הנה רעיון: למה שלא נבנה לנו תחנות חלל שתהיינה, למעשה, מעין עולמות
מלאכותיים שעשרות אלפי בני-אדם יוכלו לחיות ולעבוד בהם, דרך קבע?
אבי הרעיון הזה, הוא ד"ר ג. ק. או'ניל, פיסיקאי מאוניברסיטת פרינסטון.
הוא הטיל על תלמידיו תרגיל לא רגיל: למצוא ולאתר את הסביבה המתאימה
ביותר לקיומה ופעילותה של חברה טכנולוגית. או'ניל הופתע מעט
כשהתלמידים חזרו ואמרו כי הסביבה המתאימה ביותר לחברה טכנולוגית
היא החלל החיצון. לפי התוכניות העקרוניות הללו, תחנות החלל של תלמידי
או'ניל תהיינה מעין גלגלים ענקיים שיהיו עשויים מצינור בקוטר של כמה
עשרות מטרים, שחללו הפנימי יהווה את מרחב החיים של התחנה.
הגלגל הענק יסתובב על צירו בכוחם של מנועי צידוד, וכך ייווצר
בחללו הפנימי (כנגד הדופן החיצונית של הצינור), כוח דומה לכבידה. מפעילי
התחנה יוכלו לכוון את עוצמתו של כוח הכבידה הזה כרצונם :מהירות
גדולה יותר של התחנה תיצור כוח כבידה חזק יותר בדפנותיה. האטת
הסיבוב, תרפה את כוח הכבידה הפנימי. לפי ההערכות השונות של צוות
המומחים, תחנת חלל כזאת תוכל לשאת, להעסיק ולכלכל 160,000 בני-אדם.
במלים אחרות, מדובר בערי-חלל שתצטרכנה לכלול מקומות מגורים, תעסוקה,
בילוי, בתי-ספר, בתי-חולים ועוד, וכל זה, במרחק של386,000
קילומטרים מכדור-הארץ.
.
אקולוגיה חישובית
.
כך נולד תחום מחקר חדש, שנועד לפתח מערכת אקולוגית שלמה, שתוכל
לתפקד מחוץ למערכת האקולוגית של הארץ. החוקרים העוסקים בתחום המחקר
הזה, מנסים לבנות הרכבים שונים של צמחים, קרקע, מים, מינרלים, גזים
ובעלי-חיים, שייצרו יחד סביבה שתוכל לקיים את עצמה לאורך זמן, ולספק
לבני-האדם שיחיו בתחנת החלל, מים, אוויר ומזון. החוקרים נדרשים
להחליט אילו צמחים נחוצים בחלל (למזון, ליצירת חמצן ולאיסוף הפחמן
הדו-חמצני מהאוויר), ואילו בעלי-חיים יביאו יותר תועלת מהטירחה
הכרוכה בגידולם. במלים אחרות, מדובר כאן, כמעט, בבריאת עולם חדש.
מלת המפתח במחקרים הללו היא "עצמאות". כלומר יכולתה של
אקולוגיה החדשה לתפקד באופן עצמאי כמערכת סגורה ונפרדת
לחלוטין מהאקולוגיה של כדור-הארץ. רוב המחקרים שנעשו בתחום
זה מבוססים על בחינה של יחסי גומלין סביבתיים בין שני גורמים, או,
לכל היותר, בין עשרה עד עשרים גורמים שונים. מערכות סביבתיות
מורכבות יותר נבחנות בהדמיות מחשב שנבנו במיוחד
למטרה זו. אבל גם המערכות הללו עדיין אינן מסוגלות "להריץ" אקולוגיה
שלמה ולבחון את השפעות הגומלין של עשרות אלפי מרכיביה, אלה על אלה-
לאורך זמן.
.
הכל בשליטה
.
לפיכך, הדרך היחידה לבדוק כיצד, באמת, פועלת אקולוגיה שכל
מרכיביה נבחרו בידי החוקרים, היא, פשוט, לבנות את הסביבה הנבחרת
הזאת: ללקט את כל הצמחים, בעלי-החיים והחומרים שנבחרו, ולתת להם
"להתבשל במיץ של עצמם", במערכת סגורה ומופרדת לחלוטין מהסביבה של
כדור-הארץ. זה בדיוק מה שעשו, לפני כ-20 שנה, כמה חברות אמריקאיות.
