8.4 巨大的生态技术玻璃球

那种比较合适的失控状态,发端于靠近新墨西哥州圣达菲的一家年久失修的大牧场。在二十世纪七十年代早期,也就是公社最繁荣的时代,这家牧场收拢了一群文化不适应的典型叛道者。当时,绝大多数公社都在随心所欲地运转。而这个被命名为协作牧场的大牧场并未随波逐流。这个新墨西哥州的公社要求其成员遵守纪律,辛勤劳作。大灾变来临时,他们不是听天由命,怨天尤人,而是致力于研究怎么做才能摆脱社会的疾患。他们设想出几个制作巨型精神方舟的方案。那异想天开的方舟设计得越是宏大,大家对整个的构想就越感兴趣。

想出了这个令人振奋的主意的,是公社的建筑师菲尔·霍斯。1982年,在法国开的一次会议上,霍斯展示了一个透明球体太空飞船的实体模型。这个玻璃球里面有花园、公寓,还有一个承接瀑布的水潭。「为什么仅仅把太空生活看成是一段旅程,而不把它当做真正的生活来看待呢?」霍斯问到。「为什么不仿造我们一直游历其中的环境建造一艘宇宙飞船呢?」换句话说,为什么不创造一个活的卫星,来替代打造出来的死气沉沉的空间站呢?把地球本身的整体自然环境复制出来,做出一个小型的透明球体在太空中航行。「我们知道,这是行得通的。」富有魅力的牧场领导者约翰·艾伦说道,「因为这其实就是生物圈每天在干的事情,我们要做的,只不过是找出合适的规模。」

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在离开牧场之后,协作牧场的成员仍在继续努力实现这隐秘的生活方舟的梦想。1983年,德克萨斯州的艾德·巴斯,前牧场成员之一,利用家族非常雄厚的石油财富的一部分,为建造这个方舟的实证原型提供了资金。

跟NASA不一样,协作牧场人解决问题靠的不是技术。他们的想法是尽可能多地在密封的玻璃圆顶屋内添置生物系统——植物、动物、昆虫、鱼还有微生物,然后,依靠初始系统的自我稳定倾向自行组织出一个生物圈的大气。生命经营的事业就是改造环境使其有益于生命。如果你能把生物聚拢成为一个群落,给它们充分的自由制造自己茁壮成长所需的条件,这个生物集合体就能够永远生存下去,也没有必要知道它是怎样运转的。

实际上,不仅它们不知道,生物学家们也并不真正知道植物到底是怎么工作的——它到底需要什么,又生产出了什么——也根本不知道一个封闭在小屋子里的分布式微型生态系统到底会怎样运转。他们只能依靠分散的、不受控制的生命自己理出头绪,从而达到某种自我加强的和谐状态。

还没有人建造过这么大的生命体。就连高梅兹那时也还没有建造他的珊瑚礁。协作牧场人对克莱尔·福尔索姆的生态球也只有个模糊的概念,而对俄罗斯的生物圈三号试验的了解就更少了。

这个小团体——如今自称为太空生物圈企业SBV[1]——利用艾德·巴斯资助的数千万美金,在二十世纪八十年代中期,设计建造了一个小棚屋大小的试验装置。小棚屋里塞满了一个暖房那么多的植物,一些负责水循环的别致的管道,几个灵敏的环境监控装置的黑箱子,还有一个小厨房和卫生间,当然还有很多玻璃器皿。

1988年9月,约翰·艾伦把自己封闭在这个装置中进行了第一次试验,为期3天。跟叶夫根尼·舍甫列夫那勇敢的一步类似,这也是一次基于信念的行动。虽然是通过理性的推测精选出来了植物,但这些植物作为一个系统怎样才能工作得好,却是完全不受控制的。和高梅兹辛苦得来投放顺序相反,SBV的家伙们只是把所有的东西一股脑儿往里一扔。这个封闭的家园至少能依靠某些个品种的植物来满足一个人的肺活量。

测试的结果非常令人鼓舞。艾伦在他9月12日的日记中写到:「看起来,我们——植物、土壤、水、阳光、夜晚还有我,已经接近了某种均衡」。在这个大气循环达到100%的有限生物圈中,「可能原本都是由人类活动产生的」47种微量气体的含量降到了微乎其微的水平,这是因为小棚屋的空气是透过植被土壤传送的——SBV把这种古老的技术现代化了。跟舍甫列夫的实验不同的是,当艾伦走出来的时候,里面的空气是清新的,完全可以接纳更多的人进去生活。而对于外边的人来说,吸一口里面的空气,就会震惊于它的湿润、浓厚和「鲜活」。

