Planet se zagrijava, oceani oksidiraju, šume Amazone se pale, a Arktik je prekriven mikroplastikom umjesto snijegom. Šteta od čovječanstva, kažu stručnjaci, toliko je velika da je već započela globalna ekološka katastrofa. Čak i optimisti teško je poreći da je naš ekološki otisak više nalik na tragove teških cipela koje gazimo lice planeta. U ovoj sumornoj pozadini postavlja se razumno pitanje: nije li bezobzirno baciti ogromne količine novca kako bi ljude poslali u duboki svemir, u druge svjetove? Ili je, naprotiv, ovo cinično rješenje gorućih problema planete koja pada u repu?
Ipak, svemirska putovanja mogu čovječanstvu pružiti mnogo više od puke slame za ekscentrične milijardere. Bilo da se radi o modernim svemirskim brodovima u orbiti niske Zemlje ili budućim stanicama na Mjesecu ili Marsu, morat ćemo na jedan ili drugi način reproducirati životni ciklus izvan našeg planeta. A za trenutne i buduće svemirske letove potrebne su tehnologije zatvorenog ciklusa i univerzalna obrada - one će osigurati neiscrpni protok vode, zraka i hrane.
S druge strane, već znamo kako ugrožavamo planet i što na tome treba učiniti. "Svi alati potrebni za održivi život su ovdje i sada", rekla je Kate Marvel, klimatolog sa Sveučilišta Columbia i NASA-ina suradnica. "Da, još uvijek ne možemo riješiti problem klimatskih promjena, ali uopće ne zato što nas privlači svemir." Svemirski letovi sami ne mogu spasiti Zemlju, a još više s naivnim snovima o napuštanju svog matičnog planeta.
Poljoprivreda limenka limenke
Nemoguće je preživjeti bez tehnoloških inovacija u svemiru, ali prošle su odluke bile isključivo privremene prirode. Sjetite se samo serije NASA-ovih leta na svemirskim brodu Apollo - njihovo maksimalno trajanje doseglo je 12 dana. Ali promjena je upravo iza ugla: Trumpova administracija obećava da će sletjeti na Mjesec do 2024. godine. Luke Robertson, stariji znanstvenik ispitivanja leta u NASA-inom svemirskom centru Kennedy, kaže da agencija namjerava do 2028. izgraditi održivu infrastrukturu na mjesečevoj površini, što će zahtijevati dugotrajno i obnovljivo skladištenje hrane, zraka i vode.
Neke od tih tehnologija nadići će astronautiku. Na kraju je vrlo malo izuma koje su razvile svemirske agencije prešlo na komercijalni sektor. Uzmimo, na primjer, niz ekološki orijentiranih projekata, uključujući održivu proizvodnju ulja i korištenje LED rasvjete za uzgoj usjeva.
Berba usjeva u svemiru nije beznačajan zadatak. Tako tehnologije poput specijaliziranog osvjetljenja i naprednih senzora igraju ključnu ulogu na brodu Međunarodne svemirske stanice (ISS), gdje se za proizvodnju hrane koriste energetski učinkovite metode poput sustava Veggi, objašnjava NASA proizvođač Gioia Massa. LED-ovi za rast biljaka prvi su put korišteni 1980-ih kao dio NASA-ovih eksperimenata. Ovih dana, napominje Massa, ova tehnologija štedi ogromne količine energije u proizvodnji usjeva staklenika.
Promotivni video:
NASA je također radila s Florikanom. Ova tvrtka razvija gnojiva obložena polimerima koja polako i postupno oslobađaju hranjive tvari. To pomaže u smanjenju izljeva gnojiva u okoliš i smanjenju štete u okolišu. Gnojiva, kaže Massa, uspješno se koriste u svemiru i dobro su se dokazala na ISS-u. Iako su namijenjeni za daljnju upotrebu u svemiru, uspješno se koriste i u komercijalnoj poljoprivredi.
Do nekih inovacija u okolišu došlo je samo zato što NASA radi na odgovornom upravljanju okolišem, kaže Daniel Lockney, šef tehnološkog transfera. Gradnja svemirske opreme na Zemlji je neuredan posao. U okoliš se mogu ispuštati goriva, boje, otapala i drugi toksični materijali. Zbog toga je NASA razvila emulgirano željezno željezno nula (EZVI), materijal koji se "zalijepi" za klorirana otapala u podzemnoj vodi. U početku se koristila za čišćenje mjesta lansiranja, ali postupno se primjenjivala u kemijskim postrojenjima i na teško kontaminiranim mjestima u okviru vladinog programa Superfund.
I kozmonauti i zemljani trebaju opskrbu pitkom vodom. Otrovna voda svake godine ubije milijune ljudi i sva su sredstva dobra za sprečavanje ove tragedije.
