az egész világon több milliárd növény termel oxigént milliárd ember számára. De ez óriási léptékű. Mi van, ha egy légmentesen záródó szobában egyetlen személyre méretezzük? Talán egy hősies űrhajós klasszikus sci-fi díszlete, amely egy törött hajón csapdába esett a világűrben.
A rövid válasz az, hogy 700 szobanövények. Ez a minimum., De ez bonyolult, tehát itt van a hosszú válasz is …
képzeljük el, hogy űrhajósunk egy Lucie nevű nő.
lehetőséget, Majd képzeljük el, Lucie csapdába esett egy növény-szabad szoba kezdeni.
az oxigén a körülöttünk lévő levegő körülbelül 20% – át teszi ki, de a levegőnek csak 15% – át lélegezzük ki. Minden lélegzettel a rendelkezésre álló oxigén egynegyedét használjuk fel., Tehát Lucie tragikusan megfullad, miután négyszer lélegezte a levegőt úszó börtönében.
a valóságban sokkal hamarabb lenne, mert az oxigén egyenletesen oszlik el a helyiségben. De kiderül, hogy ez közel sem a legnagyobb kérdés ebben a forgatókönyvben. Szóval ne aggódj emiatt.
mennyi levegőt lélegzel?
Az átlagos ember percenként körülbelül 7-8 liter levegőt lélegzik. Egész nap, hogy működik, mint körülbelül 10K-11.5 k liter levegő., Az átlagos nő kisebb, mint az átlagos férfi, tehát vegyük az alacsonyabb, 10 000 literes mennyiséget Lucie napi légfogyasztásához.
tízezer liter hangzik, mint egy csomó. De ez azért van, mert csak a benzinre vagy az üdítőitalokra gondolunk.,
Tágas űrhajók
A legnagyobb rakéta valaha készült még elég szűk a hely, de valószínűleg, hogy kényelmesebb legyen a jövőben. Tegyük fel, hogy a szoba Lucie boldogtalanul beragadt 4m hosszú, 4m széles, 2M magas. Ez egy kicsit nagyobb, mint az átlagos hálószoba és egy kicsit kisebb, mint az átlagos nappali.,
Lucie – nak már rossz napja van. Nem kell klausztrofóbiává tenni.
egy ilyen méretű szoba térfogata 4 x 4 x 2 = 32m3. Egy köbméter pedig 1000 liternek felel meg-hála a metrikus rendszernek!
tehát Lucie-nak 32 000 liter levegője van, amit alig több mint három nap alatt át tud venni.
Ezen a ponton az oxigén koncentrációja a szobában 15% – ra csökken.,
Ez túlélhető?
Yep! Lucie él.
kifulladva
a hegymászók általában 3000 m tengerszint feletti magasságban kezdik tapasztalni a magassági betegséget. Ebben a magasságban a levegő összetétele ugyanaz, de a nyomás sokkal alacsonyabb. Ez azt jelenti, hogy kevesebb oxigént kap minden lélegzetben,így az oxigén koncentrációja alacsonyabb.
a levegő elég vékony lesz ott.,
3000 m-en az egyenértékű oxigénkoncentráció csak kissé 15% alatt van.
tehát jó ötletünk van arról, hogy mi fog történni Lucie-vel az űrben töltött három napja után. Valószínűleg fájni fog a feje, hányingere lesz, nehezen alszik, és talán furcsa álmai lesznek. Három nap nem hosszú ahhoz, hogy 3000m-re akklimatizálódjon, de elegendőnek kell lennie ahhoz, hogy megakadályozza a rosszabb eseményeket.
három nappal később Lucie minden levegőjét kétszer lehelte. Ezen a ponton nagyjából 10% oxigén lesz., Ez 6000 m magasságnak felel meg, egy kicsit magasabb, mint Kilimandzsáró.
Hat nap nem elég hosszú ahhoz, hogy megfelelően acclimatise, hogy ezek az oxigén szintet. Lucie talán túléli egy ideig, de nem fenntartható. És minden leheletével több oxigént használ fel.,
a legvalószínűbb eredmény az agyi ödéma (az agy duzzanata) vagy a tüdőödéma (ahol lényegében megfullad a saját folyadékaiban) meglehetősen kellemetlen halála. Nem ideális.
de mégis, hat napnak elég hosszúnak kell lennie ahhoz, hogy a félelmetes földönkívüli felfedezőnk megtalálja a kiutat, igaz? Vagy talán egy elhaladó űrhajó megkapja a vészjelzést, és jön, hogy megmentse?
végül is Matt Damon burgonyát termesztett, és pillanatok alatt kommunikált a földdel.,
A csendes gyilkos
rosszabb lesz. Az oxigén nem Lucie legnagyobb problémája.
engedje meg, hogy bemutassam régi barátunkat, a szén-dioxidot.
normál légköri koncentrációban (körülbelül 400 ppm, azaz 0, 04%) A CO2 nem okoz problémát. Nos, nem közvetlenül egyébként. Itt van az éghajlatváltozás kérdése a Földön, de ez valószínűleg meglehetősen alacsony a Lucie prioritásainak listáján.
