörnyezetre összpontosít, állítja Troch, a megszerzett tudás segíthet visszaállítani a Föld legsúlyosabban leromlott ökoszisztémáit. „Akár az űrben, akár a Földön, ugyanazokat a problémákat oldjuk meg” - mondta Daniele Laurini, az ESA kutatási rendszerének vezetője.
A Föld megértése itt kiemelkedően fontos. "Ha még mindig nem értjük, hogyan működnek a földi rendszerek, amelyeknek köszönhetően élünk és amelyektől függünk, akkor miért gondoltunk arra, hogy újra létrehozhatjuk őket?" - kérdezi Adams.
Az űrtechnológiák minden bizonnyal kulcsszerepet játszanak - és nem csak az életfenntartó rendszerekben. Végül is, ugyanazon műholdaknak köszönhetően, évtizedek óta példátlan részletességgel figyeljük a bolygót. A klimatológusok és a környezetvédők számára ez egy vízszintes pillanat volt - jegyzi meg Marvel.
De ha életben tartjuk a Földet - és már képesek vagyunk megoldani ezt a válságot - akkor mi értelme a csillagokra törekedni? Gyárthatunk oxigént a Marson, hogy nekünk van valami lélegezni, vagy termessünk salátát a Holdon, hogy van valami, de a Föld ezt már megadta nekünk, mondja Massa. Valószínűleg, hallgatja, az űrben való túlélés kihívásai arra készteti az embereket, hogy jobban értékeljék azokat a dolgokat, amelyeket magától értetődőnek tekintünk.
Robin George Andrews