Не оригинальности ради, не для того, чтобы ломать старые традиции и вводить новые, задумали исследователи такой ритуал встречи. Каравай был своего рода символом научной работы экспедиции. Пять месяцев испытатели Н. Бугреев, С. Алексеев и подключившийся к ним на время дублер Л. Мозговой провели в специальном исследовательском комплексе «Биос-3». Они растили пшеницу, убирали урожай и пекли из зерна хлеб. В эксперименте, организованном учеными Института биофизики Сибирского отделения АН СССР, нащупывались возможности для создания замкнутых систем жизнеобеспечения.
Мы уже привыкли к длительным космическим полетам. Сами космонавты считают, что полтора года жить и трудиться в невесомости можно, хотя платить за это приходится недешево — специальные комплексы физических упражнений, о которых мы рассказывали выше, занимают изрядное количество времени. Более осторожные медики называют пока более скромную цифру — год. Так или иначе, по времени полет человека к Марсу рано или поздно станет вполне возможным.
Но… реальным ли? Отбросим в сторону споры ученых о целесообразности таких экспедиций — многие считают, что изучение других планет надо поручать автоматам. Не будем говорить о том, что пока нет таких кораблей — если появится необходимость, спроектировать и построить их в наше время, в сущности, дело техники. Вспомним о самой, казалось бы, простой вещи — автоматы есть не просят. Им не нужна земная атмосфера, питьевая вода, известный комфорт — по сравнению с человеком они неприхотливы. Но мы верим — рано или поздно человек вырвется из пут земного тяготения и полетит к другим мирам. Не собираться же ему в дорогу по принципу «все свое несу с собой». Ноша получится совсем уж неподъемная. Даже при полете к Марсу придется запасаться как минимум на три года продуктами, регенераторами атмосферы, водой — хотя бы для пополнения систем водооборота.
Вот почему в планах поисковых, нацеленных в будущее исследовательских работ есть и такая — решение проблемы замкнутого кругооборота веществ. Идея ненова. Еще К. Циолковский предвидел возможность биологического самоочищения воздуха в космическом летательном аппарате. Он мечтал воспроизвести в миниатюре основные процессы превращения веществ, протекающие на нашей планете. То есть создать замкнутую «копию» земной биосферы, этакий изолированный земной оазис с цветущим садом-огородом, солнцем, дождями, кислородом — всем тем, без чего нет жизни. Идею «оранжереи Циолковского» прекрасно популяризировал один из первых наших фантастов А. Беляев в романе «Звезда КЭЦ». А из области фантастики в разряд реальных систем вот уже два десятилетия стремятся перевести ее красноярские биофизики. Уже само название комплекса — «Биос-3» говорит о том, что это не первый эксперимент в серии.
— В прошлом «полете», — отмечал заместитель директора Института биофизики, доктор биологических наук Г. Лисовский, — на одного человека приходилось 13 квадратных метров посевов. Этого хватило, чтобы обеспечить людей кислородом, питьевой водой и примерно на треть — пищей.
В последнем эксперименте добавили еще один фитотрон, па человека стало приходиться вдвое больше посевных площадей. Это полностью удовлетворило потребности экипажа в растительной пище.
Тут заслуга не только самих испытателей, тщательно ухаживавших за своей нивой. Н. Бугреев, С. Алексеев и С. Мозговой получили рекордный урожай — пшеница в пересчете на гектар давала в год… 700 центнеров! На Земле о подобном и мечтать не приходится, а в «Биосе-3» такая урожайность планировалась. Агротехнику для установленных в исследовательском «звездолете» фитотронов отрабатывала группа специалистов во главе с Г. Лисовским.
От эксперимента к эксперименту регулировался световой режим — основа жизнедеятельности растений. На Земле растения живут в ритме дня и ночи. В космосе это не обязательно. Значит, гнать колос пшеница может круглые сутки. Для этого нужно непрерывное освещение. Но… какую выбрать интенсивность? Здесь нет прямой зависимости — можно дать «солнца» вчетверо больше, но получить лишь двойную прибавку урожая.
