Planet ini memanas, lautan teroksidasi, hutan Amazon terbakar, dan Arktik tertutup mikroplastik, bukan salju. Kerusakan dari umat manusia, kata para ahli, begitu besar sehingga bencana ekologi global telah dimulai. Bahkan orang yang optimis pun sulit menyangkal bahwa jejak ekologi kita lebih mirip jejak kaki sepatu berat yang kita injak-injak di muka bumi. Dengan latar belakang yang suram ini, sebuah pertanyaan yang masuk akal muncul: bukankah sembrono membuang uang dalam jumlah besar untuk mengirim orang ke luar angkasa, ke dunia lain? Atau mungkin, sebaliknya, ini adalah solusi sinis untuk masalah mendesak planet yang jatuh berputar-putar?
Namun demikian, perjalanan luar angkasa mungkin memberi umat manusia lebih dari sekadar sedotan penyelamat hidup bagi miliarder eksentrik. Baik itu pesawat ruang angkasa modern di orbit rendah Bumi atau pos terdepan di Bulan atau Mars, kita harus mereproduksi siklus hidup di luar planet kita dengan satu atau lain cara. Dan untuk penerbangan luar angkasa saat ini dan di masa depan, diperlukan teknologi siklus tertutup dan pemrosesan universal - mereka akan menyediakan aliran air, udara, dan makanan yang tidak ada habisnya.
Di sisi lain, kita sudah tahu bagaimana kita membahayakan planet ini, dan apa yang perlu dilakukan untuk mengatasinya. "Semua alat yang Anda butuhkan untuk hidup berkelanjutan ada di sini dan sekarang," kata Kate Marvel, ahli iklim Universitas Columbia dan rekan NASA. "Ya, kami masih belum bisa menyelesaikan masalah perubahan iklim, tapi tidak sama sekali karena kami tertarik oleh ruang." Penerbangan luar angkasa saja tidak dapat menyelamatkan Bumi, terlebih lagi dengan mimpi naif untuk meninggalkan planet asalnya.
Kaleng Timah Pertanian
Tidak mungkin untuk bertahan hidup tanpa inovasi teknologi di luar angkasa, tetapi keputusan masa lalu hanya bersifat sementara. Ingat saja rangkaian penerbangan berawak oleh NASA di pesawat ruang angkasa Apollo - durasi maksimumnya mencapai 12 hari. Tetapi perubahan akan segera terjadi: pemerintahan Trump berjanji untuk mendarat di bulan pada tahun 2024. Luke Robertson, ilmuwan uji penerbangan senior di Pusat Antariksa Kennedy NASA, mengatakan badan tersebut bermaksud untuk membangun infrastruktur berkelanjutan di permukaan bulan pada tahun 2028, yang akan membutuhkan penyimpanan makanan, udara, dan air jangka panjang yang dapat diperbarui.
Beberapa dari teknologi ini akan melampaui astronautika. Akhirnya, beberapa penemuan yang dikembangkan oleh badan antariksa bermigrasi ke sektor komersial. Ambil contoh, sejumlah proyek berorientasi ekologis - termasuk produksi minyak berkelanjutan dan penggunaan pencahayaan LED untuk budidaya tanaman.
Memanen tanaman di luar angkasa bukanlah tugas yang sepele. Jadi, teknologi seperti pencahayaan khusus dan sensor canggih memainkan peran kunci di Stasiun Luar Angkasa Internasional (ISS), di mana metode hemat energi seperti sistem Veggi digunakan untuk menghasilkan makanan, jelas petani NASA Gioia Massa. LED pertumbuhan tanaman pertama kali digunakan pada 1980-an sebagai bagian dari eksperimen NASA. Saat ini, Massa mencatat, teknologi ini menghemat banyak energi dalam produksi tanaman rumah kaca.
Video promosi:
NASA juga bekerja sama dengan Florikan. Perusahaan ini mengembangkan pupuk berlapis polimer yang melepaskan unsur hara secara perlahan dan bertahap. Ini membantu mengurangi limpasan pupuk ke lingkungan dan mengurangi kerusakan lingkungan. Pupuk, kata Massa, telah berhasil digunakan di luar angkasa dan terbukti baik di ISS. Meskipun dimaksudkan untuk digunakan lebih lanjut di luar angkasa, mereka juga berhasil digunakan dalam pertanian komersial.