Dobar primjer kako NASA može riješiti ovaj problem je mikrobiološki ventil. Sustav je izvorno razvijen za američke svemirske brodove, ali njegova poboljšana verzija instalirana je na brodu ISS, pasivno sprečavajući štetne mikrobe da uđu u rezervoare za pitku vodu. Ostale modifikacije djeluju na Zemlji, održavajući vodu čistom u zagađenim područjima bez pristupa električnoj energiji - i u stomatološkim kirurgijama. (Sjetite se tekućine kojom isperite usta nakon što ste posjetili svog liječnika? Pa, ova voda je prošla kroz isto čišćenje da minimizira rizik od oralnih infekcija.)
Roberson i Melanie Pickett, NASA-in znanstvenik s doktoratom, rade na sustavima za pročišćavanje vode za svemirska putovanja, uključujući ISS. Otpadne vode se sada obrađuju kemikalijama. "Ali te kemikalije nisu održive", kaže Roberson. Sustav zahtijeva stalno punjenje sa Zemlje. On i Pickett razvijaju nove sustave koji koriste biljke i mikrobe za obradu otpada. U konačnici, ovo će se pokazati novom riječju u radu zahoda i septičkih jama na Zemlji.
Kao i kod vode, pretvaranje zraka koji diše u neograničene resurse u prostoru je daleko od jednostavnog. Na ISS-u se kisik tradicionalno izvlači iz vode - stalno se mora donositi sa Zemlje, što je skupo i rasipno. Od 2018. godine Europska svemirska agencija (ESA) pokušava stvari preokrenuti novim i poboljšanim sustavom zatvorene petlje koji uklanja ugljični dioksid iz atmosfere na svemirskoj stanici, oslobađa kisik kako bi se napunio zrak koji udiše i štedi vodu.
Iako u nesrazmjerno velikom razmjeru i s različitim operativnim zahtjevima, sustavi za hvatanje ugljika bit će vrlo korisni na Zemlji kao dio sveobuhvatnog rješenja klimatskih problema. Tehnologija razvijena za svemir mogla bi dobro djelovati na Zemlji.
Nasumični dodatni efekti
Jedno od glavnih načela svih ovih inovacija je da se ništa ne troši. U svemiru, napominje Massa, čak se i otpad smatra vrijednim resursom i nesmotreno ga je odlagati. To je osnova za sustave zatvorene petlje: u idealnom slučaju sve komponente se obrađuju bez izuzetka i uopće se ne stvara otpad. Zamislite zapečaćeni terarij u kojem minijaturni biljni ekosustavi žive i uspijevaju desetljećima bez ikakvog vanjskog uplitanja.
Mikroekološki sustav za podršku životu Alternativa ili Melissa (MELiSSA) projekt strogo slijedi ovo načelo. Uz pomoć kontinuirano poboljšanih pilot postrojenja u Barceloni, ovaj projekt, pod pokroviteljstvom Europske svemirske agencije (ESA), radi na stvaranju zatvorenog biološkog sustava životne potpore.
Pilotnu biljku koja koristi fotosintezu za obradu otpada, pročišćavanje zraka, opskrbu kisikom i proizvodnju hrane ne naseljavaju astronauti, već štakori. Tijekom njenog rada već se promijenilo nekoliko generacija životinja, a dosad među njima nije bilo žrtava. Na ISS-u se uspješno provode brojni eksperimenti u vezi s Melisom - na primjer, Artemiss, koji proizvode biomasu hrane i kisik iz fotosinteze.
Projekt je pokrenut 1989. radi stvaranja sustava za održavanje života za posadu na dugom međuplanetarnom putovanju do sredine 2020-ih. Njeni rezultati su obećavajući, kaže Christophe Lasseur, šef Melisse u ESA-i. Na primjer, ista tehnologija pročišćavanja urina može se primijeniti na udaljena područja i mjesta katastrofe - štedeći novac na skupocjenom prijevozu pitke vode iz daleka.
Uzvišeni ideali su jedna stvar, ali kriterij sve istine je praksa. Nisu realizirane sve inovacije, a osim toga, sigurno nije preko noći. Kako Robertson objašnjava, potrebno je u prosjeku sedam do deset godina da vlastiti izumi dosegnu komercijalnu razinu. Melissa je dizajnirana 50 godina.
Moramo biti strpljivi. "Zapravo, ovo je jako vidno", kaže Lockney. "Ne sumnjamo da je voda mokra. Stoga će nam ulaganje u nove eksperimente prije ili kasnije dati izume koji će koristiti cijelom čovječanstvu."
Inovacije samo podvlače potrebu ulaganja u dizajn i razvoj. "Najzanimljivija stvar o znanosti je da nikada ne znate što će se na kraju desiti", kaže Marvel. Na kraju, nitko nije nagađao da će se Internet i Veliki hadronski sudarac ispasti iz istog nastojanja.
Osim dugih vremenskih prilika i elementa nepredvidivosti, astronautika je već pomogla u stvaranju niza učinkovitih (ako ne i revolucionarnih) potrošačkih tehnologija. Zašto su još uvijek malo poznati široj javnosti? Chad Anderson, predsjednik Uprave rizičnog kapitala Space Angels, vjeruje da se nešto od toga može pripisati lošem marketingu.