Több préselés az a tény, hogy a szén-dioxid nagyobb koncentrációban mérgezővé válik. 5% – nál végzetes.,
emlékszel a CO2 koncentrációjára a levegőben, amelyet belélegzünk? Igen, szintén 5%.
Lucie csak egyszer tud lélegezni az összes levegőt egy üres szobában, mielőtt a CO2 kiveszi. A valóságban valószínűleg sokkal gyorsabban végezne vele. Az 5% CO2-nak való kitettség egy órája megöli Önt, így a 4% CO2-nak való hosszabb expozíció valószínűleg ezt is megteszi.
növények nélkül Lucie sokkal gyorsabban hal meg a szén-dioxid-mérgezésben, mint az oxigén éhen. Maximum három napja van.,
ideje, hogy a szobanövények.
hány növényre lenne szükség ahhoz, hogy elegendő oxigént termeljen a légzéshez?
mivel csak három nap van hátra, Lucie jobban remélte, hogy már sok növény van a szobában, hogy életben tartsa. Ez közel sem elég idő a hatékony kertészeti “tüdő” termesztésére a semmiből.
tehát hány növényre van szüksége?
Nos, a tér, ahogy Douglas Adams híresen mondta, nagy.,
annak az esélye, hogy Lucie-t egy elhaladó űrhajó megmenti, elég vékony, így az oxigén-és CO2-szinteknek nagyon hosszú ideig stabilnak kell maradniuk.
a fentiekkel megegyező adatok alapján Lucie óránként körülbelül 420 liter levegőt lélegez, és ez a levegő nagyjából 20% oxigént tartalmaz. Tehát Lucie óránként 84 liter oxigént kap. A tudósok rájöttek, hogy az átlagos levél (ha van ilyen) körülbelül 5 milliliter oxigént termel ugyanabban az időben.,
Egy gyors kis matek ad nekünk 84 / 0.005 = 16,800 levelek szükséges. Az átlagos érett ház növény lehet, hogy körülbelül 25 levelek, így nekünk 672 növények. Talán a legjobb, hogy kerek akár 700, hogy a biztonságos oldalon.
minden elfogyasztott oxigénmolekula esetében egy molekula extra CO2-t lélegezünk ki, a növények pedig az ellenkezőjét teszik., Ez azt jelenti, hogy ezeknek a 700 növényeknek meg kell akadályozniuk a szén-dioxid mérgezést is.
tehát ott van a (Egyszerűsített) válaszunk! Ha valaha is beragadt egy átlagos méretű légmentes szobában, nézzen körül. Ha kevesebb, mint 700 házi növényt lát, akkor valószínűleg néhány nap alatt halott lesz.
szűk hely
természetesen semmi sem ilyen egyszerű. A legnyilvánvalóbb probléma az, hogy a nem-földön hol fognak menni azok a 700 növény?, Lehetséges, hogy elegendő növény van az oxigénigényének kielégítésére?
Lucie 4m x 4m szobája 16m2 alapterületű. A válogatott Érett ház növények lenne szükség legalább 25cm hely minden irányban, ami működik, mint 0. 0625m2 minden növény. Sajnos ez azt jelenti, hogy Lucie csak körülbelül 250 növényt tud összenyomni. És nem is lesz helye leülni. Az élelmiszer – és víztárolás a rendelkezésre álló helyre is jut.
mégis elképzelhető, hogy elegendő növénybe illeszkedik, ha van egy szoba tele polcokkal, amelyek tele vannak zöldséggel.,
Lucie jobban remélte, hogy sci – fi börtöne vertikális gazdaság lesz.
steady state
növények nem termelnek oxigént állandó sebességgel.
a növények különböző hőmérsékleten különböző mennyiségű oxigént termelnek a növekedési ciklus különböző szakaszaiban. Lucie túlélése most attól függ, hogy beragadt-e egy növekedési helyiségbe, amelynek hőmérséklete nem ingadozik erősen.,
A fények bekapcsolása
azt is meg kell jegyeznünk, hogy a legtöbb mérsékelt növény csak a nap folyamán termel oxigént. Átállnak az oxigén elnyelésére és éjszaka szén-dioxidot bocsátanak ki.
