Planet se segreva, oceani oksidirajo, gozdovi Amazone gorijo, Arktika pa je namesto s snegom prekrita z mikroplastiko. Škoda, ki jo ima človeštvo, pravijo strokovnjaki, je tako velika, da se je že začela globalna ekološka katastrofa. Tudi optimisti težko zanikajo, da je naš ekološki odtis bolj podoben odtisom težkih čevljev, ki poteptamo obraz planeta. Glede na to mračno ozadje se postavlja razumno vprašanje: ali ni nepremišljeno metati ogromne količine denarja za pošiljanje ljudi v globok vesolje, v druge svetove? Ali pa je morda ravno nasprotno, to je cinična rešitev perečih težav planeta, ki pade v repu?
Kljub temu lahko vesoljska potovanja človeštvu nudijo veliko več kot le reševalno slamo za ekscentrične milijarderje. Ne glede na to, ali gre za sodobno vesoljsko plovilo v orbiti z nizko Zemljo ali bodoče obstoje na Luni ali Marsu, bomo tako ali drugače morali reproducirati življenjski cikel zunaj našega planeta. In za sedanje in prihodnje vesoljske polete so potrebne tehnologije zaprtega cikla in univerzalna obdelava - zagotavljale bodo neizčrpen pretok vode, zraka in hrane.
Po drugi strani pa že vemo, kako ogrožamo planet in kaj je treba na tem storiti. "Vsa orodja, ki jih potrebujete za trajnostno življenje, so tukaj in zdaj," je povedala Kate Marvel, klimatologinja univerze Columbia in Nasina sodelavka. "Da, še vedno ne moremo rešiti problema podnebnih sprememb, sploh pa ne, ker nas privlači vesolje." Vesoljski leti sami ne morejo rešiti Zemlje, še bolj pa z naivnimi sanjami o zapuščanju domačega planeta.
Kmetijstvo Tin Can
Brez tehnoloških inovacij v vesolju je nemogoče preživeti, vendar so bile pretekle odločitve povsem začasne narave. Spomnite se samo serije letal NASA na vesoljskem plovilu Apollo - njihovo največje trajanje je doseglo 12 dni. A spremembe so tik za vogalom: Trumpova administracija obljublja, da bo pristala na Luni do leta 2024. Luke Robertson, višji znanstvenik za testiranje letenja v Nasinem vesoljskem centru Kennedy, pravi, da namerava agencija do leta 2028 na lunarni površini zgraditi trajnostno infrastrukturo, kar bo zahtevalo dolgoročno obnovljivo shranjevanje hrane, zraka in vode.
Nekatere od teh tehnologij bodo presegale astronavtiko. Sčasoma se je kar nekaj izumov, ki so jih razvile vesoljske agencije, preselilo v komercialni sektor. Vzemimo za primer številne ekološko usmerjene projekte - vključno s trajnostno proizvodnjo olja in uporabo LED razsvetljave za gojenje pridelkov.
Nabiranje pridelkov v vesolju ni nepomembna naloga. Tako tehnologije, kot so specializirana razsvetljava in napredni senzorji, igrajo ključno vlogo na krovu Mednarodne vesoljske postaje (ISS), kjer se za proizvodnjo hrane uporabljajo energetsko učinkovite metode, kot je sistem Veggi, razlaga pridelovalec NASA Joya Massa. Svetleče diode za rast rastlin so bile prvič uporabljene v osemdesetih letih prejšnjega stoletja kot del Nasinih poskusov. Ta tehnologija, ugotavlja Massa, danes prihrani ogromno energije v rastlinjakih.
Promocijski video:
NASA je sodelovala tudi s Florikanom. To podjetje razvija gnojila, prevlečena s polimeri, ki počasi in postopoma sproščajo hranila. To pomaga zmanjšati odtok gnojil v okolje in zmanjšati škodo v okolju. Gnojila, pravi Massa, so bila uspešno uporabljena v vesolju in so se na ISS odlično dokazala. Čeprav so namenjene nadaljnji uporabi v vesolju, jih uspešno uporabljajo tudi v komercialnem kmetijstvu.
Nekatere okoljske inovacije so nastale le zato, ker NASA deluje v smeri odgovornega ravnanja z okoljem, pravi Daniel Lockney, vodja prenosa tehnologije. Gradnja vesoljske opreme na Zemlji je neurejen posel. V okolje se lahko sprostijo goriva, barve, topila in drugi strupeni materiali. Zato je NASA razvila emulgirano ničelno valenčno železo (EZVI), material, ki se "prilepi" kloriranim topilom v podzemni vodi. Sprva so ga uporabljali za čiščenje izstrelitvenih mest, postopoma pa so ga uporabljali v kemičnih obratih in močno onesnaženih mestih v okviru vladnega programa Superfund.
Tako kozmonavti kot zemljani potrebujejo zalogo pitne vode. Zastrupljena voda vsako leto ubije milijone ljudi in vsa sredstva so dobra, da preprečimo to tragedijo.
