Вселенная культовой игры Fallout получила очередное перерождение с выходом сериала от Amazon. Хотя фабула произведения (почти) и не пересекается с играми, главная сюжетная арка осталась прежней: сливки общества укрываются в убежищах от ядерного безобразия, а выйдя на поверхность, оказываются совершенно не готовы к царящей там анархии. Как построить качественный бункер и не облажаться, и что на самом деле случится с людьми и убежищем даже не за двести, а всего за два года изоляции? Под впечатлением от сериала вспоминаем самый масштабный эксперимент по созданию «прототипа убежища» и разбираемся, насколько обнадеживающими оказались его результаты. Спойлер — не очень.

Игры Fallout поражали проработанностью мира еще с первых частей. А вот каково жить на протяжении целых двух столетий в изоляции? Как в играх, так и на экране этому вопросу уделяется относительно мало внимания. Игрок получал больше информации о «веселых» экспериментах Vault-Tec (питание только кашей, вирус рукотворной эволюции, психотропный газ, погружение в криосон или виртуальную реальность), чем о «бытовухе».

Создается впечатление, что если исключить «веселые старты» Vault-Tec, у жителей убежищ нет ни особых потребностей, ни проблем (тут можно вспомнить убежище 76, где никаких экспериментов не проводилось). В общем, идеальная сферическая жизнь в вакууме бункере. 

Мода на частные укрытия накрыла США в 50-е годы прошлого века. Сейчас идея создания самодостаточного и не зависящего от непостоянства внешнего мира сообщества, кажется, вновь возвращается в новостную повестку. Пандемию и холодную войну мы пережили, и теперь главным сценарием «Судного дня» стало старое доброе восстание машин. Хотя даже глава OpenAI Сэм Альтман уверяет, что бункер в случае восстания ChatGPT не особенно поможет…

При этом о создании подобных убежищ мы знаем как будто бы не очень много. Опыты NASA с изоляцией людей на «марсианских колониях» носят явно популистский характер, а потрясающий эксперимент БИОС-3 в СССР хоть и доказал способность крайне маленькой системы быть самодостаточной, на полноценную «колонию» не тянет. 

Но и это еще не все: как показала практика, настоящие приключения при таком раскладе начнутся задолго до выхода протагониста в пустошь на поиски водяного чипа. А именно — с первых дней. Ведь оказаться предстоит не только в социальной изоляции, но и без обмена ресурсами с внешним миром. 

Сложнее, чем Vault 13

Самый глобальный и подробный эксперимент по изоляции целой экосистемы от внешнего мира прошел в США в начале 1990-х на объекте «Биосфера-2». Цифра в названии подразумевает, что первой биосферой является вся наша планета. Объект до сих пор является беспрецедентным по размаху, а 30 лет назад просто поражал воображение.

Удивительно, но «Биосфера-2» по многим параметрам является более продвинутой, чем убежища из Fallout. Как мы все знаем, в каждом уважающем себя постапокалиптическом Vault`е есть система фильтрации воздуха и, конечно же, водяной чип. А некоторые их обитатели даже умудряются торговать с жителями пустоши. Но «Биосфера-2» изначально создавалась как полностью изолированная система, не зависящая от пертурбаций внешнего мира.

В ходе испытания восемь человек провели в изолированном от мира комплексе целых два года! И речь не только о социальной изоляции: из внешнего мира внутрь не должны были поступать ни воздух, ни вода, ни пища. Внутри была создана буквально собственная атмосфера. 

Дальше — больше. Комплекс, расположенный в пустыне штата Аризона, объединил в себе сразу пять природных «биомов»: под слоем стекла разместились пустыня, болото, тропический лес, саванна и даже «океан» с собственными коралловыми рифами. Еще два биома можно назвать антропогенными: это были жилые помещения и фермы. Забегая вперед — в ходе эксперимента многие из биомов изменились до неузнаваемости. 

Хотя подобные эксперименты проводятся сейчас и проводились до этого, «Биосфера-2» остается самым долгим и самым проработанным исследованием. И одной из причин, по которой никто не пытается его повторить, является то, что многие сочли «Биосферу-2» сокрушительным провалом.

Что случилось в «Биосфере-2»

21 сентября 1991 года восемь человек (четыре мужчин и четыре женщины) вошли в помещения изолированной от внешнего мира структуры и не покидали ее стен ровно два года и 20 минут. Единственным нарушением условия полной изоляции стал случай с одной из «жительниц убежища», которая отрезала себе палец во время работы на ферме в первые же дни эксперимента. Ее пришлось вывести за пределы «Биосферы-2» для операции, но всего на несколько часов. Остальные участники ни разу не покинули пределов станции.

