Космические аппараты дезинфицируют с помощью теплового, химического, радиационного и плазменного методов, наилучшим из которых считается плазменный. Сборка оборудования происходит в стерильных условиях. Всё это необходимо для предотвращения загрязнения планеты.
Человечество будет продолжать осваивать космос: отправлять людей на Луну, пополнять запасы на космической станции, запускать спутники или исследовать Солнечную систему. Важной задачей является поиск внеземной жизни, над которым активно работает NASA.
Для удовлетворения любопытства важно, чтобы отправляемые в космос аппараты были свободны от микробов.
Это необходимо для защиты планет от чужой планетарной жизни. Представьте последствия: если бы хищный микроб с Юпитера попал на Землю на космическом корабле!
Поэтому учёные прилагают максимум усилий для того, чтобы космические корабли не содержали микробов. Главный вопрос — как им это удаётся?
Как стерилизуют космические корабли?
Тепло
В начале космических полетов детали кораблей разогревались при температуре 110-200 градусов Цельсия в сухих печах с регулируемой влажностью. Для полной стерилизации их оставляли в печах с горячим воздухом на несколько дней. В 1975 году этот способ применялся для стерилизации посадочных модулей «Викинг», отправленных на Марс.
Не всегда применим метод тепловой стерилизации.
Радиация
Сборка космических кораблей – сложная задача. Тепловая стерилизация сложных электронных деталей может привести к их разрушению. В качестве альтернативы применяют ультрафиолетовое или гамма-излучение. Мощные лучи повреждают ДНК микробов и уничтожают их. Собранные детали также протирают 70%-ным спиртом или перекисью водорода для уничтожения оставшихся микробов.
Эти химикаты не подходят для всех применений из-за возможности повреждения эпоксидных и серебряных покрытий деталей и оборудования космических аппаратов.
Для поддержания стерильности космических аппаратов и оборудования применяют тепло, радиацию и химикаты. Кроме того, сборка космических аппаратов осуществляется в специальных чистых помещениях, соответствующих международным стандартам.
Даже при тщательном планировании эти методы ненадежны. Некоторые бактерии способны приспосабливаться и проявлять термостойкость, например, виды бацилл. Споры бацилл также очень прочны и выдерживают высокие температуры, давление и радиационное облучение.
В течение нескольких минут некоторые из них могут выживать при высоких температурах. Химические вещества тоже не всегда действуют на 100%. Полная стерилизация указанными методами невозможна из-за наших новых физически чувствительных технологических инструментов.
Какой более безопасный метод можно использовать вместо привычного?
Что такое плазменная стерилизация?
Плазму можно знать как четвертое состояние материи. По сути, это заряженный или ионизированный газ. Примерами природной плазмы являются молния во время грозы и северное сияние. Плазма возникает при движении молекул газа до тех пор, пока электроны не отрываются от ядра. Высвобождаемая энергия этих электронов создает яркий характерный цвет плазмы.
Компания Johnson & Johnson разработала эту технологию стерилизации для обработки медицинского оборудования, которое легко повреждается влажностью и высокой температурой.
Для получения плазмы применяют камеру с электродами, содержащими химически активные вещества, например, азотную кислоту или перекись водорода. Электрический ток проходит через вещество, испаряя его. Образующиеся молекулы газа, например, O3, ионизируются. Заряженные молекулы газа бомбардируют микробы, нарушая биологические процессы и повреждая ДНК, фактически убивая их.
Плазма превосходит другие способы стерилизации в нескольких аспектах. Заряд газов при помощи электричества возможен при температуре до 40 °С. Благодаря этому метод считается более безопасным для применения с чувствительными к теплу материалами и оборудованием.
Это также защищает оборудование от прямого химического воздействия, делая его более безопасным для работы с разными материалами космических кораблей.
Плазменная стерилизация эффективнее тепловой и радиационной, уничтожая даже термоустойчивые споры бактерий.
Может возникнуть вопрос, зачем так тщательно уничтожать микроорганизмов на космических аппаратах. Ведь несколько бактерий не так уж и страшно.
Зачем нужно защищать космические аппараты от микробов?
В начале статьи упоминался термин «планетарная защита».
Это международно признанная практика защиты других планет и тел Солнечной системы от земной жизни. Эта мера работает в обе стороны, поскольку желаем защитить Землю от потенциальных форм жизни из космоса.
Планетарная защита состоит в предотвращении подобных ситуаций. Предположим, новый аппарат высаживается на Марсе в поисках жизни. Корабль не был должным образом стерилизован, и он принёс с Земли бактерий. Приземлившись на Марсе и начав движение по красной планете, земная бактерия из аппарата попадет на планету. В этот момент она может мутировать и адаптироваться к марсианской среде.
Марсоход приступит к взятию проб почвы и в конечном итоге заберет модифицированную бактерию для исследования. Ученые на Земле полагают, что обнаружат жизнь на Марсе, но реальность такова, что эта жизнь поступила с Земли. Такие оплошности могут помешать поиску внеземной жизни. Космические экспедиции дорогими, поэтому подобные ошибки приведут к бессмысленному расходованию миллиардов долларов и нарушению доверия к космическим исследованиям.
В условиях космоса бактерии мутируют стремительно, из-за чего теоретически возможно, что в нашем утрированном гипотетическом сценарии длительность миссии будет достаточной, чтобы принять земных бактерий за марсианские.
Кроме того, бактерии не только мутируют и выживают в космосе, но и могут обрести опасные свойства. Исследование показало, что кишечная палочка, выращенная в условиях микрогравитации, имеет другие физические свойства. Эти изменения затрудняют проникновение молекул антибиотиков через клеточные мембраны, делая её устойчивой к антибиотикам.
О каких ещё опасностях могут ждать бактерии в космосе, можно лишь гадать, но проверить это на себе никто не желает.
Космические корабли, полные микробов, угрожают здоровью космонавтов. В космосе иммунная система уже ослаблена. Если космонавт заболеет тяжелой болезнью или инфекцией, лечение будет затруднено без подходящей больницы или достаточных медицинских ресурсов, которые пока остаются привилегией Земли.
Заключение
Строгие меры контроля качества уже применяются при строительстве космических аппаратов. Требования по планетарному влиянию кажутся несущественными, но их нельзя недооценивать. Последствия внеземной жизни для экосистемы и баланса Земли непредсказуемы. Поэтому, если космический объект столкнётся с Землёй, место аварии изолируют и обеззараживают.
Плазменная стерилизация равномерно уничтожает микроорганизмы в космических кораблях, не повреждая чувствительное оборудование и хрупкие материалы. Космические аппараты должны быть свободны от микробов, поскольку большое их количество может угрожать целостности и безопасности миссии.
Космонавты должны следить за гигиеной, чтобы бактерии с кожи или из кишечника не попали в воздушную циркуляцию корабля и не размножились. В космическом полете чистота – превыше всего!