Anderson vjeruje da je prijenos tehnologije iz svemira doveo do značajnog napretka u održivoj proizvodnji, kao i u sveobuhvatnijim područjima prometa, zdravstva i komunikacija. Problem je što svemirske agencije ne uspijevaju učinkovito reklamirati svoje priče o uspjehu za širu javnost. "Svemirske tvrtke su poznate po lošoj samopromociji", kaže Anderson.
Ironično, kaže Anderson, rješavanje trenutne situacije odražava još veći izazov. Uzmimo za primjer NASA-ino korporativno izdanje časopis Spinoff, koji tehnološke inovacije pokriva od 1976. godine. Unatoč čvrstom pedigreu, časopis ostaje visoko specijalizirano i nepristupačno izdanje - gotovo se nikada ne čita, a mnogi ga nikada nisu čuli. Da bi zainteresirao javnost i dospio do općeg čitatelja, Anderson preporučuje da se jasnije istakne odnos između astronautike i svakodnevnog života.
Dušo, smanjio sam planet
Bez obzira na to, ekološke inovacije su dobrodošle, ali ne možemo se osloniti samo na tehnološka rješenja. Zemljište je prilično podnošljivo, kaže Marvel, i nema čega težiti premještanju u konzerve. Srećom, neki projekti ne samo da nam omogućuju opstanak u svemiru, već nam pomažu da bolje upoznamo vlastiti planet.
Povedite poznatu biosferu 2 u Arizoni. Devedesetih godina prošlog vijeka dogodio se vrhunski eksperiment: pomno odabrani muškarci i žene smješteni su u svojevrsno izolirano stanište na dvije godine kako bi promatrali razvoj svojih odnosa i ekosustava (pretpostavljajući da je "Biosfera-1" Zemlja).
Iako je većina "Biosfere-2" ostala zapamćena po epizodi kada je razina kisika toliko pala da je život stanovnika bio u opasnosti i bila je potrebna vanjska intervencija, eksperiment se pokazao uspješnijim nego što se možda činilo. Znanstvenici su puno razumjeli o sustavima za održavanje života na Zemlji, a različiti znanstveni radovi izlivali su se poput roga. To je, u stvari, bila ideja: razumjeti različite sustave Zemlje kako bismo bolje upravljali planetom, objašnjava John Adams, trenutni zamjenik direktora ustanove, koji je kasnije prešao na Sveučilište u Arizoni.
Danas se na mjestu reproducira nekoliko ekosustava modela - od prirodnih kišnih šuma do oceanske mase. Manipuliranjem različitih elemenata ovih ekosustava zajedno i pojedinačno, znanstvenici pokušavaju shvatiti kako njihovi kolege u stvarnom svijetu djeluju (i propadaju).
Na istom mjestu, ali ne u okviru početnog eksperimenta "Biosfera-2", djeluje Opservatorij pejzažne evolucije. Sastoji se od tri masivne građevine izgrađene na padini vulkanskog bazalta, koja u mnogočemu nalikuje terenu Marsa. Peter Troch, znanstveni direktor biosfere 2, objašnjava da opservatorij pomaže razumjeti kako beživotni krajolik pretvoriti u nešto održivo. "Obično su fizički i biološki svjetovi čvrsto zavareni zajedno, i nije ih lako razdvojiti kako bi shvatili dinamiku svog odnosa i ponovo ih povezali", kaže Adams. Opservatorij pejzažne evolucije namijenjen je ovom "ekološkom otvaranju".
Iako se ovaj rad primarno usredotočuje na svemirsko okruženje, napominje Troch, stečena znanja mogla bi pomoći obnavljanju najteže degradiranih ekosustava na Zemlji. "Bilo da se nalazimo u svemiru ili na Zemlji, rješavamo iste probleme", kaže Daniele Laurini, voditeljica ESA-ovih istraživačkih sustava.
Ovdje je najvažnije razumijevanje Zemlje. "Ako još uvijek ne razumijemo kako funkcioniraju zemaljski sustavi, zahvaljujući kojima živimo i o kojima ovisimo, zašto smo onda zamislili da ih možemo rekreirati?" Pita Adams.
Svemirske tehnologije sigurno igraju ključnu ulogu - i to ne samo u sustavima za životnu potporu. Uostalom, zahvaljujući istim satelitima, nekoliko desetljeća promatramo planet s neviđenom razinom detalja. Za klimatologe i ekologe ovo je prijelomni trenutak, napominje Marvel.
Ali ako Zemlju održavamo prikladnom za život - a već smo prilično sposobni riješiti ovu krizu - u čemu je onda smisla težiti zvijezdama? Na Marsu možemo proizvesti kisik tako da na Mjesecu možemo nešto disati ili uzgajati salatu, tako da nešto imamo, ali Zemlja nam je sve to već dala, kaže Massa. Možda će, pomisli ona, izazovi preživljavanja u svemiru učiniti da ljudi više cijene ono što kod kuće shvaćamo zdravo za gotovo.
Robin George Andrews