Какое будущее нас ждет? Вариант с подземельем

В Маймансингхе, северной области Бангладеш, фермеры столетиями выращивали сезонные культуры, в том числе горчицу, джут и рис. Но в 2030 г., когда поднялся уровень моря и доселе невиданные наводнения смыли обширные земли, правительство заключило соглашение с Китаем. Коммунистическая партия Китая предложила Бангладеш помощь в противодействии климатической катастрофе в рамках инициативы «Один пояс, один путь» — масштабного инфраструктурного проекта, запущенного десятилетием ранее.

В планах было изменить направление водных потоков, чтобы создать искусственные острова в Бенгальском заливе и построить высокотехнологичные морские дамбы для защиты от морской воды. Соглашением также предусматривалось выведение штаммов устойчивого к соленой воде риса, что благодаря лидирующим позициям Китая в технологии генетического редактирования позволило бы получить жизнеспособные культуры и рис, пригодный для употребления человеком.

Но рис так и не материализовался, а к 2035 г. стало ясно, что несколько дамб не спасут страну от новых чрезвычайных сезонных колебаний уровня воды, вызванных приливами и участившимися муссонными дождями. Из-за повышения уровня моря Бангладеш потеряла 18% земель, что вынудило 15 млн жителей низменных прибрежных районов переселиться.

По мере учащения наводнений выходили из строя установки обеззараживания сточных вод, засорялись системы питьевого водоснабжения. Люди теряли дома и средства к существованию. Залитые морской водой, гибли традиционные рисовые плантации. Фермеры, которые поколениями возделывали обширные поля пшеницы, кукурузы и картофеля и умели работать в условиях сезонных наводнений, стремились перебраться вглубь страны и как можно дальше на север.

Однако при усиливающейся конкуренции за рабочие места и жилье вариантов у них оставалось мало, и многие перестали заниматься сельским хозяйством. Некоторые люди пытались уехать в Мьянму или Индию и получить статус климатических беженцев, но бангладешцам отказали во въезде обе страны, поскольку в них и без того пытались выжить миллионы таких же пострадавших от стихии.

Погодные катаклизмы случались все чаще; так, в Саудовской Аравии дневные температуры превышали 63 °C (145 °F), а в Сибири порой переваливали за отметку 30 °C (100 °F). В результате в десятках стран производство зерновых культур сошло на нет. Засуха с последующими внезапными наводнениями и оползнями не позволяла возделывать пшеницу в Афганистане.

В Южном Судане, где в былые времена успешно выращивали арахис, кунжут, сахарный тростник и просо, дневные температуры зачастую превышали 49 °C (120 °F). Через всю эту страну и далее в Эфиопию и Кению протянулись гигантские пылевые шлейфы. Либерийские каучуковые плантации, продукция которых была сырьем для крупнейших предприятий по производству натурального каучука, больше не обеспечивали возможностей для экспорта.

Между тем житница Америки на Великих равнинах, где издавна выращивали основную часть зерновых и кукурузы, сместилась далеко на север. Некоторое время лучшим местом для выращивания злаковых были регионы у Великих озер — северные части штатов Миннесота, Висконсин, Мичиган и Нью-Йорк. Однако там, по мере дальнейшего роста температуры на планете, стало не только теплее, но и менее стабильно в плане атмосферных явлений: возникали огненные смерчи (вихри из пламени и торнадо) и деречо — прямолинейные бури с ураганами и проливными дождями.

В ноябре 2036 г. на конференции ООН по изменению климата были обнародованы тревожные данные одного научного исследования: при численности населения почти 9 млрд человечеству больше некуда расти. Дальнейшее расползание городов поставит под угрозу производство продуктов питания и приведет к разрушению и без того перегруженных экосистем. Оставалось лишь два варианта человеческой экспансии: начать строительство, продвигаясь вглубь Земли, или совсем покинуть планету.

* * *

Илон Маск, генеральный директор компаний Tesla и SpaceX, десятилетиями настаивал на том, что лучший способ для человечества выжить в долгосрочной перспективе — это стать наконец межпланетным видом. Повышенное содержание углекислого газа в атмосфере Земли, экстремальные засухи и утрату биоразнообразия он называл предвестниками надвигающейся катастрофы.

В 2016 г. Маск приступил к разработке программы Starship, целью которой была транспортировка грузов, а со временем и сотен пассажиров между Землей, Луной и Марсом. К 2021 г. NASA заключило со SpaceX контракт на разработку модифицированного космического корабля для программы «Артемида».

Особое внимание Маск уделил созданию базовой инфраструктуры, которая рано или поздно потребуется для поддержания жизни — будь то на Земле, Луне, Марсе либо даже за их пределами. При этом он понимал, что создать внепланетную среду обитания своими силами ему не удастся.