Внимание, спойлер

Объектом эксперимента в первую очередь была не изоляция от социума, а именно изоляция экосистемы. С какой целью? Хотя декларируемыми целями были эксперименты и изучение нашей планеты, одна из участниц эксперимента прямо заявила, что «Биосфера-2» была прототипом марсианской базы NASA. 

Как надеялись ученые, такую колонию можно было бы перенести в космос или на другую планету — и она продолжила бы работать как часы. Единственным внешним источником энергии оставался солнечный свет, проникающий через стеклянный купол.

Технология решения

Главная сложность замкнутой системы — в ней нет возможности выбросить что-то в форточку. Все ресурсы должны быть повторно переработаны и использованы, в лучших традициях концепции zero waste. От поверхности Земли станцию отделяет слой металла массой в 500 тонн, небо заслоняет толстое стекло. Поддержание баланса становится критическим для выживания. И именно благодаря подобным проектам мы знаем, что загрязнение не является неизбежным следствием нашего присутствия на планете и может быть сведено к минимуму.

На «Биосфере-2» использовалось около 6 млн литров. Ожидаемо, большая часть — 80% — из этого количества обеспечивала функционирование биомов «океан» и «болото». Оставшиеся 20% циркулировали между почвой и атмосферой. Во время эксперимента сточные воды перерабатывались, но в настоящий момент система уже не используется, хотя эксперименты на объекте проводятся по сей день. Очень подробный отчет об этом можно найти здесь.

Основным материалом для крыши стало толстое стекло, которое пропускало достаточно солнечного света для фотосинтеза растений внутри. Герметичность обеспечивали специальные уплотнители и сверхпрочные материалы.

Проект использовал расширенные технологии сбора данных, включая датчики для измерения уровней CO₂, кислорода, температуры, влажности, а также химического состава воды и почвы. Эти данные передавались в реальном времени для анализа. В «Биосфере-2» находилась лаборатория, оборудованная для проведения химических и биологических анализов. Это позволяло проводить тестирование образцов почвы и воды, а также изучать биологические образцы.

Полная герметичность накладывала отпечаток на технологические решения, использованные в «Биосфере-2». Как выяснилось в дальнейшем, решения эти были зачастую неверны, но открыли ученым глаза на неочевидные до этого проблемы.

На Марс нам рано. Факапы проекта

Переходим к любимой рубрике: кто, на какой стадии и как сильно облажался. Факапов проект насчитывает легендарное количество, из-за чего многие даже отказываются называть его научным. 

Одним из важнейших достижений проекта стало использование для выращивания растений грунта вместо гидропонных установок. Химические удобрения и пестициды также не применялись, что наложило отпечаток на рацион жителей «убежища». И именно применение открытого грунта едва не привело к провалу проекта и поставило под угрозу жизнь его участников. 

Также не по плану функционировали и сами биомы. Первой дала течь (в буквальном смысле) имитация биома пустыни. Её начали накрывать «дожди» — конденсат, лившийся каждый день с крыши комплекса. Кактусы в биоме быстро сменились деревьями и кустарниками. 

В других биомах деревья отказывались нормально расти без ветра. Рост шел быстрее, чем в естественных условиях, но стволы оказывались слишком слабыми, чтобы удержать крону. Непонятно, забыли ли ученые о том, что ветер — часть любого биома, или просто не сумели включить его в свою экосистему.

Забавно, что от изоляции выиграли тараканы, как и предсказали создатели Fallout. Нет, они не стали огромными и не начали поедать людей (возможно, двух лет для этого просто не хватило). Но зато они заменили пчёл, которые вымерли полностью, и… начали опылять растения! Такого никогда не случалось за историю наблюдений и, кажется, не было даже в «Симпсонах». Опять же, как и в Fallout, все виды муравьев были вытеснены одним подвидом.

Но и это далеко не всё! Самые серьезные ошибки заявили о себе в наиболее чувствительных областях.

Факап первый. Сельское хозяйство

Первой проблемой стала урожайность — очень критичный момент для замкнутой системы. Эксперимент пришелся на два «жарких» Эль-Ниньо года, что не было предусмотрено учеными. Это привело к значительному повышению температуры и влажности внутри конструкции, что затруднило контроль климата. Рост некоторых растений замедлился, другие стали более уязвимы к болезням и вредителям.