Beberapa inovasi lingkungan muncul hanya karena NASA bekerja menuju pengelolaan lingkungan yang bertanggung jawab, kata Daniel Lockney, kepala transfer teknologi. Membangun peralatan luar angkasa di Bumi adalah bisnis yang berantakan. Bahan bakar, cat, pelarut, dan bahan beracun lainnya dapat dilepaskan ke lingkungan. Inilah sebabnya mengapa NASA mengembangkan besi valensi nol teremulsi (EZVI), bahan yang "menempel" pada pelarut terklorinasi dalam air tanah. Awalnya itu digunakan untuk membersihkan situs peluncuran, tetapi secara bertahap itu diterapkan di pabrik kimia dan situs yang sangat terkontaminasi di bawah program Superfund pemerintah.
Kosmonot dan penduduk bumi sama-sama membutuhkan persediaan air minum. Air beracun membunuh jutaan orang setiap tahun, dan segala cara baik untuk mencegah tragedi ini.
Contoh bagus bagaimana NASA dapat mengatasi masalah ini adalah katup periksa mikrobiologis. Sistem ini awalnya dikembangkan untuk pesawat ruang angkasa Amerika, tetapi versi yang ditingkatkan dipasang di atas ISS, secara pasif mencegah mikroba berbahaya memasuki tangki air minum. Modifikasi lain sedang dilakukan di Bumi, menjaga air tetap bersih di daerah yang tercemar tanpa akses listrik - dan dalam operasi gigi. (Ingat cairan yang Anda gunakan untuk berkumur setelah menemui dokter? Nah, air ini telah melalui pembersihan yang sama untuk meminimalkan risiko infeksi mulut.)
Roberson dan Melanie Pickett, Ilmuwan NASA dengan gelar PhD, sedang mengerjakan sistem pemurnian air untuk perjalanan luar angkasa, termasuk ISS. Air limbah sekarang diolah dengan bahan kimia. “Tapi bahan kimia ini tidak berkelanjutan,” kata Roberson. Sistem ini membutuhkan pengisian ulang yang konstan dari Bumi. Dia dan Pickett sedang mengembangkan sistem baru yang menggunakan tumbuhan dan mikroba untuk memproses limbah. Pada akhirnya, ini akan menjadi kata baru dalam pekerjaan toilet dan septic tank di Bumi.
Seperti halnya air, menjadikan udara yang dapat bernapas sebagai sumber daya tak terbatas di luar angkasa bukanlah hal yang mudah. Di ISS, oksigen secara tradisional diekstraksi dari air - oksigen harus selalu dibawa dari Bumi, yang mahal dan boros. Sejak 2018, Badan Antariksa Eropa (ESA) telah mencoba membalikkan keadaan dengan sistem loop tertutup baru yang canggih yang menghilangkan karbon dioksida dari atmosfer stasiun luar angkasa, melepaskan oksigen untuk mengisi udara yang dapat bernapas, dan menghemat air.
Meskipun dalam skala besar yang tidak proporsional dan dengan persyaratan operasional yang berbeda, sistem penangkapan karbon akan sangat berguna di Bumi sebagai bagian dari solusi komprehensif untuk masalah iklim. Teknologi yang dikembangkan untuk luar angkasa mungkin berhasil di Bumi.
Efek tambahan acak
Salah satu prinsip utama dari semua inovasi ini adalah tidak ada yang terbuang percuma. Di luar angkasa, kata Massa, bahkan sampah dianggap sebagai sumber daya yang berharga dan sembrono membuangnya. Ini adalah dasar untuk sistem loop tertutup: idealnya, semua komponen diproses tanpa kecuali, dan tidak ada limbah yang dihasilkan sama sekali. Bayangkan sebuah terarium tertutup tempat ekosistem tumbuhan miniatur hidup dan berkembang selama beberapa dekade tanpa campur tangan pihak luar sedikit pun.