Располагая личным состоянием около 1 трлн долларов, Маск — истинный шоумен — объявил дерзкий конкурс под названием «Кубок колоний». Он пообещал миллиард долларов команде, которая построит подземную герметически закрытую колонию на 100 человек и обеспечит ее функционирование в течение двух лет. Иными словами, идеально смоделирует марсианские условия.

Маск понимал: для благополучной жизни людей за пределами планеты необходима разработка систем регенерации в невиданных ранее масштабах. Как-то раз на борту международной космической станции разместились 13 астронавтов, но обычно единовременно там живут только шестеро или семеро. Колонистам также предстояли длительные периоды пребывания в замкнутом пространстве. Типичный срок экспедиции на МКС — около 6 месяцев.

Более удачным примером сообщества из сотни человек в замкнутом пространстве служила подводная лодка, однако и в этом случае самый длительный поход в подводном положении без подкрепления составил 111 дней. Чтобы выиграть «Кубок колоний», требовалось держать двери герметически закрытыми более 700 суток.

Правила конкурса были просты. Участникам предстояло оснастить герметичные контейнеры и обустроить с их помощью замкнутую среду обитания. Из этих контейнеров, изначально представляющих собой пустые автономные модули, помещающиеся в грузовой отсек ракеты, можно было формировать жилые помещения, научные лаборатории, фермы, школы, установки водоочистки производственные мощности и все необходимое для поддержки сообщества. Колониям рекомендовалось предусмотреть объекты для проведения концертов, занятий спортом и других видов отдыха.

По окончании формирования пространства и завоза припасов двери наглухо закрывались и начинался отсчет времени эксперимента. Цель заключалась не в том, чтобы заново изобрести геодезический купол Бакминстера Фуллера, а в том, чтобы создать совершенно новые сети модульных конструкций (что-то похожее на Minneapolis Skyway, крупнейшую в мире систему крытых мостов), которые в перспективе могли бы стать городом. В будущем такой план позволил бы воспроизвести некоторые аспекты жизни в те времена, когда погодные катаклизмы еще не превратились в нашу новую реальность.

Помимо планов и расчетов перекомпоновки контейнеров, участников конкурса попросили представить список потенциальных обитателей колонии с обоснованием выбора, а также подробный план обеспечения качества жизни. Делалась одна важная оговорка: колония не могла состоять только из беззаботной двадцати-тридцатилетней молодежи, которая в безмятежные нулевые могла посещать фестиваль «Коачелла».

Каждая колония должна была отражать полный спектр общества, представляя собой микс из семей, бездетных пар и холостяков. Одной из целей проведения конкурса было исследование роста населения в закрытой системе. Это предполагало строительство учреждений для консультирования беременных, помощи при родах и уходе за детьми раннего возраста, а также для решения проблем здравоохранения на разных жизненных этапах.

Требований или квот, касающихся разнообразия взглядов, идеологии, расы, этнической принадлежности, национальности или культуры, не устанавливалось. Никак не оговаривался и запрет на допуск в колонию лиц каких-либо определенных категорий. Если группа доказывала на модели, что ее план способен поддерживать жизнь в течение двух лет, и могла объяснить, как жители будут работать, посещать школу, получать медицинскую помощь, формировать ресурсы и сохранять их баланс внутри колонии, она отвечала критериям успеха. Отобранным командам отводилось 11 лет на строительство и отделку конструкций и проживание в них.

В случае сбоя системы или при необходимости внести серьезные изменения в конфигурацию колониям разрешалось вернуть часы в исходное состояние и начать все заново, если от выделенных 11 лет оставалось достаточно времени. Число колоний, которые могли выиграть миллиард долларов при условии успешного выполнения задачи, не ограничивалось.

Колонии получали поддержку от компаний Маска: SpaceX, Tesla, The Boring Company (она специализировалась на строительстве тоннелей и подземной инфраструктуры), Chia (платформа интеллектуальных транзакций с энергоэффективным блокчейном), NovoFarm (предприятие точного земледелия), Neuralink (компания по производству имплантируемых нейрокомпьютерных интерфейсов) и Programmable Matter (производитель материалов, меняющих форму под воздействием окружающей среды или пользовательских команд).

Было составлено технико-экономическое обоснование и проведено моделирование инфраструктуры, однако важнейшим аспектом оставалось местоположение: будущие марсианские колонии должны быть подземными. У Марса нет магнитного поля, а уровень радиации у поверхности критически высок. Поверхность холодная. Подземное строительство должно было обеспечить защиту от радиации и теплоизоляцию.

