home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ NetNews Usenet Archive 1992 #31 / NN_1992_31.iso / spool / sci / space / 18275 < prev    next >
Encoding:
Text File  |  1992-12-27  |  10.4 KB  |  219 lines

  1. Newsgroups: sci.space
  2. Path: sparky!uunet!zaphod.mps.ohio-state.edu!wupost!udel!rochester!cantaloupe.srv.cs.cmu.edu!crabapple.srv.cs.cmu.edu!tmaccallum@igc.apc.org
  3. From: tmaccallum@igc.apc.org (Taber MacCallum)
  4. Subject: Biosphere 2 update
  5. Message-ID: <BzxsJG.3rD.1@cs.cmu.edu>
  6. X-Added: Forwarded by Space Digest
  7. Sender: news+@cs.cmu.edu
  8. Organization: [via International Space University]
  9. Original-Sender: isu@VACATION.VENARI.CS.CMU.EDU
  10. Distribution: sci
  11. Date: Sun, 27 Dec 1992 21:18:09 GMT
  12. Approved: bboard-news_gateway
  13. Lines: 204
  14.  
  15.  
  16.  
  17.  
  18. Biosphere update:
  19. December 27, 1992
  20.  
  21. First I need to put a disclaimer in here, my posts are 
  22. entirely comprised of my biased opinions and do not reflect 
  23. in any way Space Biospheres Venture (SBV) policies, 
  24. officials or other crew members. Also nobody else at SBV 
  25. reads the posts, I write them in my personal free time and 
  26. they are written for no other reason.
  27.  
  28. I have received many more questions than I can 
  29. adequately address in the time I have, but the response is 
  30. great, thanks, sometimes it is a little rough in here.
  31.  
  32. The question of why run Biosphere 2 on ambient light is 
  33. good and approaches the fundamental question of what 
  34. does Bio 2 have to do with space colony designs.
  35.  
  36. The decision to make Bio 2 open to direct sunlight or 
  37. opaque with light pipes or electric light  was a big one early 
  38. in design and centered on economics, science, safety, 
  39. operation and esthetics. (SBV is a totally private, tax 
  40. paying company.)  Making an opaque structure is cheaper 
  41. and required no technology development to make air tight. 
  42. But the operating cost of electric lights plus the tremendous 
  43. added heat load was far to much. Remember that heat 
  44. removal in a vacuum or near vacuum is already a big 
  45. problem and energy generation in the amounts required to 
  46. grow plants using grow lights is problematic. As it is, heat 
  47. removal is our biggest energy demand and the largest 
  48. single operating cost. The heating/cooling/dehumidification 
  49. and filtering system for the air handles a volume equivalent 
  50. to the biosphere every 1.5 minutes. A disadvantage of 
  51. glass is that if the cooling system failed during a summers 
  52. day, the biosphere would over heat in under 20 minutes. 
  53. Light pipes depend on the sun as well and cost too much. 
  54. Science comes to the rescue, one of the biggest questions 
  55. was what are the stability characteristics of a closed 
  56. ecological system and how are they effected by changes in 
  57. the systems energy flux, so lets tackle this problem right off 
  58. the bat. Biosphere would be MUCH easier to operate if 
  59. the light input was high and constant, it was a trade off. As 
  60. it is, we are operating on greatly reduced light because the 
  61. structure blocks out 60% of the photo-active energy. The 
  62. diurnal and seasonal oscillations in light provide one of the 
  63. most interesting opportunities to study the system. Also 
  64. visitors currently provide our main means of attempting to 
  65. pay for operating Bio 2 and if it was not possible to see in 
  66. from all around, it would stifle tourism. Now people can go 
  67. right up to the glass and wave at us. And yes, as needed, a 
  68. team of window cleaners go around the outside, dirty glass 
  69. can reduce the light transmission by 10 to 20 % very 
  70. quickly. Inside we only need to do the bottom two or three 
  71. sections of glass in specific areas.
  72.  
  73. It is probably worth giving some perspective to Biosphere 2 
  74. and why it is designed the way it is.
  75. Bio 2 is in a way analogous to the Delta Clipper - X, it 
  76. needs to fly after it is built or we don't learn nearly as much 
  77. and it is hard to get the money back on a total flop. When 
  78. we started the project in '85, I always had to spell 
  79. "Biosphere" to people on the phone and people said "what's 
  80. that?" now it is a very common word. No closed ecological 
  81. systems or even partially-closed ecological systems that 
  82. included humans had ever even been seriously paper 
  83. studied in the west, much less attempted. The BIOS 
  84. projects in Siberia were mostly roomers and no hard data 
  85. was available. The projects culminating with BIOS 3, were 
  86. comparatively simple, only partially-closed and had some 
  87. serious nutrient cycling problems. Our approach was to 
  88. take functioning ecosystems as analogs and use them as 
  89. the building blocks of a total system. Thus the seven 
  90. biomes, an atmosphere, a lithosphere, a water system or 
  91. hydrosphere, an information/data and control system and 
  92. an energy source are the very basic components of 
  93. Biosphere 2, analogous to the Earth. The name Biosphere 
  94. 2 comes from the idea that it is based on the Earth or 
  95. Biosphere 1. The agriculture is operated to maximize food 
  96. production which dictates how it is operated, allowing very 
  97. little flexibility to make adjustments for changing 
  98. atmospheric or energy conditions. The wilderness biomes 
  99. have different seasonallity, life strategies, dominant 
  100. metabolic pathways etc. which give us allot of flexibility in 
  101. managing Bio 2. The desert and Savannah are especially 
  102. flexible because dormancy can be controlled by 
  103. temperature, humidity and rainfall, allowing us to bring 
  104. them into production as needed. 
