Зачем московские инженеры выращивают в подвале космические водоросли
В глубине двора в центре Москвы есть неприметная дверь под покосившимся матерчатым навесом. Дверь ведет в подвал под полуразрушенным зданием, где открыта уютная столярная мастерская. Внутри пахнет древесиной, за стеклянными перегородками на чистом полу стоят станки. В углу мастерской обустроена комната для переговоров, где сидит, прильнув к ноутбуку, основатель и руководитель проекта 435nm Александр Шаенко.
О Шаенко и его команде заговорили в июле 2017 года, после того, как на ракете-носителе "Союз-2.1а", стартовавшей с Байконура, в космос был выведен спутник "Маяк", собранный студентами-энтузиастами буквально на коленке. Проект осуществлялся в рамках образовательной программы "Современная космонавтика" на базе Московского политехнического университета, а 2,5 миллиона рублей на постройку спутника были собраны методом краудфандинга.
Увы, "Маяк" быстро сошел с орбиты из-за неполадки, но еще до запуска спутника Шаенко собрал команду, чтобы приняться за новый проект. В московском подвале строят фотобиореактор — жизненно необходимый прибор для дальних космических полетов, который обеспечит путешественников кислородом, едой и чистым питьем.
Зачем в космосе цветущая вода
"В длительных полетах нужно много воздуха, пищи и воды, а с Земли припасы не завезти. Поэтому если не перерабатывать, не запускать круговорот веществ, то груз на корабле будет неподъемным", — объясняет Шаенко.
Как раз затем, чтобы решить эту проблему, и нужен фотобиореактор. Этот прибор представляет собой прозрачный сосуд с лампочками, насосом и датчиками, в котором растут одноклеточные водоросли. На вид конструкция напоминает громоздкий блендер, а устройством — гидропонику продвинутых садоводов: в воде растворены питательные вещества и созданы наилучшие условия для размножения водорослей, за состоянием среды следят всевозможные датчики.
Хотя в фотобиореакторе можно выращивать разные водоросли, для проекта 435nm выбрали хлореллу. Все ее знают: это из-за хлореллы цветет вода в озерах. В зеленой жиже трудно распознать спасительное средство, но у хлореллы много преимуществ. Подобно другим растениям, на свету она производит необходимый для дыхания кислород, а после обработки годится в пищу. Всего за полтора-два дня хлорелла вдвое прибавляет в массе, при этом она живучая и неприхотливая.
Правда, из-за этого ее просто так не поешь: плотная оболочка не растворяется в желудке и кишечнике человека. Зато хлореллой питаются рыбы, которых можно выращивать прямо на космическом корабле. А оболочки клеток можно разрушить вакуумом — питательные вещества выльются и в таком виде будут пригодны в пищу.
"У хлореллы неприятный, точнее, специфический вкус — чем-то напоминает осоку", — уверяет Шаенко.
На что надеются инженеры
Конечно, было бы естественнее выращивать на корабле привычную космонавтам еду, например, помидоры. Вот только высшие растения вроде томатного куста непрактичны во время полета: они требуют много места и энергии, а их корни и стебли не участвуют в фотосинтезе и не производят кислород. Впрочем, по словам Шаенко, фотобиореакторы с высшими растениями все же существуют: их проектируют в красноярском Институте биофизики СО РАН совместно с китайским космическим агентством и в московском Институте медико-биологических проблем (ИМБП) в сотрудничестве с NASA.
Специалисты из ИМБП помогают и команде 435nm. "Они этими вопросами занимаются 25 лет. А работы начались чуть ли не с начала космической эры, еще при Королеве", — рассказывает Шаенко. За эти годы в институте испытали разные водоросли: хлореллу, спирулину, клостериопсис и другие. В советское время их выращивали под шестью ксеноновыми лампами мощностью 6 КВт каждая — в 100 раз мощнее комнатных и тех, что стоят в фотобиореакторе команды Шаенко.
"Ксеноновые лампы классные, но требуют слишком много энергии. Они излучают очень яркий белый свет, а хлорелле это в принципе не нужно — она поглощает волны только из синей и красной частей спектра", — объясняет Шаенко.
Поэтому фотобиореактор в московском подвале выглядит так, словно его построили для съемок "Бегущего по лезвию": внутри установлены маломощные цветные диоды.
Предпочтения хлореллы зашифрованы в названии проекта: Шаенко и его команда выяснили, что водоросль лучше всего поглощает световые волны длиной 435 нм. Свет этот синий, и в следующем реакторе не останется красных диодов. Мощность ламп повысят до 200–300 Вт, встроят дополнительные датчики и систему автоматической очистки, чтобы водоросли не скапливались в неудобных местах, а космонавтам не приходилось разбирать установку вручную. С таким прибором якобы можно будет лететь к другим планетам.
Только кто полетит и когда — неясно.
"Насколько мне известно, Роскосмос такие проекты не ведет и денег не дает. Возможно, наш проект пригодится еще кому-то в России, возможно — за рубежом", — надеется Шаенко.
Почему фотобиореакторы нужны каждому
Но фотобиореакторы нужны и на Земле. Во-первых, с их помощью можно производить корм для скота: кишечник коровы справится с прочной оболочкой хлореллы.
"Берешь дешевые удобрения, электричество и получаешь аминокислоты, которые в готовом виде стоят очень дорого", — объясняет Шаенко. А если хлореллу переработать, она годится как пищевая добавка для человека. Во-вторых, водоросли очищают сточные воды. Наконец, третья область применения — химическая переработка: из хлореллы можно получить биотопливо, смазки, огнестойкие материалы. "Если делать космические вещи с оглядкой на наземные технологии, возможно, шанс есть", — рассуждает Шаенко.
Без инвесторов и заказчиков, команда 435nm решила повторить опыт, который принес успех в проекте со спутником "Маяк" — собирает деньги краудфандингом. На сайте Boomstarter идет кампания, чтобы раздобыть 400 тыс. рублей. "С "Маяком" была простая идея. Кому-то интересна космонавтика — пусть эти люди не только смотрят лекции, а делают что-то своими силами. Хотелось не просто обсуждать, а придумать что-то такое, что можно осуществить на практике", — вспоминает Шаенко.
Та же идея — простые энтузиасты тянут человечество к другим планетам — лежит и в основе фотобиореактора. Полетят ли водоросли из московского двора к Марсу, неизвестно. Но важно другое — после короткой эйфории 1960-х годов космос давно не будоражил воображение, а светящийся блендер в подвале, как и кабриолет Tesla с манекеном в скафандре, возвращает людям мечту о далеких мирах.