Aurich Lawson | Getty Images
V roce 1829, Sousedství Nathaniel Bagshaw, lékař, který žije poblíž Wellclose Square v Londýně, dal do láhve částečně naplněné zeminou trochu semen kapradí a trávy. Brzy byl svědkem, jak malá stébla trávy a malé kapradí raší ze země, přestože láhev byla zapečetěna. Bylo zjištěno, že rostliny, které cestují jakoukoli vodou, minerály, živinami a atmosférou, kterou měly ve své láhvi, mohly žít a růst téměř zcela izolovaně od vnějšího světa a využívat sluneční světlo jako jediný zdroj energie.
Dnes, po více než šesti desetiletích výzkumu bioregenerativních systémů na podporu života, jsme blíže k provedení stejného triku v biotopech určených k podpoře astronautů na cizích světech.
BIOS a CELSS
Bioregenerační systémy podpory života jsou produktem dvou vizionářů. V roce 1926 Vladimír Ivanovič Vernadskij, zakladatel a první prezident Ukrajinské akademie věd, vyvinul koncept biosféry, uzavřeného materiálového cyklu v planetárním měřítku, který by mohl být udržován po neomezenou dobu, zčásti i samotným životem. V roce 1929 aplikoval Konstantin Eduardovič Ciolkovskij, ruský raketový vědec, Vernadského koncept na cestování vesmírem a navrhl použití malých uzavřených ekosystémů k udržení života na kosmických lodích. Funkcí těchto ekosystémů by bylo produkovat vzduch a potraviny a zároveň recyklovat odpad.
V éře vesmírných závodů byly koncepty vyvinuté Ciolkovským a Vernadským implementovány v Moskvě v zařízení BIOS-1. Skládal se ze dvou propojených oddílů: kultivátoru mikrořas a obytného prostoru pro člena posádky. Mikrořasy by převzaly COdva vydechován lidmi a uvolňuje svůj kyslík prostřednictvím fotosyntézy. Fungovalo to, víceméně, ale docházelo k pravidelným nerovnováhám způsobeným rozdíly v metabolismu mezi lidmi a řasami. Problém se nakonec vyřešil změnou lidské stravy, ale všichni zúčastnění uznali, že změnit jídelníček při letu v kosmické lodi není možné. Jakýkoli špatný výpočet by pravděpodobně zabil astronauty na skutečné misi.
V roce 1969 se BIOS-1 vyvinul v BIOS-2, kde byl jako třetí oddělení přidán skleník se zeleninou, další brzy následovaly: oddělení pro pšenici a další s mikrobiálním kultivátorem pro oxidaci pevného lidského odpadu. Pokusy na lidech byly postupně prodlouženy z 12 na 24 hodin, poté na dva týdny a nakonec na 90 dní strávených v zařízení. Ve stejné době jiný tým postavil instalaci BIOS-3, která se spoléhala na stejnou technologii, ale mohla být řízena interně posádkou a byla uspořádána tak, aby připomínala kokpity sovětských kosmických lodí té doby.
Experimenty BIOS-3 ukázaly, kolik práce bylo potřeba k provozu tohoto systému. Výsledky byly ponuré. Astronauti v podstatě pracovali jako farmáři na plný úvazek, jen aby se dostali.
Na druhé straně železné opony prováděla NASA malé experimenty, ve kterých byly kolonie řas použity k výrobě atmosféry a potravy pro myši. Tyto experimenty se vyvinuly v pokročilejší demonstrátory postavené pod CELSS výzkumný program v 70. letech 20. století, který kombinoval různé organismy a vyšší rostliny v boji proti problému kyslíkové bilance, kterému již čelili Sověti.
Instalace systému BIOS i demonstrátory CELSS se spoléhaly na podobnou architekturu a základní koncepty. Není tedy překvapením, že trpěli podobným limitem: byla velmi malá kontrola nad tím, co přesně biologická složka dělá.
Rostlinná komora fungovala jako černá skříňka. Američtí a sovětští inženýři věděli, že daný vstup vytvoří v podstatě předvídatelný výstup, a dimenzovali systém na základě počtu členů posádky. Procesy, které již fungovaly v přírodě, byly zkopírovány a vloženy do omezených a izolovaných prostor. Bylo to jako řešit let napodobováním ptáků.
Věci se změnily až v roce 1987, kdy Claude Chipaux, kosmický inženýr pracující pro společnost, která se později stala Airbusem, navrhl vybudovat zcela nový bioregenerativní systém podpory života nazvaný MELiSSA.