«Техника-молодежи» 1974 г №4, с.13

Во время полета космического корабля «Союз-13» (с 18 по 26 декабря 1973 года) газеты сообщили о системе «Оазис-2», установленной на его борту. Какова же цель проведенного эксперимента?

Микроорганизмы — активные участники круговорота веществ на Земле. Поэтому к ним обращается внимание исследователей, разрабатывающих системы обеспечения жизнедеятельности космонавтов.

Наибольший интерес вызывают водородные бактерии, которые относятся к группе хемолитотрофных организмов. Основной источник углеродного питания для них — углекислота, а источник энергии («донор» электронов) — водород. Другая характерная особенность этих микроорганизмов состоит в том, что они могут расти на полностью минеральной среде. Кстати, они (да и уробактерии) ведут себя и как миксотрофы: усваивают и органические соединения, синтезируя из них клеточные вещества.

Невольно напрашивается мысль о возможности «совмещения» человека и водородных бактерий. Эту схему можно представить примерно так.

На рисунке: Двухкомпонентная схема проведения эксперимента. Два цилиндрических ферментера 1 и 2 имеют общую газовую камеру 3. Через магнитную муфту 8 и двигатель 4 с помощью устройства 5 происходит смешивание культурной среды и газовых компонентов — водорода и кислорода. Последние образуются на электродах 7 при подаче на них напряжения. Когда давление в газовом контуре достигнет некоторого предельного значения, например 20 мм. рт. ст., электролиз прекращается — в действие вступают датчики 11 и 12 с микровыключателями. Водородные бактерии тем временем «выедают» водород и часть кислорода. Оставшуюся часть кислорода поглощают уробактерии, выделяя взамен углекислый газ. Когда давление водорода и кислорода падает, опять срабатывают датчики, и начинается электролиз. Короче говоря, система работает в режиме саморегулирования. В заключение поясним: уробактерии и водородные бактерии вводятся в ферментеры через патрубки 9 и 10, а для предотвращения попадания жидкости из одного цилиндра в другой предусмотрены отсекатели 6. На фотоснимке — экспериментальная биологическая система «Оазис-2». Аппаратура разработана в Академии наук Молдавской ССР.

Вода, которую выделяет человек в количестве примерно трех литров в сутки, поступает в электролизер, где разлагается на водород и кислород. Обратно человек может получить около 0,8 кг кислорода в сутки. Водород и остальной кислород поступают в культиватор водородных бактерий. В него же подается выделяемая человеком углекислота (примерно 1 кг в сутки).

В культиваторе происходит биосинтез по следующей реакции: 6Н₂ + 2O₂ + СО₂ → СН₂О + 5Н₂О.

Образующиеся вещества могут стать основой для пищи.

Ясно: чтобы установка нормально работала, в ней должно поддерживаться некоторое динамическое равновесие непрерывно протекающих процессов. А это не так-то просто. Добившись равновесия в лабораторных условиях на Земле, мы еще не знаем, что будет в космосе. Например, невесомость может сказаться на поведении жидкости, характере электролиза, скорости клеточного деления.

Для выяснения подобных вопросов была разработана экспериментальная система (см. рис.).

Два цилиндрических ферментера с культурными средами объединены газовой камерой. В одном из цилиндров происходил электролиз воды (выделение Н₂ и О₂) и развивались водородные бактерии, в другом — размножались уробактерии. Последние, поглощая избыток кислорода, образующегося при электролизе, выделяют и снабжают углекислотой водородные бактерии. Такой прибор впервые был установлен на борту искусственного спутника «Космос-368» и работал в невесомости 144 часа. За это время оптическая плотность, а по ней судят об «урожае» бактерий, увеличилась более чем в 9 раз. Интересно, что в наземном контроле она увеличилась только в 6-7 раз.

На «Союзе-13» стояла уже несколько иная система — «Оазис-2». Посмотрите на фотоснимок. На переднем плане видны две шаровые емкости, внутри которых помещены разделительные мембраны. На Земле эти емкости были заполнены питательными средами для водородных бактерий и уробактерий. В центре, над пультом управления, находится перистальтический насос. Во время полета космонавты периодически включали тумблер «Насос», подавая свежую питательную среду из емкостей в ферментеры. Одновременно из ферментеров отбиралась бактериальная суспензия, которая поступала в те же емкости, но с другой стороны мембраны. Всего за время полета насос работал 12 часов и перекачал через ферментеры практически всю заготовленную питательную среду. Плотность бактериальной массы увеличилась в 30 раз. В условиях наземного контрольного опыта увеличение плотности суспензии было значительно меньшим.

Таким образом, проведенный эксперимент показал принципиальную возможность осуществления в условиях космического полета подобного технологического процесса.