Nyolc-tizenkét óra sötétség nem engedte oxigén szint csepp elég ahhoz, hogy egy probléma. De Lucie-nek kétszer annyi növényre lesz szüksége, ha csak fél napig termel oxigént., Nem lesz könnyű 1400 növényt egy már túlzsúfolt helyiségbe szorítani.
ideális esetben Lucie – nak napi 24 órán át kell világítania. Nem fog sokat aludni, de fáradtnak lenni jobb, mint meghalni.
nem minden növény jön létre egyenlő
növények nem minden működik ugyanúgy.
sok száraz területen őshonos növény csak éjszaka él. Ez egy túlélési mechanizmus, mivel a pórusok napközben történő bezárása megakadályozza, hogy túl sok vizet veszítsenek a transzpirációból.
De Lucie 24 órás nappali fényével ezek a növények egyáltalán nem termelnek oxigént.,
A szoba lehetne tele egy 50-50% – os keveréke mérsékelt száraz növények, amelyek lehetővé tenné, hogy állandó oxigén termelés a nap folyamán. De még mindig 1400 növényre lenne szüksége, nem pedig 700-ra. Az örök mesterséges napfény hatékonyabb. Az ujjak keresztezték a lámpákat, még mindig működnek!
tehát mit kell Lucie-nek túlélnie a megpróbáltatását?, Meg kell ragadnia egy ésszerű méretű függőleges gazdaságban, legalább 700 érett házi növényekkel, mind viszonylag nedves területekről, 24/7-es lámpákkal.
Ez nem néz ki jól.
hosszú távú gondolkodás
Ha Lucie szobája megfelel ezeknek a feltételeknek, elméletileg hetekig, hónapokig vagy évekig lélegezhet., Ezen időkorlátok alatt el kell kezdenünk aggódni a szobában lévő egyéb anyagok miatt.
csakúgy, mint a növények és Lucie, a talajban lévő baktériumok is elhaladnak. Értékes oxigént szívnak be, és további szén-dioxidot bocsátanak ki. A növényeknek vissza kell újrahasznosítaniuk ezt az oxigént, de ez nem mindig olyan egyszerű.
az 1980-as és 90-es években egy tudóscsoport és egy gazdag üzletember építette a történelem legnagyobb zárt rendszerét., A Biosphere 2 két évig adott otthont a kutatók/tesztalanyok egy csoportjának, hogy megnézzék, képesek-e túlélni a légmentes struktúrában.
a projektvezetőknek végül extra oxigént kellett pumpálniuk.
miért? A talaj légzése által termelt szén-dioxid a betonfalakkal reakcióba lépett, kalcium-karbonátot és vizet termelve. Ez azt jelentette, hogy a CO2 soha nem érte el a növényeket, és soha nem fordult vissza oxigénré.
16 hónap elteltével ez a váratlan reakció elegendő volt ahhoz, hogy az oxigénellátást veszélyes szintre csökkentsük.,
bármely oxidáló anyag, mint például a vas, idővel értékes oxigént is fogyaszt. Tehát Lucie-nek be kell ragadnia egy olyan helyiségben, ahol nincs olyan anyag, amely oxigénnel vagy szén-dioxiddal reagálhat.
a növények hidroponikusan (talaj nélkül) történő termesztése növelné a hibahatárt.,
élet vagy halál
figyelembe véve, hogy egy légmentes szobában ragadt, minimális esély a megmentésre vagy a menekülésre, Lucie valószínűleg nem rendelkezik a legjobb szerencsével a galaxisban.
de lehet, hogy nem a vége.
Ha ott ragadt egy hidroponikus nő szoba, legalább 700 érett növény elrendezve kiterjedt polcok, ha ezek a növények jönnek a száraz régiók, illetve, ha a mindig égnek a lámpák, ha ő is egy módja annak, hogy megfelelő ételt, vizet, akkor Lucie potenciálisan élni tovább, mint egy pár napig., Ha pedig a szoba inert anyagokból épül fel, vagy a felületeket megfelelően kezelik, akkor akár idős korig is élhet.
de valószínűleg nem. Még akkor sem sikerült ilyen sikeresen, amikor megpróbáltuk.
legalább növények veszik körül.
Ez a cikk először a Candide-on jelent meg.