Как космические аппараты стерилизуются от микробов?

Космические аппараты очищаются от микробов несколькими методами: тепловым, химическим, радиационным и плазменным, последний из которых является наиболее предпочтительным. Оборудование собирается в чистой комнате. Все это делается для защиты планеты.

Отправлять ли людей на Луну или пополнять запасы на космической станции, запускать спутники на орбиту Земли или просто исследовать Солнечную систему - наша борьба с космосом не собирается прекращаться. Одной из основных миссий человечества в космических путешествиях является поиск внеземной жизни; NASA делает все возможное, чтобы найти ответ.

Чтобы удовлетворить это любопытство, важно, чтобы космические аппараты, которые мы отправляем во Вселенную, были свободны от микробов. Почему? Потому что мы обязаны защищать планеты. Планеты должны быть защищены от другой планетарной жизни. Попробуйте представить себе последствия, если бы плотоядный микроб с Юпитера добрался до Земли на возвращающемся космическом корабле!

Вот почему ученые делают все возможное, чтобы космические корабли были свободны от микробов. Главный вопрос заключается в том, как они этого добиваются?

Как стерилизуют космические корабли?

Тепло

На заре космических путешествий детали космических кораблей нагревались при температуре 110-200 °C в сухих печах с контролируемым уровнем влажности. Для обеспечения максимальной стерилизации их держали в печах с горячим воздухом в течение нескольких дней. В 1975 году этот метод был использован для стерилизации посадочных аппаратов "Викинг", которые были отправлены на Марс.

Однако тепловая стерилизация не всегда подходит.

Радиация

Прежде всего, сборка космических кораблей - сложная задача. Тепловая стерилизация сложных электронных деталей, таких как чувствительные температурные датчики, приведет к разрушению детали. В качестве альтернативного подхода используется ультрафиолетовое (УФ) или гамма-излучение. Детали космического аппарата и его оборудование подвергаются воздействию этих мощных лучей, которые повреждают ДНК микробов и убивают их. В качестве дополнительной меры собранные детали также протирают 70%-ным спиртом или перекисью водорода, чтобы убить оставшихся в живых микробов.

Однако эти химикаты нельзя использовать повсеместно, так как они могут повредить эпоксидные или серебряные покрытия деталей или оборудования космического аппарата.

Итак, тепло, радиация и химикаты используются для того, чтобы держать космические аппараты и оборудование в чистоте от микробов, но на этом меры предосторожности не заканчиваются. Космические аппараты также собираются в чистых помещениях, которые должны соответствовать международным стандартам.

Даже если все продумано до мелочей, эти методы не являются надежными. Некоторые бактерии могут приспосабливаться и быть термостойкими, например, виды бацилл. Споры бацилл также очень прочны и могут выдерживать высокие температуры, давление и радиационное облучение. Они могут выживать при высоких температурах в течение нескольких минут. Использование химикатов также не является на 100% эффективным. Кроме того, из-за наших новых и физически чувствительных современных технологических инструментов полная стерилизация вышеперечисленными методами невозможна.

Какой альтернативный более безопасный метод? Плазменная стерилизация!

Что такое плазменная стерилизация?

Вы можете знать плазму как 4-е состояние материи. Плазма - это, по сути, заряженный или ионизированный газ. Примерами природной плазмы являются молния во время грозы и северное сияние. Плазма образуется путем приведения в движение молекул газа до тех пор, пока их электроны не вырвутся с орбиты ядра. Когда эти электроны высвобождают свою энергию, появляется яркий характерный цвет плазмы.

Эта технология стерилизации была первоначально изобретена компанией Johnson & Johnson для стерилизации чувствительного к влаге и теплу медицинского оборудования.

Для получения плазмы используется камера с электродами, содержащими химически активные вещества, такие как азотная кислота или перекись водорода. Электрический ток проходит через химическое вещество и испаряет его. Образовавшиеся молекулы газа, например, молекулы O3, ионизируются. Заряженные молекулы газа бомбардируют микробы, нарушают их биологические процессы и повреждают их ДНК, по сути, убивая их.

