Τέλος στα βρόμικα ρούχα στο διάστημα: Η νέα τεχνολογία που σκοτώνει τα βακτήρια χωρίς σταγόνα νερού

Καθώς οι μηχανικοί της SpaceX και της Blue Origin εργάζονται εντατικά για να προετοιμάσουν τα διαστημόπλοιά τους ενόψει της πρώτης προσελήνωσης μετά το 1972, δεκάδες επιστήμονες αναζητούν λύσεις στις πολυάριθμες τεχνολογικές προκλήσεις που θα αντιμετωπίσουν οι μελλοντικοί εξερευνητές του διαστήματος σε αποστολές μεγάλης διάρκειας στη Σελήνη και ακόμη πιο μακριά.

Μία από αυτές τις προκλήσεις αφορά τη διατήρηση της καθαριότητας των ρούχων και των χώρων διαβίωσης, χωρίς τη χρήση πολύτιμων πόρων όπως το νερό.

Μια ομάδα επιστημόνων παρουσίασε πρόσφατα μια μέθοδο καθαρισμού ρούχων στο διάστημα χωρίς νερό, αξιοποιώντας τεχνολογία ψυχρού πλάσματος που μπορεί να απολυμαίνει τα ενδύματα των αστροναυτών και τους χώρους διαβίωσης σε μελλοντικές βάσεις στη Σελήνη και τον Άρη.

Η πρόκληση της καθαριότητας στο διάστημα

Στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό (ISS), τα πληρώματα χρησιμοποιούν συσκευές ξηρής αναρρόφησης και χημικά μαντηλάκια επιφανειών για τον καθαρισμό των ρούχων τους. Ωστόσο, καμία από αυτές τις μεθόδους δεν θεωρείται ιδιαίτερα αποτελεσματική.

Ως αποτέλεσμα, οι αστροναύτες καταφεύγουν σε μια διαφορετική πρακτική: φορούν τα ίδια ρούχα για μεγάλα χρονικά διαστήματα και τα απορρίπτουν μόνο όταν πλέον είναι υπερβολικά λερωμένα. Η πρακτική αυτή δεν θεωρείται βιώσιμη για μακροχρόνιες αποστολές στη Σελήνη ή τον Άρη, όπου οι αποστολές ανεφοδιασμού θα είναι περιορισμένες.

Παράλληλα, το νερό αποτελεί εξαιρετικά πολύτιμο πόρο στο διάστημα, γεγονός που καθιστά το παραδοσιακό πλύσιμο μη πρακτική λύση, σύμφωνα με το interestingengineering. Η ομάδα που ανέπτυξε τη νέα τεχνολογία χωρίς νερό είχε επικεφαλής τον Γκέιμπ Ξου από το πανεπιστήμιο της Αλαμπάμα στο Χάντσβιλ, σε συνεργασία με τη μικροβιολόγο της NASA, Τσέλσι Κάσιλι. Οι ερευνητές κατασκεύασαν μια συμπαγή συσκευή που παράγει μια εξαιρετικά λεπτή δέσμη ψυχρού πλάσματος, ικανή να εξουδετερώνει βακτήρια που βρίσκονται πάνω σε υφάσματα.

Τα αποτελέσματα και η συσκευή απόδειξης της ιδέας παρουσιάστηκαν τον περασμένο μήνα στο Συνέδριο Επιστημών Αστροβιολογίας. Η συσκευή χρησιμοποιεί ηλεκτρική ενέργεια υψηλής τάσης για να ιονίσει ένα μείγμα ηλίου, αέρα και υδρατμών. Όταν το πλάσμα κατευθύνεται προς τα υφάσματα, δημιουργεί δραστικά είδη οξυγόνου, όπως το όζον. Οι ουσίες αυτές διεισδύουν στις ίνες των υφασμάτων και καταστρέφουν τους μικροοργανισμούς μέσω οξειδωτικού στρες.

Σε αντίθεση με το θερμό πλάσμα ή τις εφαρμογές ηλεκτροσυγκόλλησης, το συγκεκριμένο ψυχρό πλάσμα λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και δεν ενέχει κίνδυνο ούτε για τα υφάσματα ούτε για το ανθρώπινο δέρμα.

