制御された生態学的生命維持システム

制御された（または閉鎖された）生態学的生命維持システム（略称CELSS）は、バイオホーム、BIOS-3、バイオスフィア2、火星砂漠研究ステーション、および粤宮1などの制御された閉鎖生態系システムを介した、宇宙ステーションおよびコロニーのための自立型生命維持システムです。

CELSS は、1950 年代から 1960 年代にかけての有名な「宇宙開発競争」の最中にソ連によって初めて開発されました。コンスタンチン・ツィオルコフスキーが考案し、 VI ベルナツキーが推進したこの科学への最初の進出は、閉鎖された無人エコシステムの使用であり、 BIOS-3として知られる研究施設にまで拡大しました。

そして1965年にBIOS-3で有人実験が始まりました。

これまでのところ、宇宙における人類の存在は、地球と月の間のシステムに限られています。また、宇宙飛行士が生命維持のために必要とするすべてのもの（空気、水、食料）は、宇宙飛行士が持参しています。これは、宇宙船の短期ミッションには経済的かもしれませんが、長期宇宙船（世代宇宙船など）や居住地の生命維持システムを扱う場合には、最も実行可能な解決策ではありません。

CELSS の目的は、農業手段を通じて人間の生活を支え、維持できる再生環境を作り出すことです。

CELSS 以外の環境では、空気の補充とCO2処理は通常、貯蔵空気タンクと CO2 スクラバーで構成されます_。この方法の欠点_は、タンクが空になると補充する必要があることと、スクラバーが効果を発揮しなくなると交換する必要があることです。

また、生息地の建設に使用された合成材料から発生する有毒ガスの処理という問題もあります。したがって、空気の質をどのように維持するかという問題にも注意が必要です。実験では、植物は、これまで人工の生息地の建設と維持に使用された合成材料から 放出される揮発性有機化合物も除去することがわかりました。

CELSS では、空気は最初は外部から供給されますが、光合成で酸素を_生成する観葉植物の使用によって維持されます (人間の呼吸の廃棄物であるCO2の助けを借りて)。最終的に、CELSS 環境の主な目標は、観葉植物が酸素の必要量を完全に生成できるようにすることです。これにより、システムは制御されたシステムではなく、閉じたシステムになります。

これまでの宇宙探査と同様に、宇宙飛行士は打ち上げ前に必要な消耗品をすべて保管しておく必要がありました。通常、宇宙船の重量を軽減するため、 硬い食品の消耗品はフリーズドライされていました。

もちろん、自給自足の生態系では、作物を育てる場所が確保され、食物を栽培することができます。人々のグループが大きくなればなるほど、より多くの作物を栽培する必要があります。

水については、実験により、空気中の凝縮水（エアコンや蒸気の副産物）や植物からの余分な水分から生成されることがわかっています。その後、自然または機械による何らかの方法で濾過する必要があります。^{[引用が必要]}

初期の宇宙飛行では、宇宙飛行士は廃棄物を宇宙に放出するか、帰りの飛行のために保管するかのいずれかを行っていた。

CELSS は、人間の排泄物を分解し、可能であれば処理された産物を生態系に再統合する手段を研究しました。たとえば、尿は、トイレや植物 への水やりに安全に使用できる水に処理されました。

廃水処理では、特に水生植物を利用して廃水を処理します。水生植物（より具体的には、その根系）によって処理される廃棄物が増えるほど、水生植物が大きく成長することがわかっています。

BioHomeで行われたようなテストでは、植物は作物の成長培地として使用できる堆肥も作りました。

閉鎖系は完全に自立しており、外部との相互作用なしにすべてを無期限にリサイクルします。閉鎖系のエントロピーは時間とともに増加するだけなので、このようなシステムの寿命は限られています。しかし、閉鎖系が外部源（太陽光など）からの高温放射エネルギーを受け入れ、低温廃熱を深宇宙に排出できる場合、システムは無期限に存続できます。このようなシステムの例としては、地球自体 が挙げられます。

対照的に、制御されたシステムは、定期的なメンテナンスなどの特定の外部相互作用に依存します。そのようなシステムの例としては、ISSがあります。

• バイオホーム
• バイオスフィア2
• BIOS-3
• バイオスフィアJ ^[1]
• 制御環境システム研究施設^[2]
• バイオトロン（曖昧さ回避）
• バイオトロン実験気候変動研究施設^[3]
• ALS-NSCORT - 高度生命維持 - NASA 専門研究訓練センター

• 生体再生生命維持システム（略称：BLSS）
• 環境制御および生命維持システム(略称ECLSS)
• エンジニアリングされた閉鎖/制御されたエコシステム (頭字語ECCES)
• スポメ

• 生命維持システム
• 閉鎖生態系
• アーコロジー

• ボスウィック、リンジー (2008)。「OnEarth Magazine » 生物学者がさらに深く掘り下げる」。
• Prado, Mark (2002) 「生態学的問題と CELSS」PERMANENT プロジェクト。2006年4 月 19 日閲覧。
• Prado, Mark (2002) 「ロシアの CELSS 研究」PERMANENT プロジェクト。2006 年4 月 19 日閲覧。
• Fitch, Cris (2003)。「生物圏、制御された生態系、生命維持システム」。Orbit 6。 2006年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006年4月19日閲覧。
• 「CELSS の機能」。Mars Academy。2006年 11 月 7 日時点のオリジナルよりアーカイブ。2006 年4 月 19 日閲覧。