Los sistemas de soporte vital ecológicos controlados (o cerrados ) (acrónimo CELSS ) son un sistema de soporte vital autosuficiente para estaciones espaciales y colonias, generalmente a través de sistemas ecológicos cerrados controlados , como BioHome , BIOS-3 , Biosphere 2 , Mars Desert Research Station y Yuegong-1 .
El CELSS fue desarrollado por primera vez por la Unión Soviética durante la famosa " carrera espacial " en los años 1950 y 1960. Originado por Konstantin Tsiolkovsky y promovido por VI Vernadsky , las primeras incursiones en esta ciencia fueron el uso de ecosistemas cerrados no tripulados, expandiéndose a la instalación de investigación conocida como BIOS-3 .
Luego, en 1965, comenzaron los experimentos tripulados en el BIOS-3 .
Hasta ahora, la presencia humana en el espacio se ha limitado a nuestro propio sistema Tierra - Luna . Además, se ha traído consigo todo lo que los astronautas podrían necesitar en materia de soporte vital ( aire , agua y alimentos ). Esto puede resultar económico para misiones cortas de naves espaciales , pero no es la solución más viable cuando se trata de los sistemas de soporte vital de una nave de larga duración (como una nave generacional ) o de un asentamiento.
El objetivo de CELSS es crear un entorno regenerativo que pueda sustentar y mantener la vida humana a través de medios agrícolas .
En entornos que no utilizan CELSS, la reposición de aire y el procesamiento de CO2 generalmente consisten en tanques de aire almacenado y depuradores de CO2 . El inconveniente de este método radica en el hecho de que, una vez que se agoten los tanques, habría que rellenarlos nuevamente; los depuradores también tendrían que reemplazarse cuando se vuelvan ineficaces.
También está el problema del procesamiento de los humos tóxicos que provienen de los materiales sintéticos utilizados en la construcción de los hábitats. Por lo tanto, es necesario prestar atención a la cuestión de cómo se mantiene la calidad del aire ; en los experimentos se descubrió que las plantas también eliminaban los compuestos orgánicos volátiles emitidos por los materiales sintéticos utilizados hasta ahora para construir y mantener todos los hábitats artificiales.
En el sistema CELSS, el aire se suministra inicialmente por medio de un suministro externo, pero se mantiene gracias al uso de plantas de follaje , que crean oxígeno en la fotosíntesis (con la ayuda del subproducto de desecho de la respiración humana , el CO2 ) . Finalmente, el objetivo principal de un entorno CELSS es que las plantas de follaje se encarguen de la producción total y completa de las necesidades de oxígeno; esto haría que el sistema fuera un sistema cerrado , en lugar de controlado .
Como en todas las incursiones espaciales actuales, las tripulaciones tuvieron que almacenar todos los consumibles que necesitaban antes del lanzamiento. Normalmente, los alimentos duros consumibles se liofilizaban para reducir el peso de la nave.
Por supuesto, en un ecosistema autosostenible, se reservaría un lugar para que crecieran los cultivos, lo que permitiría cultivar alimentos. Cuanto mayor fuera el grupo de personas, más cultivos habría que cultivar.
En cuanto al agua, los experimentos han demostrado que se obtendría a partir de la condensación del aire (un subproducto del aire acondicionado y de los vapores), así como del exceso de humedad de las plantas. Luego habría que filtrarla por algún medio, ya sea por la naturaleza o por una máquina. [ cita requerida ]
En los primeros vuelos espaciales, los viajeros expulsaban sus desechos al espacio o los almacenaban para el viaje de regreso.
El CELSS estudió formas de descomponer los desechos humanos y, de ser posible, reintegrar los productos procesados a la ecología. Por ejemplo, la orina se procesaba para obtener agua, que era segura para su uso en inodoros y riego de plantas.
El tratamiento de aguas residuales se basa en el uso de plantas, especialmente acuáticas, para procesar las aguas residuales. Se ha demostrado que cuanto más residuos son tratados por las plantas acuáticas (o, más específicamente, por sus sistemas radiculares ), más grandes crecen las plantas acuáticas.
En pruebas, como las realizadas en BioHome , las plantas también produjeron compost viable como medio de crecimiento para cultivos.
Los sistemas cerrados son totalmente autosuficientes y reciclan todo indefinidamente sin interacción externa. La vida de un sistema de este tipo es limitada, ya que la entropía de un sistema cerrado solo puede aumentar con el tiempo . Pero si se permite que el sistema, que de otro modo sería cerrado, acepte energía radiante de alta temperatura de una fuente externa (por ejemplo, la luz solar) y rechace el calor residual de baja temperatura al espacio profundo, puede continuar indefinidamente. Un ejemplo de un sistema de este tipo es la propia Tierra .
Los sistemas controlados, por el contrario, dependen de ciertas interacciones externas, como el mantenimiento periódico . Un ejemplo de este tipo de sistemas es la Estación Espacial Internacional .