Proyek Microecological Life Support System Alternative atau Melissa (MELiSSA) secara ketat mengikuti prinsip ini. Dengan bantuan pabrik percontohan yang terus diperbaiki di Barcelona, proyek ini, di bawah naungan Badan Antariksa Eropa (ESA), bekerja untuk menciptakan sistem pendukung kehidupan biologis yang tertutup.
Pabrik percontohan, yang menggunakan fotosintesis untuk mengolah limbah, memurnikan udara, memasok oksigen, dan menghasilkan makanan, dihuni bukan oleh astronot, tetapi oleh tikus. Selama bekerja, beberapa generasi hewan telah berubah, dan hingga saat ini tidak ada korban di antara mereka. Sejumlah eksperimen terkait Melissa - misalnya, Artemiss, yang menghasilkan biomassa makanan dan oksigen dari fotosintesis - berhasil diterapkan di ISS.
Proyek ini diluncurkan pada tahun 1989 untuk menciptakan sistem pendukung kehidupan bagi awak dalam perjalanan panjang antarplanet pada pertengahan tahun 2020-an. Hasilnya menjanjikan, kata Christophe Lasseur, kepala Melissa di ESA. Misalnya, teknologi pemurnian urin yang sama dapat diterapkan di daerah terpencil dan lokasi bencana - menghemat uang untuk transportasi air minum yang mahal dari jauh.
Cita-cita luhur adalah satu hal, tetapi kriteria dari semua kebenaran adalah praktik. Tidak semua inovasi terwujud, lagipula tentu tidak dalam semalam. Seperti yang dijelaskan Robertson, dibutuhkan rata-rata tujuh hingga sepuluh tahun bagi penemuannya sendiri untuk mencapai tingkat komersial. Melissa dirancang selama 50 tahun.
Kami harus bersabar. “Sebenarnya, ini sangat berpandangan jauh ke depan,” kata Lockney. “Kami yakin airnya basah. Jadi, berinvestasi dalam eksperimen baru cepat atau lambat akan memberi kita penemuan yang akan bermanfaat bagi semua umat manusia."
Inovasi hanya menggarisbawahi kebutuhan untuk berinvestasi dalam pekerjaan desain dan pengembangan. “Hal yang paling aneh tentang sains adalah Anda tidak pernah tahu apa yang akan terjadi pada akhirnya,” kata Marvel. Pada akhirnya, tidak ada yang menduga bahwa Internet dan Large Hadron Collider akan muncul dari usaha yang sama.
Selain waktu tunggu yang lama dan unsur ketidakpastian, astronautika telah membantu menciptakan berbagai teknologi konsumen yang efektif (jika tidak revolusioner). Mengapa mereka masih sedikit diketahui masyarakat umum? Chad Anderson, CEO grup modal ventura Space Angels, percaya beberapa di antaranya dapat dikaitkan dengan pemasaran yang buruk.
Anderson percaya bahwa transfer teknologi dari luar angkasa telah membawa kemajuan signifikan dalam manufaktur berkelanjutan, serta di bidang yang lebih biasa seperti transportasi, perawatan kesehatan, dan komunikasi. Masalahnya adalah bahwa badan antariksa gagal mengiklankan kisah sukses mereka secara efektif kepada masyarakat umum. "Perusahaan luar angkasa terkenal buruk dalam mempromosikan diri sendiri," kata Anderson.
Ironisnya, kata Anderson, mengatasi situasi saat ini mencerminkan tantangan yang lebih besar. Ambil contoh, majalah Spinoff publikasi perusahaan NASA, yang telah meliput inovasi teknologi sejak 1976. Terlepas dari silsilahnya yang kuat, majalah ini tetap menjadi publikasi yang sangat terspesialisasi dan tidak dapat diakses - hampir tidak pernah dibaca, dan banyak yang belum pernah mendengarnya. Untuk menarik minat publik dan menjangkau pembaca umum, Anderson merekomendasikan agar hubungan antara astronotika dan kehidupan sehari-hari lebih ditekankan.
