Год в «Звездолёте».

Теоретический максимальный коэффициент замкнутости веществ в таких системах определяется в 90–95 процентов. Следовательно, даже в идеальном случае около 5–10 процентов веществ будут выпадать из круговорота и должны восполняться из запасов. Вот почему создание полностью автономных систем, которые были бы термодинамически изолированными, то есть не обменивались бы с внешней средой ни энергией, ни массой, а также систем «закрытых» — не обменивающихся со средой веществом, — невозможно.

Я представил себе огромную оранжерею К. Циолковского с растениями. Микроклимат в ней не вполне подходящ для человека, и поэтому она изолирована от жилого помещения. Необыкновенная сила солнечного света, благоприятные климатические условия оранжереи и специальные вещества, воздействующие на растения, «сделали чудеса: не прошло и месяца, как маленькие растения были сплошь увешаны сочными, питательными и ароматными плодами. Цветение было роскошно, оплодотворение искусственно». Так описывал К. Циолковский космический цветущий сад в своем научно-фантастическом труде «Вне Земли». Не только фантастика, но и пророческое предвидение сроднило его с Г. Уэллсом, который в романе «Пища богов» также мечтал о волшебном веществе, способном безгранично увеличивать рост всего живого.

Еще Ч. Дарвин, изучая способность растений к росту, предположил, что в растениях вырабатывается какое-то особое вещество, локализующееся в верхушках стеблей. Именно оно управляет ростом. Полвека спустя советский ученый Н. Холодный экспериментально подтвердил смелую гипотезу Ч. Дарвина. В кончиках корней и верхушках проростков ему удалось обнаружить вещество, сильно активизирующее рост. Распространяясь по стеблю, оно ускоряет деление растительных клеток и способствует их растяжению. А из этих двух процессов складывается рост. Ученым удалось извлечь из растений это чудесное вещество. Из двух миллиардов проростков было получено всего четверть грамма ауксина — так был назван этот ускоритель роста.

Долгое время его состав оставался загадкой. Разгадать ее помогли химики. Оказалось, что таинственный ауксин — это давно известная химикам индолил-уксусная кислота.

Был открыт еще один чудесный препарат — гиббереллин, также выделяемый из растений. Обработанный гиббереллином табак вырастал до небывалой, шестиметровой высоты — почти вдесятеро выше обычного.

На грядках «космического огорода» я представил себе картофель, томаты, свеклу, фасоль, арахис, капусту, лук, редис, укроп, петрушку и другие овощные растения, богатые белками, жирами, углеводами, витаминами. А рядом фруктовые растения. Оранжерея обеспечивает экипаж пищей, водой и воздухом. Калорийность растений достаточна для нормальной жизнедеятельности людей — обитателей космической станции.

Однако создать двухкомпонентную систему «человек — растения» оказалось невозможным: в ней не будет протекать круговорот веществ. Кроме того, высшие растения не могут полностью обеспечить пищевые потребности человека, так же как и низшие — одноклеточные микроскопические водоросли, в частности хлорелла. Причина этого заключается в том, что полноценная пища человека должна включать в себя белки животного происхождения; растительные же белки скомпенсировать их не могут, в них не хватает серосодержащих аминокислот, а человеческий организм не способен их синтезировать и обычно получает их в готовом виде с пищей животного происхождения. Имеются и другие трудности. Так половина биомассы, образованной высшими растениями, несъедобна для человека, а твердые отходы жизнедеятельности человека без предварительной обработки не могут быть непосредственно использованы для растений в качестве удобрений.

Однако если скармливать непищевые отходы животным и ввести другие биологические звенья, которые смогут провести минерализацию отходов жизнедеятельности человека, то есть перевести органические отходы в минеральные соли, то сочлененность звеньев такой экологической системы улучшится, а степень ее замкнутости возрастет. При этом будет решена проблема обеспечения человека белками животного происхождения, а также будут использованы различные отходы человека для питания растений. Это хорошо, но это значительно усложняет систему в целом.