Dober primer, kako lahko NASA reši to težavo, je mikrobiološki povratni ventil. Sistem je bil prvotno razvit za ameriška vesoljska plovila, vendar je njegova nadgrajena različica nameščena na krovu ISS in pasivno preprečuje, da bi škodljivi mikrobi vstopili v rezervoarje s pitno vodo. Druge modifikacije delujejo na Zemlji in ohranjajo vodo čisto na onesnaženih območjih brez dostopa do električne energije - in v zobozdravstvenih operacijah. (Se spomnite tekočine, s katero si sperite usta, potem ko ste se posvetili zdravniku? No, ta voda je šla skozi isto čiščenje, da zmanjšate tveganje za oralne okužbe.)
Roberson in Melanie Pickett, NASA znanstvenika z doktoratom, delata na sistemih za čiščenje vode za potovanje v vesolje, vključno z ISS. Odpadne vode se zdaj čistijo s kemikalijami. "Toda te kemikalije niso trajnostne," pravi Roberson. Sistem zahteva stalno dopolnjevanje z Zemlje. On in Pickett razvijata nove sisteme, ki uporabljajo rastline in mikrobe za predelavo odpadkov. Na koncu se bo to izkazalo kot nova beseda pri delu stranišč in greznic na Zemlji.
Tako kot pri vodi je tudi zato, ker zrak, ki diha, neomejen vir v vesolju še zdaleč ni enostaven. Na ISS se kisik tradicionalno črpa iz vode - nenehno ga je treba prinašati z Zemlje, kar je drago in potratno. Evropska vesoljska agencija (ESA) že od leta 2018 poskuša stvari obrniti z novim, naprednim sistemom zaprtega kroga, ki iz atmosfere vesoljske postaje odstranjuje ogljikov dioksid, sprošča kisik, da napolni zrak, ki diha, in prihrani vodo.
Sistemi za zajemanje ogljika bodo na nesorazmerno velikem obsegu in z različnimi operativnimi zahtevami zelo koristni na Zemlji kot del celovite rešitve podnebnih težav. Tehnologija, razvita za vesolje, lahko deluje na Zemlji.
Naključni dodatni učinki
Eno glavnih načel vseh teh inovacij je, da se nič ne zapravi. V vesolju, ugotavlja Massa, celo odpadki veljajo za dragocen vir in jih je nepremišljeno odložiti. To je osnova za sisteme z zaprto zanko: idealno je, da se vse komponente predelajo brez izjeme, odpadki pa sploh ne nastajajo. Predstavljajte si zapečaten terarij, kjer miniaturni rastlinski ekosistemi živijo in uspevajo desetletja brez najmanjšega zunanjega vmešavanja.
Mikroekološki sistem za podporo življenju ali alternativa Melissa (MELiSSA) strogo sledi temu načelu. S projektom neprekinjeno izboljšanih pilotnih obratov v Barceloni si ta projekt pod okriljem Evropske vesoljske agencije (ESA) prizadeva ustvariti zaprt sistem biološke življenjske podpore.
Pilotna rastlina, ki uporablja fotosintezo za obdelavo odpadkov, čiščenje zraka, oskrbo s kisikom in proizvodnjo hrane, ne naseljujejo astronavti, temveč podgane. Med njenim delom se je že spremenilo več generacij živali in med njimi do danes ni bilo žrtev. Na ISS se uspešno izvajajo številni poskusi, povezani z Meliso - na primer Artemiss, ki proizvajajo biomaso hrane in kisik iz fotosinteze.
Projekt se je začel leta 1989, da bi do sredine leta 2020 ustvarili sistem za življenjsko podporo posadke na dolgem medplanetarnem potovanju. Njeni rezultati so obetavni, pravi Christophe Lasseur, vodja Melisse pri ESA. Na primer, isto tehnologijo čiščenja urina lahko uporabimo na odročnih območjih in mestih, ki nastanejo v nesrečah, kar prihrani pri dragem prevozu pitne vode od daleč.
Visoki ideali so ena stvar, vendar je merilo vse resnice praksa. Niso uresničene vse novosti, poleg tega pa zagotovo ne gre čez noč. Kot pojasnjuje Robertson, traja povprečno sedem do deset let, da njegovi lastni izumi dosežejo komercialno raven. Melissa je zasnovana za 50 let.
Moramo biti potrpežljivi. "Pravzaprav je to zelo dobro vidno," pravi Lockney. "Ni dvoma, da je voda mokra. Torej vlaganje v nove poskuse nam slej ko prej prinese izume, ki bodo koristili celotnemu človeštvu."
Inovacije samo poudarjajo potrebo po vlaganju v oblikovalska in razvojna dela. "Najbolj radovedna stvar znanosti je, da nikoli ne veš, kaj se bo na koncu zgodilo," pravi Marvel. Na koncu nihče ni uganil, da se bosta internet in Veliki hadronski trkalnik izkazala iz istega prizadevanja.
Astranavtika je poleg dolgih časov in elementov nepredvidljivosti že pomagala ustvariti vrsto učinkovitih (če že ne revolucionarnih) potrošniških tehnologij. Zakaj so še vedno premalo znani širši javnosti? Chad Anderson, izvršni direktor skupine tveganega kapitala Space Angels, meni, da je nekaj tega mogoče pripisati slabemu trženju.