Тоннели предстояло построить компании The Boring. Ее автоматические тоннелепроходческие установки Prufrock V обладали функцией «дельфинирования»: после запуска с поверхности Земли они вели бурение со скоростью около полутора километров в день, а по завершении работ вновь поднимались на поверхность.

Tesla производила цилиндры из нержавеющей стали, которые точно вписывались в эти тоннели. Цилиндры напоминали грузовые контейнеры, но формой походили на тубы от чипсов Pringles и были оснащены электроприводами, что позволяло им медленно перемещаться своим ходом.

Пространство внутри контейнеров можно было приспособить практически подо что угодно — под частное жилье, гидропонные агрофермы, больничные операционные блоки. В течение непродолжительного времени все они могли работать по отдельности, но обычно их объединяли в более сложные системы, простейшая из которых — цепочка, по типу поезда в метро.

Tesla также изготовила системы солнечных и аккумуляторных батарей, а SpaceX занималась вопросами транспортировки и связи посредством спутников Starlink. По контракту с NASA компании установили системы на Луне. Колонии должны были иметь достаточно электроэнергии и ресурсов для выполнения проекта.

Командам — участницам «Кубка колоний» разрешили использовать это исследование для обоснования своих проектов. Цифровые карты, модели и спецификации были доступны в интернете, а пустые контейнеры можно было купить у Tesla по цене 250 000 долларов за штуку. Основная задача команд заключалась в том, чтобы собрать инфраструктуру, заселить ее и обеспечить ее использование.

От колонистов требовалось самостоятельно финансировать свои разработки, в том числе оплачивать труд проектировщиков колонии и самих колонистов. Приз в миллиард долларов колонии-победительницы должны были использовать на возмещение расходов инвесторов, выплату премий и, возможно, на дальнейшее расширение.

Маск считал, что такая модель будет стимулировать и развивать сотрудничество между поселениями, что вызовет приток инноваций, ускорит развитие экономики в условиях космоса и к тому же обеспечит опыт решения реальных задач управления и эксплуатации.

Сами по себе размеры вознаграждения — равно как и ухудшающиеся погодные условия на поверхности — послужили катализатором гигантских глобальных инвестиций в научные исследования и разработки замкнутых живых систем. Единственному примеру подобных проектов — «Биосфере‑2», расположенной в Оракле (штат Аризона), к тому времени исполнилось 50 лет. Ее строительство завершилось в 1991 г.

Изначально задуманная для доказательства жизнеспособности закрытых экологических систем, «Биосфера‑2» погрязла в проблемах. Недостаток пищи, плохая циркуляция кислорода, борьба за руководство проектом и его администрирование обрекли эксперимент на неудачу. С тех пор попыток объединить колоссальные достижения в области вертикального земледелия, производства, сенсорных систем и биотехнологий, создав самовоспроизводящуюся живую структуру замкнутого цикла, не предпринималось.

Хотя заявки подали десятки тысяч желающих, первые раунды отбора прошли всего 180 предложений — из Северной Америки, Западной Европы, Объединенной Кореи, Китая и Индии. Они получили название «колониеобразующие единицы» или «КОЕ». Сначала КОЕ должны были подготовить технические проекты и модели систем регенерации воды, биофабрик, медицинского обслуживания, производства кислорода и улавливания углерода. Для этого требовались недюжинная изобретательность и масштабное компьютерное моделирование.

В итоге 72 КОЕ создали профессиональные команды и получили землю под колонии и наземные работы. Всем им было предоставлено достаточное для начала строительства финансирование в разных формах — от правительственных грантов до вложений частных компаний и чеков, выписанных богатыми спонсорами.

Tesla приступила к отправке тысяч контейнеров и энергосистем в разбросанные по всему миру колонии: их перечень включал такие локации, как Блумингтон (штат Индиана) и Гумбольдт (штат Айова), канадские Далмени (провинция Саскачеван) и Эдмонтон (провинция Альберта), Хвасон (Корея), Бэйчжэнь и Дадончжэнь (Китай), Харда (Индия), Румурути (Кения) и Кнутен (Норвегия).

Вместе с партнерами команды приступили к оснастке контейнеров и соединению их в блоки, издалека напоминающие высокотехнологичные клетки для хомяков. Сначала блоки устанавливали на поверхности и проводили всесторонние испытания для подготовки к перемещению конструкций в подземелье.

Правила конкурса не ограничивали количество победителей, однако не допускалось отклонений от ключевых этапов работы. Чтобы добиться соответствия этим этапам, в колониях должны были создаваться микроорганизмы, в том числе бактерии, с помощью которых сельскохозяйственные культуры могли бы самоопыляться.

Способность поддерживать безопасный уровень питания, содержания углекислого газа, кислорода и увлажнения доказывалась наличием жизнеспособных крытых агроферм с регулируемым микроклиматом, облачными системами искусственного интеллекта, специальными датчиками и коллаборативной робототехникой.