Sayang, aku mengecilkan planet ini
Bagaimanapun, inovasi lingkungan diterima, tetapi kita tidak dapat mengandalkan solusi teknologi saja. Tanahnya cukup layak huni, kata Marvel, dan tidak ada yang perlu diperjuangkan untuk dipindahkan ke kaleng. Untungnya, beberapa proyek tidak hanya memungkinkan kita bertahan hidup di luar angkasa, tetapi juga membantu kita mengenal planet kita lebih baik.
Ambil Biosfer 2 yang terkenal di Arizona. Pada tahun 1990-an, eksperimen mutakhir dilakukan di sini: pria dan wanita yang dipilih dengan cermat ditempatkan di semacam habitat terisolasi selama dua tahun untuk mengamati perkembangan hubungan dan ekosistem mereka (Dengan asumsi bahwa "Biosfer-1" adalah Bumi).
Meskipun sebagian besar "Biosfer-2" dikenang untuk episode ketika tingkat oksigen turun begitu banyak sehingga kehidupan penghuninya dalam bahaya dan intervensi dari luar diperlukan, eksperimen tersebut ternyata lebih berhasil daripada yang terlihat. Para ilmuwan telah memahami banyak hal tentang sistem pendukung kehidupan di Bumi, dan berbagai karya ilmiah mengalir deras seperti tumpah ruah. Sebenarnya, inilah idenya: untuk memahami berbagai sistem Bumi agar dapat mengelola planet dengan lebih baik, jelas John Adams, wakil direktur fasilitas saat ini, yang kemudian diteruskan ke Universitas Arizona.
Saat ini, situs tersebut mereproduksi beberapa model ekosistem - dari hutan hujan naturalistik hingga massa samudera. Dengan memanipulasi berbagai elemen ekosistem ini secara bersama-sama dan secara individual, para ilmuwan mencoba memahami bagaimana rekan-rekan mereka di dunia nyata bekerja (dan menghancurkan).
Di tempat yang sama, tetapi tidak dalam kerangka percobaan awal "Biosfer-2", Observatorium Evolusi Lansekap berfungsi. Ini terdiri dari tiga struktur besar yang dibangun di atas lereng basal vulkanik, yang dalam banyak hal menyerupai medan Mars. Peter Troch, Direktur Sains Biosfer 2, menjelaskan bahwa observatorium membantu memahami cara mengubah lanskap tak bernyawa menjadi sesuatu yang berkelanjutan. "Biasanya, dunia fisik dan biologis saling terkait erat, dan tidak mudah memisahkan mereka untuk memahami dinamika hubungan mereka dan menghubungkannya lagi," kata Adams. Observatorium Evolusi Lansekap dimaksudkan untuk "pembukaan ekologis" ini.
Sementara pekerjaan ini berfokus terutama pada lingkungan luar angkasa, Troch mencatat, pengetahuan yang diperoleh dapat membantu memulihkan ekosistem bumi yang paling rusak parah. “Baik di luar angkasa atau di Bumi, kami memecahkan masalah yang sama,” kata Daniele Laurini, kepala sistem penelitian ESA.
Pemahaman tentang Bumi sangat penting di sini. "Jika kita masih tidak mengerti bagaimana sistem duniawi bekerja, berkat kita hidup dan di mana kita bergantung, lalu mengapa kita membayangkan bahwa kita bisa menciptakannya kembali?" Adams bertanya.
Teknologi luar angkasa tentunya memainkan peran kunci - dan tidak hanya dalam sistem pendukung kehidupan. Bagaimanapun, berkat satelit yang sama, kami telah mengamati planet ini dengan tingkat detail yang belum pernah terjadi sebelumnya selama beberapa dekade. Bagi ahli iklim dan pecinta lingkungan, ini adalah momen yang menentukan, catat Marvel.
Tetapi jika kita menjaga agar Bumi tetap sehat - dan kita sudah cukup mampu menyelesaikan krisis ini - lalu apa gunanya berjuang untuk bintang? Kita bisa menghasilkan oksigen di Mars sehingga kita punya sesuatu untuk dihirup, atau menanam selada di Bulan agar kita punya sesuatu, tapi Bumi sudah memberi kita semua ini, kata Massa. Mungkin, renungnya, tantangan bertahan hidup di luar angkasa akan membuat manusia lebih menghargai hal-hal yang kita anggap remeh di rumah.
Robin George Andrews