  105.  
  106. We are trying to learn by doing, we are going to come out 
  107. at the end of the first test flight with allot of questions and 
  108. few answers to problems created by the things we did 
  109. wrong. In a way it is a proof-of-concept, that complex 
  110. systems can be scaled down dramatically and still work. 
  111. This top down approach to stability is in contrast to the idea 
  112. that stability is found in simple systems constructed from 
  113. the bottom up, individual species by species which is closer 
  114. to the NASA approach. Both ways of looking at system 
  115. designs are very valid, even though unfortunately 
  116. sometimes people fall into separate camps and look 
  117. askance at each other. There is allot of cross fertilization 
  118. and ultimately the best system will be dictated by the 
  119. circumstances and probably be a mix of the two ideas.
  120.  
  121. One of Biosphere 2's strongest and weakest points, like the 
  122. space shuttle, is that it attempts to do many things and in 
  123. the process does nothing as well as it could if it had only 
  124. one task. Space is by no means the only reason for 
  125. Biosphere 2 and in many peoples thoughts it is a very minor 
  126. application. With regard to space I hope to come out with 
  127. new perspectives on long term space travel and topics 
  128. including soil nutrient cycles, atmospheric chemistry, 
  129. mission control inside and outside, food production, human 
  130. group dynamics, human medical requirements, data 
  131. acquisition and control, maintenance and operation of 
  132. associated technical systems and waste recycling. The 
  133. many functions Biosphere 2 tries and needs to fulfill are 
  134. often in conflict with each other, these functions include 
  135. ecological research on a global and biome scale, medical 
  136. research, profit, education, genetics of small populations, 
  137. marine system research, restoration ecology, food web 
  138. studies, agriculture, analytical chemistry and spin-offs from 
  139. engineering, technology and computer system development 
  140. especially in modeling.
  141.  
  142. The Biosphere 2 project came under allot of pressure to do 
  143. ecological research even before the first two year test had 
  144. even began. Note that much research was done just to 
  145. design Biosphere 2. This happened faster than I and many 
  146. other people thought, we were still in design and 
  147. construction when the media began asking about our 
  148. scientific credibility. To facilitate the research our  
  149. scientific review committee (which we had from the very 
  150. beginning) recommend among many other things, in a 
  151. report made after closure, that we hire a Director of 
  152. Science. The report is on the whole very good. Candidates 
  153. for the position are being interviewed now and hopefully a 
  154. selection will be made by end of January.
  155.  
  156. For background reading, two recent articles have come out 
  157. in the popular literature that are good, The current issue of 
  158. Whole Earth Review is excellent and a recent Buzzworm 
  159. article is supposedly "more investigative" but they badly 
  160. blunder many facts they could have easily checked, plus a 
  161. biased slant was put on the article due to PR problems, as 
  162. well as the article, Buzzworm carries a regular article by 
  163. Linda Leigh, another crew member. Also papers were 
  164. given at the last cospar meeting, the proceedings from 
  165. which should be out soon. If we wanted to hide what we 
  166. were doing, we would not have built Biosphere 2 out of 
  167. glass and invited people to see.
  168.  
  169. The computer data acquisition, control and communication 
  170. systems are problematic especially due to software 
  171. limitations. One of the main tools for modeling and control 
  172. is the General Symbolic "G2" expert system. We use a 
  173. distributed broad-band network of 9000 series Hewlett 
  174. Packard computers and Sun systems running UX. Each of 
  175. which control specific areas of the biosphere using HP 
  176. 48K I/O systems and independent programmable 
  177. controllers run by the computer system. These systems 
  178. communicate with dedicated monitoring, data base and 
  179. supervisory computers forming a multi level, distributed 
  180. system. Reliability of the system is great because when 
  181. problems occur the system falls back to the next lower 
  182. level. A PC ether network is bridged to the UX system and 
  183. fulfills functions like mail, fax, word processing, etc.. 
  184. Communication and tele-conferencing is also facilitated 
  185. with video in and out, picture-tell, video phones, voice mail, 
  186. private phone lines and meetings at the glass with an 
  187. intercom.
  188.  
  189. I'll get to the questions on Medical, Hygiene, Insects, CO2 
  190. Recycler and Analytical Chemistry in future posts.
  191.  
  192. A few tidbits, we are now relying heavily on stored animal 
  193. fodder from the summer to maintain goat milk production 
  194. because the low light has reduced plant growth. Egg 
  195. production has stopped because the chickens are molting. 
  196. Recent cloudy weather has forced us to put more CO2 into 
  197. storage for release in the spring. High CO2 brings the pH 
  198. of the ocean to dangerously low levels. Without the ocean 
  199. we could go to much higher CO2 levels. The current 
  200. average CO2 level is 3700 ppm, oxygen is now at 14.8%. 
  201. Living at an equivalent pO2 of approximately 13,000 feet or 
  202. 96 mmHg has a definite effect on crew performance, 
  203. especially in limiting physical exertion and disrupting  sleep 
  204. patterns in some crew members. The drug Diamox and/or 
  205. concentrated oxygen at low flow rates during sleep helps 
  206. relieve the problems in some crew members. We have not 
  207. yet seen any marked signs of adaptation to the lowered 
  208. pO2 in the physical exams or blood tests.  The holidays 
  209. have brought more feasting and we have all put on 1 to 2 
  210. Kg of weight!
  211.  
  212. Cheers and a Happy New Year from Biosphere 2!
  213.  
  214. Taber MacCallum
  215.  
  216.  
  217.  
  218.