Кроме того, от команд требовалось разработать, создать, протестировать и применить вакцины и медикаменты типа «Сделай сам» для борьбы с любым новым патогеном, который может появиться в замкнутом пространстве. Чтобы обеспечить соответствие строгим критериям удаления и переработки отходов, были необходимы вспомогательные товары для повседневного использования, например умная упаковка из полимеров, которая эффективно саморазрушается либо раскрывается под воздействием света, тепла или кислоты.

Поначалу команды с трудом добивались соответствия ключевым этапам. Создать надежный контейнер для выживания одной семьи в течение нескольких лет было довольно сложно. Гораздо больших усилий требовало его масштабирование на всю общину и обеспечение хоть какого-то подобия нормальной жизни глубоко под землей. Колонисты быстро сообразили, что наилучшей стратегией будет сотрудничество, ведь число победителей не ограничивалось.

Как только они начали делиться полученными знаниями, проектирование ключевых систем для колоний моментально набрало обороты. Довольно скоро команды определили конфигурации, которые, согласно результатам компьютерного моделирования, могли поддерживать жизнь 100 человек, затем 150, а потом почти 200. Они также осознавали важность создания резервных ресурсов. Порой что-то идет не так, например отказывает оборудование. А иногда все идет как надо. Предполагалось, что в ходе эксперимента численность населения колоний будет расти.

К январю 2043 г., всего через 6 лет после начала эксперимента, первая колония под названием Endeavor Sub Terra объявила о готовности закрыть двери и начать отсчет времени. Община Endeavor Sub Terra («эстерцы», как затем назвали ее членов) размещалась к востоку от кампуса Университета штата Аризона, за территорией общины индейцев марикопа. (Так совпало, что «Биосфера‑2» тоже была возведена неподалеку от кампуса этого учебного заведения.)

Проект частично финансировался университетом и правительством штата, которое предоставило землю и щедрые налоговые льготы. Эстерцы были тщательно отобраны из многочисленного сообщества, сформированного для создания аризонской колонии.

Среди них были во множестве семьи с детьми, а также молодые пары и люди, состоявшие в отношениях иных конфигураций. Все они уже некоторое время пожили и поработали в контейнерах. Начало отсчета подразумевало, что никто не покинет пределы колонии более 730 дней.

Контейнеры переместили под землю; тоннель герметично закрыли и наполнили газами, близкими по составу к атмосфере Марса. Системы энергоснабжения и связи имитировали ожидаемую мощность, а также задержки передачи, варьирующиеся от 3 до 22 минут, в зависимости от взаимного расположения планет.

Эстерцы первыми заточили себя под землей, но благодаря обширному обмену информацией и единой инфраструктуре другие колонисты не отставали. К весне 2044 г. под землю перебрались все 72 команды.

КОЕ разрабатывали и использовали различные системы экономики и управления. Некоторые выдавали колонистам зарплату как штатным сотрудникам за время, потраченное на работу в проекте и проживание в общине. Как и на Международной космической станции, здесь ничего нельзя было купить или продать. Жалованье переводили на банковские счета колонистов для использования по возвращении на поверхность.

В других колониях применяли модели безусловного базового дохода (ББД), когда все жители получали начальный набор кредитов в виде цифровых токенов общины. Постепенно члены общин стали использовать эти токены как валюту — для оплаты товаров или услуг во время проживания в колонии.

Были у проекта и недоброжелатели. Кое-кто называл колонии «муравейниками», «клетками для хомяков» и «самозаполняющимися тюрьмами». Но колонисты не обращали внимания на подобные нападки. Свои контейнеры и тоннели они считали прекрасным местом для жизни, работы и воспитания детей.

В окружающей среде не было болезнетворных микроорганизмов. Погодных катаклизмов, случавшихся на поверхности, под землей даже не замечали. Во время огненных смерчей, которые летом 2044 г. сеяли хаос на обширных территориях Северной Америки и Западной Европы, тоннели оказались безопасными.

Колонии добились блестящих успехов в биоинженерии. Их медико-биологические контейнеры были оснащены лучшими биофабриками, включая секвенаторы и синтезаторы. Специалисты по выведению организмов для вертикальных ферм и систем переработки отходов изобрели принципиально новые методики и со временем адаптировали и развили местные естественные экосистемы. При этом они создали также специальные системы наблюдения для обнаружения каких-либо загрязнений или мутаций.

_{Отрывок из книги Эми Уэбб, Эндрю Гесселя «Машина творения: Новые организмы, редактирование генома и лабораторные гамбургеры». М.: Издательство Альпина нон-фикшн, 2024.}