Τα αποτελέσματα των εργαστηριακών δοκιμών

Κατά τη διάρκεια των εργαστηριακών δοκιμών, οι επιστήμονες εφάρμοσαν τη δέσμη πλάσματος σε δείγματα του βακτηρίου Staphylococcus caprae, το οποίο έχει εντοπιστεί στο παρελθόν στον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η συσκευή μείωσε τις αποικίες βακτηριακών σπορίων σε βαμβακερά δείγματα από περίπου 250.000 ανά χιλιοστόλιτρο σε περίπου 60.000 ανά χιλιοστόλιτρο.

Σύμφωνα με τους ερευνητές, η τεχνική αποδείχθηκε πιο αποτελεσματική στην εξόντωση των βακτηρίων σε σύγκριση με τις υπάρχουσες μεθόδους που χρησιμοποιούνται σήμερα στον ISS. Αν και η μέθοδος δεν αφαιρεί απαραίτητα εμφανείς λεκέδες, εξουδετερώνει τα βακτήρια που θα μπορούσαν να προκαλέσουν ασθένειες στους αστροναύτες.

Σε συνέντευξή του στο LiveScience, ο Γκέιμπ Ξου εξήγησε ότι «υπάρχουν μικρόβια που είναι ανθεκτικά στην υπεριώδη ακτινοβολία, αλλά από όσα έχουμε διαπιστώσει στα πειράματά μας, δεν υπάρχει τίποτα που να είναι ανθεκτικό στο οξειδωτικό στρες, αν καταναλώσεις δηλητήριο, σε σκοτώνει».

Η σημασία για τις μελλοντικές διαστημικές αποστολές

Το σημερινό πρωτότυπο μπορεί να καθαρίζει μόνο μια μικρή περιοχή κάθε φορά, περίπου όσο το πλάτος ενός μολυβιού.

Οι ερευνητές σχεδιάζουν να αναπτύξουν μεγαλύτερες εκδόσεις της τεχνολογίας, μεταξύ των οποίων έναν θάλαμο πλάσματος που θα θυμίζει πλυντήριο ρούχων, καθώς και ένα συνδυασμένο σύστημα δέσμης πλάσματος και αναρρόφησης για τον καθαρισμό επιφανειών. Τα εργαλεία αυτά θα μπορούσαν επίσης να χρησιμοποιηθούν για την αποστείρωση διαστημικών στολών, εργαλείων και υφασμάτινου εξοπλισμού στους χώρους διαβίωσης.

Καθώς η NASA επιδιώκει να επεκτείνει την ανθρώπινη παρουσία στο διάστημα, ο έλεγχος των μικροβίων θεωρείται κρίσιμος για την υγεία και την επιβίωση των πληρωμάτων. Μικροί πληθυσμοί ανθρώπων που θα ζουν σε περιορισμένους χώρους θα είναι ιδιαίτερα ευάλωτοι σε βακτήρια και ασθένειες. Παρότι η αναρρόφηση απομακρύνει τη σκόνη, δεν εξαλείφει αποτελεσματικά τους βιολογικούς ρύπους, γεγονός που καθιστά το νέο σύστημα ιδιαίτερα χρήσιμο.

Παρά τις σημαντικές προοπτικές του, απαιτούνται επιπλέον δοκιμές ώστε να επιβεβαιωθεί η αποτελεσματικότητά του απέναντι σε ευρύτερο φάσμα μικροοργανισμών, καθώς και οι μακροπρόθεσμες επιπτώσεις του στην αντοχή των υφασμάτων.

Εφόσον η τεχνολογία αποδειχθεί επιτυχής, η απολύμανση μέσω πλάσματος θα μπορούσε να συμβάλει στη διατήρηση μόνιμης ανθρώπινης παρουσίας πέρα από τη Γη, μειώνοντας την κατανάλωση πόρων και τους κινδύνους μόλυνσης, ενώ παράλληλα θα επιτρέπει στους αστροναύτες να συνεχίσουν την εξερεύνηση του άγνωστου.