Anderson verjame, da je prenos tehnologije iz vesolja privedel do pomembnega napredka v trajnostni proizvodnji, pa tudi na bolj zemeljskih področjih, kot so prevoz, zdravstveno varstvo in komunikacije. Težava je v tem, da vesoljske agencije ne uspejo učinkovito oglaševati svojih zgodb o uspehu širši javnosti. "Vesoljska podjetja so znana po slabi samopromociji," pravi Anderson.
Ironično je, pravi Anderson, da je reševanje trenutnih razmer še večji izziv. Vzemimo za primer NASA-jevo korporacijsko publikacijo revije Spinoff, ki od leta 1976 pokriva tehnološke inovacije. Kljub trdnemu rodovniku ostaja revija zelo specializirana in nedostopna publikacija - skoraj nikoli je ne berejo, mnogi pa je niso nikoli slišali. Da bi zainteresirali javnost in stopili v stik s splošnim bralcem, Anderson priporoča, da se bolj poudari odnos med astronavtiko in vsakdanjim življenjem.
Dragi, skrčil sem planet
Ne glede na to so okoljske inovacije dobrodošle, vendar se ne moremo zanašati samo na tehnološke rešitve. Dežela je precej živahna, pravi Marvel, in ničesar si ne bi prizadevali, da bi se preselili v pločevinke. Na srečo nam nekateri projekti ne le omogočajo preživetje v vesolju, ampak nam pomagajo, da bolje spoznamo svoj planet.
Vzemite znamenito Biosfero 2 v Arizoni. V 90. letih prejšnjega stoletja se je tu zgodil vrhunski eksperiment: skrbno izbrani moški in dve leti so bili nameščeni v nekakšen izoliran habitat, da bi opazovali razvoj njihovih odnosov in ekosistemov (ob predpostavki, da je "biosfera-1" Zemlja).
Čeprav se je večina "Biosfere-2" spomnila kot epizode, ko se je raven kisika toliko znižala, da je bilo življenje prebivalcev v nevarnosti in je bilo potrebno zunanje posredovanje, je bil poskus uspešnejši, kot se morda zdi. Znanstveniki so že veliko razumeli o sistemih za življenjsko podporo na Zemlji in različna znanstvena dela so se izlila kot roženica. To je bila pravzaprav ideja: razumeti različne sisteme Zemlje, da bi bolje upravljali planet, razlaga John Adams, sedanji namestnik direktorja objekta, ki je kasneje prešel na univerzo v Arizoni.
Danes spletna stran reproducira več modelnih ekosistemov - od naturalističnih deževnih gozdov do oceanske mase. Z manipulacijo različnih elementov teh ekosistemov skupaj in posamično znanstveniki poskušajo razumeti, kako delujejo (in razpadajo) njihovi kolegi iz resničnega sveta.
Na istem mestu, vendar ne v okviru začetnega eksperimenta "Biosfera-2", deluje Observatorij za razvoj krajine. Sestavljen je iz treh masivnih struktur, zgrajenih na pobočju vulkanskega bazalta, ki v marsičem spominja na teren Marsa. Peter Troch, znanstveni direktor Biosfere 2, razloži, da opazovalnica pomaga razumeti, kako spremeniti brezživno pokrajino v nekaj trajnostnega. "Običajno sta fizični in biološki svet tesno povezana, zato jih ni težko ločiti, da bi razumeli dinamiko svojih odnosov in jih spet povezali," pravi Adams. Observatorij razvoja krajine je namenjen tej "ekološki odprtini".
Čeprav se to delo osredotoča predvsem na vesoljsko okolje, ugotavlja Troch, bi lahko pridobljeno znanje pomagalo obnoviti najbolj uničene ekosisteme na Zemlji. "V vesolju ali na Zemlji rešujemo iste težave," pravi Daniele Laurini, vodja raziskovalnih sistemov ESA.
Tu je najpomembnejše razumevanje Zemlje. "Če še vedno ne razumemo, kako delujejo zemeljski sistemi, zahvaljujoč se jim živimo in od katerih smo odvisni, zakaj smo si potem predstavljali, da bi jih lahko poustvarili?" Vpraša Adams.
Vesoljske tehnologije zagotovo igrajo ključno vlogo - in to ne le v sistemih za življenjsko podporo. Konec koncev smo zahvaljujoč istim satelitom že več desetletij opazovali planet z izjemno podrobnostjo. Za klimatologe in okoljevarstvenike je bil to prelomni trenutek, ugotavlja Marvel.
Toda če bomo Zemljo ohranili primerno za življenje - in že smo že sposobni rešiti to krizo - kaj je potem smisel za zvezde? Na Marsu lahko pridelamo kisik, da bomo na Luni kaj dihali ali gojili solato, da bomo imeli kaj za jesti, vendar nam je Zemlja že vse to dala, pravi Massa. Morda, razmišlja, bodo zaradi izzivov preživetja v vesolju ljudje cenili več stvari, ki jih doma imamo za samoumevne.
Robin George Andrews