艾伦的试验数据表明,人类可以在这个小屋子里生活一段时间。后来,生物学家琳达·利在这个小玻璃棚里过了三个星期。在21天的独居结束之后,她跟我说:「一开始我担心自己是否能忍受呼吸里面的空气,不过两个星期之后我就几乎不再注意那里的湿气了。事实上,我感到精力充沛,更舒适,也更健康了,也许是因为密闭植物清洁空气、制造氧气的天性使然。而大气即使在那个小空间里,也是稳定的。我觉得这个测试模块完全可以持续两年的时间,而且大气还不出什么问题。」

在这三周的时间里,棚屋里那些精密的监测设备显示,无论是来自建筑材料,还是来自生物体的微量气体,都没有增加。尽管总的来说,大气是稳定的,但它也很敏感,任何微小的变异都能轻易地引起它的波动。当利在棚屋动土收红薯的时候,她的挖掘惊扰了制造二氧化碳的土壤生物。慌乱的虫子们暂时改变了实验室中的二氧化碳浓度。这是蝴蝶效应的一个实例。在复杂系统中,初始条件的一个小变动都可能放大,大范围影响到整个系统。这个原理通常是用这样来说明的:假设北京的一只蝴蝶扇动了一下翅膀,就会在佛罗里达引发一场飓风。而在SBV封闭的玻璃棚屋里,蝴蝶效应是小规模的:利动了动手指,就扰乱了大气的平衡。

约翰·艾伦和另外一位协作牧场人马克·尼尔森设想在不远的将来,将火星空间站建成一个巨型封闭式系统瓶。艾伦和尼尔森逐渐推演出一种名为生态技术的混合技术,这种混合技术基于机器和活生物体的融合而建立,旨在支持未来人类外星移民。

他们对上火星的事是极其认真的,而且已经开始解决细节问题了。为了去火星甚至更远的地方旅行,你需要一组工作人员。到底需要多少人呢?军事长官、探险队领队、创业经理、还有危机处理中心的人对此早有认识。他们认为,对于任何一个复杂、危险的项目来说,最理想的团队人数是8个人。超过8个人,会造成决策缓慢和耽搁;而少于8个人,突发事件或者疏忽大意就会变成严重的阻碍。艾伦跟尼尔森决定采用8人一组制。

下一步:要想为8个人无限期地提供庇护、食物、水和氧气,这个瓶装世界要有多大?

人类的需要是相当确定的。每个成年人每天大概需要半公斤食物,一公斤氧气,1.8公斤饮用水,美国食品及药物管理局(FDA)建议的维他命量,以及几加仑用来洗涮的水。克莱尔·福尔索姆从他的小生态圈中得到推算结果。按照他的计算,你需要一个半径为58米的球体——半是空气半是微生物的混合液——来为一个人提供无限期的氧气供应。接着,艾伦和尼尔森提取了俄国生物圈三号的试验数据,并把它跟福尔索姆、索尔兹巴利以及其他人从密集栽培农业收获的数据结合在一起。根据二十世纪八十年代的知识和技术,需要3英亩(大约1万2千平米)的土地才能养活8个人。

3英亩!那个透明的容器必须得像阿斯托洛圆顶体育馆[2]那么大了。这么大的跨度至少需要50英尺(15米多)高的穹顶,外面再罩上玻璃,它真会成为一个不寻常的景观。当然也相当昂贵。

不过,它一定会很壮观!他们一定会建成它!凭借艾德·巴斯的进一步资助,他们也做到了,总共追加了一亿美元。这个8人方舟的工程,于1988年正式动工。协作牧场人把这个宏大的工程称为生物圈二号(Bio2),我们地球(生物圈1号)的盆景版。建成这个「盆景」耗费了三年时间。

太空生物圈企业(SBV - Space Biosphere Ventures):是生物圈二号最早的管理机构,由石油大亨爱德·巴斯提供部分资金。该机构的投资人试图从项目进程中获取商用技术。1996年美国哥伦比亚大学加入,建立生物圈二号中心股份公司。该合资公司将生物圈二号的设施改造成为会议、教学以及日后短期的不包括人类的人造生态系统研究基地。

阿斯托洛圆顶体育馆:耗资3100万美元、于1965年兴建完成的这一运动场是目前世界上最大的一座室内运动场,内部装有冷暖气设备。棒球、足球、骞马,以至于马戏团表演,都可以在室内进行。紧邻的阿斯托洛世界(Astro World)是一个规模极大的娱乐中心,游客可以观赏欧洲各种村落的景色,也能够欣赏各类表演。