Кроме того, потери света при прохождении через стекла комплекса достигали 50%. Урожайность пшеницы составила всего 40 граммов на квадратный метр, чего создатели станции не предусмотрели. Это привело к первому использованию чит-кодов: в ходе первого эксперимента самообеспечение составляло лишь 80%, а оставшееся приходилось добирать из заранее приготовленных запасов. 

При нормальной освещенности (2022 моль на квадратный метр) урожайность была бы в шесть раз выше, что удалось доказать при дальнейших экспериментах (чтобы был понятен масштаб: в обычных условиях с одного квадратного метра можно получить от 300 до 600 граммов пшеницы, а не 40). Но восьми несчастным волт-двеллерам пришлось сесть на диету, которую можно назвать бесчеловечной. 

Факап второй. Диета

«Здоровое голодание», как это называл диетолог проекта, или «мучительная диета», как о ней вспоминают участники, великолепно выглядела в теории, но никогда до этого не испытывалось на людях (если коротко: низкокалорийная пища, богатая нутриентами). А проблемы с сельским хозяйством усугубили и без того непростую ситуацию с питанием.

Потребление колебалось от 1800 до 2200 килокалорий в сутки. Причем чтобы выйти на уровень 2200 ККал, «биосферианцам» пришлось изрядно поднатореть в сельском хозяйстве. Справедливости ради, автор диеты также находился в «Биосфере-2», что делает эксперимент чуть менее садистским.

Диета привела к потере массы всеми жертвами участниками эксперимента в 15%, рекорд убыли составил 13 килограмм веса. Мясо удавалось получать раз в неделю по четверти фунта (около 100 грамм на человека). Отчасти это объясняется тем, что животных жителям «Биосферы-2» приходилось умерщвлять и разделывать самостоятельно. Зато батата каждый из участников съедал по полкило за день, что привело к повышению уровня бета-каротина. Экспериментаторы буквально стали оранжевыми, чем очень пугали приходящих посмотреть на них через стекло посетителей.

Ничто человеческое оказалось не чуждо добровольным заключенным: на праздники они готовили банановое вино, рисовое пиво и даже «свекольный виски». Пили их, «превозмогая отвращение». Кофе тоже растили и обжаривали также сами, но пить его получалось лишь раз в несколько недель.

Факап третий. Кислород

Самой яркой проблемой стал дефицит кислорода и последовавшее за ним вмешательство извне. Именно за этот просчет «Биосферу-2» чаще всего критикуют и объявляют полным провалом. 

Через несколько месяцев после начала изоляции уровень кислорода начал стремительно падать, а уровень CO₂ — повышаться. 

Через 16 месяцев уровень кислорода снизился с 20,9% до 14,2%, что примерно эквивалентно постоянному проживанию на вершине горы Арарат. А старшему из участников меж тем было под 70 лет.

Воздействие почувствовали на себе все. Изменения касались не только общего самочувствия, но и способности ясно и критически мыслить. Дошло до того, что единственный профессиональный врач проекта обнаружил, что не способен складывать цифры в столбик. Не то, что ты хочешь услышать от человека, от которого напрямую зависит твоя жизнь.

Причины понять не удавалось до самого конца эксперимента, и когда ситуация стала критической, было принято решение закачивать кислород снаружи. Хотя это поставило крест на идее «полностью изолированной системы», уровень потерь (leak rate) удалось сохранить на впечатляющих 10%. Как этот уровень сказывается на концентрации кислорода — видно на схеме.

Оказалось, дело в том, что микробы в почве, обогащенной органикой, вырабатывали углекислый газ с большей скоростью, чем растения могли производили кислород. Большая же часть недостающего кислорода была преобразована в CO₂ и поглощена неуплотненным бетоном, что удалось установить уже после окончания эксперимента. Факап факапом — но бетон в дальнейшем изолировали, а о проблеме стало известно будущим строителям космических станций и подземных укрытий. 

Еще один тревожный симптом, показывающий, что в деле производства кислорода нельзя полностью полагаться только на экосистему, выявило… солнечное затмение 1992 года. На остальных землянах это астрономическое явление никак не сказалось, а вот члены миссии прочувствовали его сполна: поскольку атмосфера под куполом была в 19 трлн раз меньше земной, то даже получасового отсутствия солнечного света хватило, чтобы растения перестали синтезировать кислород и уровень углекислого газа в замкнутом пространстве резко возрос. 