Плазма превосходит другие методы стерилизации по нескольким параметрам. Газы могут быть заряжены с помощью электрического тока при температуре до 40 °C. Это делает его более безопасным для использования на термочувствительных материалах и оборудовании.

Это также предотвращает прямой химический контакт с оборудованием, поэтому его безопаснее использовать для различных материалов космических кораблей.

Плазменная стерилизация также имеет более высокую эффективность стерилизации, чем тепловая или радиационная стерилизация. Она даже убивает термостойкие споры бактерий.

К этому моменту вы, возможно, задаетесь вопросом, почему мы так стараемся уничтожить микробы на космических аппаратах... В конце концов, несколько микробов не могут быть настолько плохими, верно?
Почему важно держать космические аппараты свободными от микробов?

В начале этой статьи мы упоминали термин "планетарная защита", помните? Это международно признанная практика защиты других планет и тел Солнечной системы от земной жизни. Это работает в обе стороны, поскольку мы также хотим защитить Землю от потенциальных чужеродных форм жизни из космоса.

Именно в этом и заключается планетарная защита. Предположим, что еще один аппарат высаживается на Марс в поисках инопланетной жизни. Однако корабль не был должным образом стерилизован, и он перенес бактериальный вид с Земли на Марс. Как только аппарат приземлится на Марс и начнет движение по красной планете, земная бактерия из аппарата попадет на планету. В этот момент она может мутировать и адаптироваться к марсианской среде.

Теперь марсоход начнет брать пробы почвы и в конечном итоге заберет эту модифицированную бактерию для изучения. Ученые на Земле будут думать, что они обнаружили жизнь на Марсе, но жестокая правда заключается в том, что эта жизнь на самом деле с Земли. Такие ошибки могут погубить поиски чужой жизни. Космические путешествия стоят недешево, поэтому такие ошибки приведут к пустой трате миллиардов долларов и разрушению целостности космических исследований.

Бактерии быстро мутируют в космосе, поэтому теоретически возможно, что в нашем утрированном гипотетическом сценарии продолжительность космической миссии будет достаточно большой, чтобы "обнаружить" и принять земные бактерии за марсианские.

Кроме того, бактерии не только мутируют и выживают в космосе, но и могут превратиться в нечто опасное. Одно исследование показало, что кишечная палочка, выращенная в космосе, имеет другие физические свойства из-за изменений в условиях микрогравитации. Эти физические изменения затрудняют проникновение молекул антибиотиков через клеточные мембраны, что означает, что кишечная палочка, выращенная в космосе, устойчива к антибиотикам.

С какими еще опасными изменениями могут столкнуться бактерии в космосе, можно только догадываться, но никто из нас не хочет узнавать ответ на собственном опыте.

Кроме того, космические корабли, кишащие микробами, представляют опасность для здоровья космонавтов. Иммунная система космонавта и так ослаблена в космосе. Если космонавт подхватит страшную болезнь или инфекцию, ее будет очень трудно вылечить без соответствующей больницы или достаточных медицинских ресурсов, которые все еще являются земной роскошью.

Заключение

При строительстве космических аппаратов уже существуют строгие меры контроля качества. Планетарные требования кажутся незначительными, но к ним не следует относиться легкомысленно. Последствия, которые инопланетная жизнь может иметь для экосистемы и баланса Земли, неисчислимы. Именно поэтому, если какой-либо объект из космоса врезается в Землю, окружающее место аварии изолируется и обеззараживается.

Плазменная стерилизация позволяет равномерно стерилизовать космические корабли, не повреждая чувствительное оборудование и хрупкие материалы на борту. Необходимо, чтобы космические аппараты были свободны от микробов, потому что если большое их количество попадет на борт, они могут представлять опасность для целостности и безопасности миссии.

Космонавтам также необходимо соблюдать гигиену, так как бактерии их кожи или кишечника могут попасть в циркуляцию воздуха космического корабля и распространиться повсюду. Когда речь идет о космическом путешествии, чистота - это главное!