ایستگاه فضایی بین‌المللی محل زندگی اکوسیستم کاملی از مسافران میکروسکوپی است. حفظ این مهاجمان کوچک و بالقوه مضر، مانند باکتری ها و سایر میکروارگانیسم های بالقوه خطرناک، از تعقیب انسان به فضا تقریباً غیرممکن است، اما آژانس فضایی اروپا در حال کار بر روی ایجاد فناوری است که می تواند آنها را در مسیر خود متوقف کند: فضاپیماهای خود تمیز شونده.
جوسلین بل برنل تپ اخترها را کشف کرد، اما شخص دیگری برنده جایزه نوبل شد
و همانطور که انسان ها به سمت اکتشاف فضایی بلندمدت کار می کنند، زیستگاه های فضایی بکر اهمیت بیشتری پیدا می کنند – به خصوص که شواهدی وجود دارد که اکوسیستم در حال حاضر به سرعت در حال تکامل است. Malgorzata Holynska، مهندس مواد و فرآیند ESA که به عنوان مسئول فنی این پروژه عمل می کند، می گوید: «میکروهای حمل شده از زمین به ایستگاه فضایی بین المللی در حال جهش هستند. “سویه هایی در حال تکامل هستند که به عوامل ضد میکروبی رایج مقاوم هستند.”
در چند سال گذشته، فوریت برای مبارزه با این سویه ها افزایش یافته است. از آنجایی که میکروب ها برای زنده ماندن در محیط خشن فضا سازگار می شوند، در نهایت می توانند فضانوردان و بقیه منظومه شمسی را آلوده کنند. در حالی که باکتری‌های یافت شده در ایستگاه فضایی بین‌المللی تاکنون در برابر آنتی‌بیوتیک‌ها بدخیم‌تر یا مقاوم‌تر نبوده‌اند، محققان نمی‌توانند بگویند که آیا تریلیون‌ها گونه از میکروارگانیسم‌ها در فضا رفتار مشابهی خواهند داشت یا خیر. میکروب هایی که به فضا سفر می کنند همچنین می توانند داخل فضاپیما و تجهیزات آن را از بین ببرند. آنها این کار را با ایجاد بیوفیلم، مجموعه ای از یک یا چند نوع باکتری که روی سطوح مختلف مانند دندان شما رشد می کنند، انجام می دهند. بیوفیلم ها می توانند فلزات و همچنین پلاستیک و لاستیک را از بین ببرند.
هولینسکا می‌گوید قبلاً موارد زیادی از فضانوردان گزارش شده است که فناوری‌های فضایی فرسوده از جمله اتصالات الکتریکی، تهویه مطبوع و بخش‌هایی از لباس‌های مورد استفاده در پیاده‌روی‌های فضایی را گزارش کرده‌اند. چنین تخریبی یک مشکل شایع در ایستگاه فضایی روسیه میر بود، جایی که کلنی‌های موجودات زنده در اطراف پنجره‌های لاستیکی، لوله‌های کابل، لباس‌های فضایی و دستگاه‌های ارتباطی رشد می‌کردند. اکنون، دانشمندان می دانند که این تجربیات منحصر به فضاپیمای از کار افتاده نیست. در سال 2019، محققان حتی متوجه شدند که کپک در حال رشد روی دیواره‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی می‌تواند به راحتی در اثر شلیک سطوح بسیار بالای تشعشع زنده بماند.
انواع رشد میکروبی با رنگ های مختلف روی پتری دیش
یک پتری دیش حاوی کلونی‌هایی از قارچ‌هایی است که از نمونه‌ای که در ایستگاه فضایی بین‌المللی در طی اولین پرواز از سه پرواز ردیابی میکروبی-1 ناسا جمع‌آوری شده بود، رشد کرده‌اند. NASA/JPL
اما یک راه حل بالقوه برای مبارزه با میکروب ها سطوح خود تمیز شونده هستند، موادی که با ترکیباتی پوشیده شده اند که به راحتی باکتری ها یا کثیفی ها را از بین می برند. ESA قصد دارد از اکسید تیتانیوم یا تیتانیا – ترکیبی که معمولاً در سطوح شیشه‌ای خود تمیز شونده و سطوح ضد میکروبی در بیمارستان‌ها استفاده می‌شود – به همراه پوشش‌های فوتواکتیو که در معرض طول موج‌های خاصی از نور قرار می‌گیرند، تغییرات شیمیایی ایجاد کنند.
این پوشش از طریق فرآیندی به نام اکسیداسیون فوتوکاتالیستی کار می کند. هنگامی که اکسید تیتانیوم در معرض نور فرابنفش قرار می گیرد، بخار آب موجود در هوا را تجزیه می کند و میکروب ها را اکسید می کند و به طور موثر غشاهای باکتریایی را که با آن تماس دارند حل می کند. این یک مزیت اضافی ایجاد می کند: مواد در از بین بردن سویه های میکروبی خاص انتخابی نیستند، به این معنی که احتمال کمی وجود دارد که این میکروب ها مقاومت باکتریایی ایجاد کنند.
تاکنون، این تیم با موفقیت این پوشش را روی سطوحی مانند شیشه، ویفر سیلیکونی، فویل آلومینیومی و دستمال کاغذی ساخته شده با موفقیت آزمایش کرده است. اما برای موثرتر کردن آنها، تیم Holynska می‌خواهد کارایی تیتانیا را با “دوپینگ” ترکیب یا تغییر ترکیبات آن برای گسترش اثرات ضد میکروبی آن در زیر نور معمولی افزایش دهد.
این دوپینگ به ویژه ضروری است زیرا ESA امیدوار است که پوشش‌های ضد میکروبی خود را بدون استفاده از نقره ایجاد کند، جزء معمولی تیتانیا که در زمین یافت می‌شود و برای انسان بی‌خطر است، اما یک فلز سنگین مرگبار در فضا شناور است.
هولینسکا می گوید: نشان داده شده است که فلزات سنگینی مانند نقره به داخل میعانات آب در ایستگاه فضایی بین المللی نشت می کنند. “برای اکتشاف طولانی مدت و به ویژه برای کاربردها در شرایط رطوبت بالا یا در لوله های آب [و] ظروف، این یک مسئله است.” او می گوید: از آنجایی که نقره در صورت بلعیده شدن تمایل به تجمع در بافت انسان دارد، می تواند باعث آسیب به اندام های داخلی مانند کلیه ها و کبد شود و باعث ایجاد تغییراتی در مورفولوژی خون شود. قرار گرفتن طولانی‌مدت در معرض خطری است که انسان نمی‌تواند آن را متحمل شود، زیرا قبلاً ثابت شده است که سفر فضایی سیستم ایمنی فضانوردان را تضعیف می‌کند.
در حال حاضر، پروژه Holynska تنها یکی از فناوری‌های ممکن است که به دنبال حل آلودگی‌های زیستی مختلف در ایستگاه فضایی است. تحقیقات آنها به طور خاص آزمایش فرانسوی ماتیس و مطالعه آلمانی Touching Surfaces را تحسین می کند که هر دوی آنها رشد باکتری را در ایستگاه بررسی می کنند.