«Ад — это другие». Психология «Биосферы-2»

Участники «Биосферы-2» ожидаемо столкнулись с межличностными конфликтами. Причем, по их собственных воспоминаниям, происходили эти конфликты зачастую без особых на то причин. В лучших традициях Стэнфордского тюремного эксперимента, испытуемые разделились на две группы. Половина требовала более активного вмешательства извне, чтобы продолжать исследования в полном объеме. Вторая же напоминала, что отсутствие помощи от внешнего мира — и есть сам эксперимент. 

Один из участников описывает эти разногласия так: 

«Мы заболели синдромом, который психологи называют иррациональным антагонизмом. То есть мы разделились на две группы по четыре человека. Борьба за власть вокруг направления проекта значительно ухудшила ситуацию. Это было действительно ужасно. Я мог холодно относиться к людям из другой группы, проходить мимо них и даже не смотреть на них. Хотя потасовок не было, один из членов экипажа спустя годы пожаловался, что в него плюнули. Дважды!»

Несмотря на накаленную обстановку, участники продолжали проводить эксперименты, что является обнадеживающим сигналом для будущих космических миссий и ядерных бункеров.

Открытия в других областях, сделанные благодаря «Биосфере-2»

Помимо удушающего воздействия бетона, замкнутая система «Биосферы-2» помогла совершить несколько других важных открытий и обратила внимание исследователей на неочевидные моменты, связанные как со строительством «убежищ», так и с экологией в целом. Хотя эксперимент с людьми после первого фиаско повторили лишь один раз и всего на несколько месяцев, опыты над экосистемами проходят в комплексе по сей день.

Коралловый риф поразил всех своей стойкостью. Он адаптировался к высокому содержанию углекислого газа, возвышенности над уровнем моря и умеренному, а не тропическому световому режиму. Катастрофической гибели кораллов, которую предсказывали, не произошло, хотя в течение двух лет коралловый риф поддерживался самостоятельно, без добавления внешней морской воды. В конце двухлетнего периода насчитывалось 986 колоний, из которых 87 были новыми. 

Меж тем «настоящие» коралловые рифы вымирают с пугающей скоростью. Благодаря контролируемой среде «Биосферы-2» стало возможным изучение стратегий восстановления, которые не могут быть опробованы в естественной среде, в и без того невероятно хрупких системах. Вероятно, «подводные мегаполисы» еще можно спасти, и в этом также будет заслуга эксперимента.

Крайне важный вывод — полная изоляция не опасна для здоровья. За два года никто не заболел. Ни разу. Даже когда коллеги снаружи болели простудой или гриппом, эти восемь человек оставались здоровыми. Кровяное давление и частота сердечных сокращений у всех восьми человек снизились, и по истечении двух лет все они были признаны более здоровыми, чем до начала испытаний. Поэтому, что касается параллелей с Fallout, эксперимент можно считать успешным. Выживать и процветать в замкнутой среде действительно возможно.

Наконец, в ходе эксперимента перерабатывалось абсолютно всё, что можно. Разработанные для «Биосферы-2» системы фильтрации сейчас используются в развивающихся странах.

Был ли во всем этом смысл? 

Несмотря на безусловную пользу, эксперимент заслуженно ругают за излишнюю «киношность» и попытку заслужить одобрение как ученых, так и далеких от науки масс. Выбор биомов, например, очень сомнительный, и рассчитан как будто больше на красивую картинку, чем на практическую пользу. Выбор участников также кажется недостаточно продуманным: половина из них находились в отношениях друг с другом, и тестирование на стрессоустойчивость они точно не прошли бы с отличием. 

По заявлениям участников, появившимся после завершения проекта, кислород стал не единственным чит-кодом, использованным на проекте. Возможно, на объект поставлялись дополнительные семена, материалы и даже ловушки для мышей. 

Хотя общественность сочла эксперимент неудачным, все это затевалось не для развлечения масс. Из успехов и провалов «Биосферы-2» сделали множество выводов, а двое ее участников основали корпорацию космического развития «Парагон» и разрабатывали аэрокосмические технологии для NASA и SpaceX.

Сегодня проект проект числится за университетом Аризоны и представляет собой что-то вроде аттракциона. За вход взимают плату. У проекта есть соцсети и даже страничка на TripAdvisor. В «Биосфере-2» проводят исследования в области изменений климата, устойчивости систем и биологического разнообразия.