הקונסורציום גייס והקצה למטרה זו כ-200 מיליון דולר.
הם קראו לניסוי שלהם "ביוספירה-2" (ביוספירה-1 היא הסביבה
האקולוגית של כדור-הארץ, כפי שאנחנו מכירים אותה), וקיוו למכור את תוצאות
הניסוי לסוכנות החלל האמריקנית, נאס"א, לסוכנות החלל האירופית, לרוסים,
ליפאנים, או לכל גורם או מדינה אחרים, שיבקשו לבנות תחנת חלל בעלת
מערכת אקולוגית עצמאית. לצורך הניסוי גודר ונחסם שטח קרקע של
כשמונה דונם במדבר אריזונה, שהוקף ב"שטח מפורז" של 2,500 דונם
שהבדיל אותו לחלוטין מהסביבה הקרובה. קירות המבנה וגגו נבנו מחומר
שקוף, כך שקרינת השמש יכלה לחדור לתוכו, אבל חוץ מזה, המבנה היה אטום
לחלוטין מכל מגע עם החוץ, לרבות אטימה תת-קרקעית מוחלטת. אפילו
חיידקים ונגיפים מן החוץ לא יכולים לחדור למבנה, לאחר שנסגר סופית
לצורך הניסוי, שנועד להימשך כשנתיים.
.
שמונה בעקבות אחת
.
שמונה חוקרים – ארבע נשים וארבעה גברים – נכנסו ל"וילה האטומה".
הקשר שלהם עם החוץ התנהל באמצעות קו טלפון, כבל וידיאו ותקשורת מחשבים.
שום סחורות, או חומרים לא עברו בין שטח הניסוי
לסביבה החיצונית. החוקרים בחנו את תגובותיה ופעולתה של הסביבה שהם
עצמם הרכיבו. בראשית, הם בחרו בעצמם את הקרקע והחומרים הנלווים
אליה, שהוכנסו לשטח הניסוי. לאחר מכן, "בראו" אוקיינוס קטן המכסה חלק
מהקרקע, ואיכלסו אותו בכ-15,000 מינים שונים של צמחי-ים ובעלי-חיים
ימיים, מיצורים חד-תאיים, דרך יצורים וצמחים נחותים, ועד דגים (יונקים ימיים
לא הוכנסו ל"ביוספירה-2").
על היבשה חיו ברווזים, תרנגולות, ארנבות, כלב אחד וחתול אחד.
הצמחים כללו כמה עשרות אלפי חיידקים, צמחים חד-שנתיים וצמחים
רב-שנתיים. לפי עדות החוקרים, בחירת הצמחים הייתה החלק הקשה ביותר
בתכנון הניסוי, שכן הצמחים נועדו לאזן את האטמוספירה הפנימית,
באמצעות תהליך הפוטוסינתיזה שבו הם נוטלים מהאוויר את הפחמן
הדו-חמצני ופולטים חמצן. תהליך זה חיוני כאוויר לנשימה", לקיומה של
כל מערכת שבה אמורים לחיות בני-אדם ובעלי-חיים. בנוסף לכך, הצמחים
אמורים להוות את המקור העיקרי למזונם של בני-האדם, יחד עם
בעלי-החיים הימיים, שכן מספרם של בעלי-החיים היבשתיים שאפשר לקיים
במערכת סגורה כזאת הוא מוגבל מאוד, כך שהם יכולים להוות תוספת
קולינארית חשובה, אבל לא מזון בסיסי.
.
אוויר לנשימה
.
החוקרים סברו שעלה בידיהם להימנע מלכלול בשטח הניסוי חיידקים
ובעלי-חיים מזיקים שונים. הם גם ביצעו מניפולציות שונות בתהליך הפוטוסינתיזה
של הצמחים, באמצעות שליטה באורכי הגל של האור שהגיעו לשטח
הניסוי. במקום תנאי האור השוררים בדרך-כלל על-פני כדור-הארץ, הם ייצרו תנאי
אור שידמו ככל האפשר לתנאי האור השוררים בחלל החיצון, מקום שבו
האטמוספירה אינה מסננת ובולעת חלק ניכר מגלי האור המגיעים מהשמש.