— Вот и встала перед нами проблема выбора, — рассказывал Г. Лисовский, — либо экономить площадь и повышать урожайность, увеличивая дозу облучения, либо экономить энергию, расширяя при этом площади. Мы выбрали такой режим, чтобы ксеноновые лампы давали за сутки энергии больше, чем ее получают растения в наших широтах в условиях естественного дня. И не ошиблись. Только за двухмесячную вегетацию в пересчете на гектар получали по 110 110–130 центнеров пшеницы.
Результат впечатляющий. Значит, не так уж далека дистанция до появления в космосе «оранжерей Циолковского»? Если бы все было так просто. Не забывайте — исследовательский «полет» проходил на Земле, где есть сила тяжести. Ученые стремились в модельном эксперименте имитировать замкнутый цикл, но не могли воспроизвести главный фактор — невесомость. А она — труднейший барьер в освоении космоса не только для человека, но и для растений. Человек может хотя бы компенсировать ее вредное воздействие физическими упражнениями, растения лишены такой возможности. В непривычных условиях они растут плохо, быстро чахнут.
Не первый год на станциях типа «Салют» занимаются экипажи космической агротехникой. Выращивают лук, другую зелень, экспериментируют с модельным растением — арабидопсисом. Вспоминаю, как радовались и в космосе, и на Земле, когда пришло сообщение с орбиты — арабидопсис зацвел. Ликовали, будто расцвела невиданная роза, а не скромная неприхотливая травка покрылась мелкими соцветиями. И неспроста — это было достижением. Прежде-то период вегетации проходил успешно, но не было цветения, то появлялись цветы, но растения увядали, не дав семян, то, наконец, удалось получить семена, но они не прорастали — жизненный цикл обрывался. Не будем вдаваться в подробности, скажем лишь — результаты, полученные в модельных экспериментах на Земле, нельзя напрямую переносить в космос — невесомость непременно подбросит какие-нибудь сюрпризы.
Так, может быть, созданную для «Биоса-3» методику возделывания перенести на земные поля? Ведь урожайность колоссальная. Тоже не получится. В фитотронах комплекса созданы близкие к идеальным условия, чего невозможно добиться на Земле. В космос землю не возьмешь, вот почему ученые обратили свои взоры к гидропонике — способу выращивания растений на искусственных грунтах в питательных растворах. При гидропонике овощи могут расти… даже на голой щебенке. Заместитель директора Института биофизики доктор технических наук Б. Ковров рассказывал, что в возделывании пшеницы удалось вообще обойтись без искусственного грунта. Она росла в пластмассовых зажимах на специальных качающихся поддонах с питательным раствором.
Технологию выращивания на пластмассовых реечках, как, впрочем, и ряд других способов, разработали совместно с биологами сотрудники лаборатории конструирования и моделирования замкнутых систем под руководством Б. Коврова.
Получается весьма парадоксальная ситуация — и до космоса от «Биоса» далековато, и к Земле не близко. Ради чего же проводятся такие эксперименты, ради чего по пять месяцев сидят «в заточении» люди? Ну, во-первых, любая глобальная проблема одним махом не решается — чаще всего к цели идут последовательно, этап за этапом. Во-вторых, нельзя любой результат оценивать только с позиций сиюминутной пользы. Разве мог кто-нибудь предполагать, что на скромных грядках, возделываемых Грегором Менделем, вырастет не только горох, но и целое научное направление — генетика?
— Познать природу биосинтеза и научиться им управлять, — отмечал директор Института биофизики, член-корреспондент Академии наук СССР И. Гительзон, — это не только космическая, но и общебиологическая, общечеловеческая задача. Не скажу, что мы полностью разрешили все проблемы, но несколько «камней», лежащих до сих пор поперек нашего пути, мы сдвинули. Во-первых, добились полной утилизации газообразных и жидких продуктов жизнедеятельности через питательную среду растений в замкнутой биосфере. Во-вторых, экипажу удалось нейтрализовать врага всех растений — окислы азота. И наконец, используемые в «Биосе» способы выращивания растений эффективны и для ускоренной их селекции. Мы уже помогли специалистам сельского хозяйства ускорить выведение перспективных сортов пшеницы и ячменя.