Институт биофизики СО РАН — пионер в исследованиях замкнутых экосистем. Моделируя уникальное свойство биосферы — замкнутость круговорота веществ, такие системы представляют большой фундаментальный интерес для экспериментального изучения законов биосферы. В практическом отношении эти системы позволяют обеспечить высокое качество жизни человека за пределами биосферы в космосе, а также в экстремальных условиях полярных широт, пустынь, высокогорья или под водой. В 1964 году впервые создана замкнутая по газообмену двухзвенная система жизнеобеспечения "человек--хлорелла", в 1965 г. — реализовано замыкание по воде, а в 1968 г.— проведены первые эксперименты в трехзвенной системе "человек — микроводоросли — высшие растения". На основании этих результатов был спроектирован и создан экспериментальный комплекс "БИОС-3" уже с автономным управлением. Эксперименты в "БИОС-3" при участии экипажа из двух-трех человек длились по полгода при полном замыкании системы по газо- и водообмену и при воспроизводстве пищи до 60-80% от потребностей экипажа, а "БИОС-4" достиг замыкания свыше 90%. Замкнутая система жизнеобеспечения "БИОС" стала идеальной площадкой для изучения механизмов функционирования природных экосистем.
БИОС
Родоначальниками системы "БИОС" были Сергей Королев и Леонид Киренский — создатель и директор Института физики СО АН СССР. Первая система появилась в 1964 году — герметичный бокс с водорослями, которые производили кислород для дыхания экипажа. В пищу эти водоросли не годились. Спустя 20 лет в оранжерее росли уже высшие растения и овощи. В конце 1980-х годов финансирование проекта "БИОС" практически прекратилось. В 1990-х создан Международный центр замкнутых экологических систем, где уровень замыкания довели до 90%. Некоторое время велись совместные работы с Европейским космическим агентством и научными группами отдельных европейских стран. Но добиться выделения средств на модернизацию экспериментального комплекса так и не удалось.
Сотрудничество красноярского института с китайскими учеными привело к тому, что в Китае сделали практически точную копию замкнутой системы "БИОС-4", в которой, по словам китайских коллег, уровень замыкания также достигает 90%, и назвали ее "Лунный дворец Юэгун-1". Как и в российском прототипе, пищевая цепочка состояла из злаков и более десятка видов овощей. Светодиодное освещение организовано в оптимальном для фотосинтеза спектре, кислород от растений поступает к экипажу.
Российские ученые готовы внедрить свои разработки если не на Луне, то хотя бы в Арктике, сейчас идут переговоры с представителями Минобороны.