בניסויים קודמים התברר שצמחים שגדלו באור "חללי" השתמשו בחלק גדול
יותר של האנרגיה שלהם, לצורך עיבוי ובניית שורשים. סינון מסוים של
האור הביא להפניית אנרגיה רבה ליצירת כמות גדולה של עמילן בצמח.
כמו כל דבר אחר בתחנת החלל, גם האדמה תימצא שם במשורה. לפיכך
ניסו החוקרים ב"ביוספירה-2" לבחון שיטות שונות לגידול צמחים בקרקע
מועטת. באופן מעשי, הם פשוט הגבילו את הנפח שבו התירו לשורשיהם
של צמחים שונים להתפשט. אחד הצמחים שהסתגל בקלות יחסית לתנאי הצנע
האלה, הוא צמח העגבניה. מצד שני, התברר שנטעים של צמחים הגדלים
בקרקע מוגבלת, הם קטנים וסיכויי הגדילה שלהם מעטים.
.
תחזית מזג האוויר
.
באמצעות שינוי פני הקרקע, תנאי הלחות, הגובה היחסי וסינון
מבוקר של אור השמש, ייצרו החוקרים בעולמם הפנימי והמוגבל, לא פחות
משמונה איזורי אקלים שונים :איזור טרופי שבו יירדו מדי יום גשמים
חמימים, סוואנות, איזורים ממוזגים ועוד. כך יכלו החוקרים לבחון את
האקולוגיה המלאכותית שלהם בתנאים שונים, ולאתר בה נקודות תורפה.
ואכן, נקודת תורפה לא צפויה כזאת התגלתה בתוך חודשים אחדים. מתברר
שלאחר דיונים עמוקים ומורכבים הוחלט על סוג הקרקע שיוכנס ל"ביוספירה-2".
קרקע זו הכילה כמות גדולה במיוחד של תרכובות אורגניות וכן חיידקים
שמפרקים אותן. השינויים הסביבתיים שיצרו המדענים בעולם הסגור שלהם גרם
לכך שהחיידקים ביצעו את מלאכתם – פירוק התרכובות האורגניות – במהירות
וביעילות גדולות בהרבה בהשוואה לביצועיהם ב"ביוספירה-1", הלוא היא בעולם
שבו אנו חיים. התוצאה הייתה פליטת כמויות גדולות שך פחמן דו-חמצני וצריכת
חמצן. פעילות זו הפירה את האיזון האטמוספירי ב"ביוספירה-2", כך שהחלק היחסי
של החמצן בה פחת והלך, בעיד החלק היחסי של הפחמן הדו-חמצני מתעצם.
.
הפתעה סביבתית
.
האטמוספירה של "ביוספירה-1" מכילה 21% חמצן. האוויר ב"ביוספירה-2" הלך
ונעשה דליל יותר בחמצן. לאחר חודשים אחדים ירד שיעור החמצן במקום לכדי
14% בלבד. החוקרים חשו עייפות רבה, חולשה וקשה היה להם לתפקד. בשלב
מסוים החליטו הרופאים שפיקחו על הנעשה מחוץ ל"בועה", שהמשך הפעילות בתנאים
אלה מסכנים את בריאות החוקרים ואף את חייהם. כשנה וחצי לאחר ש"ביוספירה-2"
נחתמה, נפתחו דלתות המתחם ושמונת החוקרים יצאו ממנו, היישר לתקופה של
בדיקות והתאוששות בבית-החולים המקומי.
סיבוב נוסף יצא לדרכו במקום כעבור חודשים אחדים, אך גם בניסוי זה אירעו תקלות
סביבתיות שחייבו את פתיחת הדלתות, הפעם, כעבור כמחצית השנה בלבד. מאז לא
מתקיימת במתחם פעילות מדעית, והוא משמש כאתר תיירות בלבד.
