Чарльз Уолфорт - За пределами Земли: В поисках нового дома в Солнечной системе

Для того чтобы добраться до Марса или Титана, нам понадобятся более компактные и легкие припасы; возможно, астронавтам придется чаще питаться переработанной пищей и реже — чем-то вроде креветок с МКС. При использовании системы питания МКС в 1095-суточной миссии на Марс экипаж из шестерых астронавтов потребит более 12 000 кг пищи объемом более 41 м 3. В рамках разработки капсулы «Орион» NASA выдвинуло команде Грейс, отвечающей за пищевые исследования, требование сократить массу пищи так, чтобы марсианскую миссию можно было провести без дополнительного снабжения.

Эти проблемы можно было бы решить выращиванием еды на Марсе, но эта идея неосуществима на практике для большинства продуктов. NASA не отказалось от идеи небольшого огорода для выращивания латука и прочего в том же духе; еженедельный сбор урожая для салатов дает ощущение благополучия и имеет скорее психологический, чем диетологический смысл. Но биорегенеративное производство пищи (как NASA называет садоводство) — дело слишком сложное, рискованное и кропотливое, чтобы обеспечить астронавтов достаточным количеством пищи.

Пример «Биосферы-2» показал, как трудно вырастить достаточное количество пищи в замкнутой системе. Ее обитатели едва выживали, выращивая еду в идеальных условиях земной освещенности, более чем вдвое превышающей марсианскую, подключенные к электросети Аризоны и имевшие возможность легко прекратить эксперимент, если что-то пойдет не так. В космосе один-единственный неурожай зерна влечет за собой голодную смерть. Еще Грейс говорит, что садоводство в космосе будет куда сложнее, ведь каждая составляющая системы должна быть идеально уравновешенной и самодостаточной, без малейших погрешностей. Вдобавок в большом замкнутом пространстве для выращивания растений и субстрата для их корней понадобится обширная механическая инфраструктура обработки газов, воды, отходов, хранения и перевозки материалов, и наконец повторного использования всего.

Все это мы делаем на нашем нынешнем «корабле», планете Земля, но здесь есть гигантские буферы в виде атмосферы, почвы и круговорота воды, которые временно компенсируют дисбалансы нашей неустойчивой системы. Сельское хозяйство и производство пищи требуют чудовищных объемов невосполняемого ископаемого топлива, и это только один из факторов. Атмосфера и океан поглощают углерод, выделяющийся при сжигании этого топлива. Их обширные возможности в качестве буфера дали нам в долг целое столетие.

Другая трудность с выращиванием пищи — потребность в человеческом труде. Благодаря технологиям и значительному удешевлению производства за счет его массовости меньше 2% американцев производят пищу для всех жителей США и даже на экспорт. Это производство столь эффективно, что североамериканцы могут позволить портиться от 40 до 50% собираемой пищи (именно столько пищи пропадает, согласно исследованию Аризонского университета, проведенному в 2004 г.). Большей частью это происходит на кухнях. Еда так дешева, что домохозяйки совершенно не беспокоятся, если портятся продукты. В мире же около трети работников — более 1 млрд человек — фермеры, а в Южной Африке и на юге Азии на сельское хозяйство приходится более половины рабочих мест.

Марсианская миссия из шести человек не будет располагать преимуществами экономики, основанной на масштабах производства. Астронавты будут жить земледелием, подобно земным фермерам. Помимо работы по выращиванию пищи ее приготовление займет, по подсчетам команды Грейс, от 6,5 до 7,5 часа в день. Выращенная пища потребует обработки (перемалывания зерна в муку, соевых бобов — в тофу), готовки, сервировки и уборки после еды. Астронавты на МКС, прилагая ради пропитания минимальные усилия, тратят большую часть своего времени на здоровье, поддержание систем в рабочем состоянии и дела по хозяйству, а на науку и прочие задачи, не связанные с выживанием, остается всего около 13 часов в неделю. Если у марсианской миссии будут цели помимо чисто символических («Мы это сделали!»), то астронавты не смогут позволить себе тратить все свое время на выращивание и переработку продуктов.

Осуществление научной марсианской миссии упирается не в питание (мы уже видели, что главным препятствием будут вопросы здоровья команды, если только мы не найдем способа добраться туда быстрее). Технологические вопросы питания решаемы; со временем Грейс Дуглас и ее коллеги-ученые отыщут способ производить вкусную, питательную и легкую пищу со сроком годности пять лет. Подобная система поможет доставить колонистов на Титан.

Но, как только колонисты обоснуются на Титане, им понадобится собственное самостоятельное и надежное пищевое производство. Они столкнутся с более острым вариантом основной проблемы на Земле: сложностью производства калорий в количестве, достаточном для всеобщего пропитания. Сегодня люди используют около 25% потенциальной растительности планеты, так называемой чистой первичной продукции (ЧПП), а в густонаселенных районах вроде Южной Азии — значительно больше. Мы подошли к пределу и нуждаемся в технологическом прорыве.

В тех частях мира, где в основе лежит натуральное хозяйство, впроголодь живут сотни миллионов людей. По оценкам Всемирной продовольственной программы, каждому девятому человеку Земли недостает пищи для ведения здоровой жизни, но причина этого не в нехватке пищи в мире. Беднейшие остаются слишком бедными и не могут получить необходимую им пищу из-за экономики, политики и невезения. Чтобы накормить всех без исключения, нужно до смешного мало. По оценкам той же Программы, чтобы накормить всех голодающих детей школьного возраста, понадобится около $3,2 млрд в год — совсем немного по меркам США. Столько Конгресс ежегодно выделяет на эксплуатацию МКС.

Пятьдесят лет назад ожидалось, что сегодня положение окажется куда хуже, чем оно есть. В конце 1960-х гг. ученые и писатели вроде Пола Эрлиха, автора «Популяционной бомбы» (The Population Bomb), предсказывали наступление апокалиптического массового голода в развивающихся странах уже в 1970-е гг. Предсказание о росте населения сбылось, его численность выросла с 3,5 млрд в 1968 г. до 7 млрд в 2011 г., однако голода не наступило. Люди производили больше пищи благодаря синтетическим удобрениям, пестицидам, ирригации и высокопродуктивным культурам.

Зеленая революция тех лет принесла в развивающиеся страны интенсивное земледелие, породив неимоверный прирост в выращивании зерновых и дав перенаселенным землям вроде Индии самодостаточность. За 100 лет использование ЧПП нашим видом удвоилось, население же выросло вчетверо, а объем производства — в 17 раз; нам по-прежнему хватает пищи. Технологии — это потрясающе. Но мы заплатили за это снижением биоразнообразия и устойчивости биосферы. Без ископаемого топлива, забора воды и разрушения первозданных экосистем нынешняя система не выживет. Она основана на потреблении конечных ресурсов и похожа на космический корабль, на котором заканчиваются сублимированные продукты.