ХЬЮСТОН (PR НАСА) — Космос может выглядеть пустым, но он содержит экстремальные температуры, высокий уровень фонового излучения, микрометеороиды и нефильтрованные блики Солнца. Кроме того, материалы и оборудование за пределами Международная космическая станция подвергаются воздействию атомарного кислорода (АО) и других заряженных частиц, когда он вращается вокруг Земли на самом краю нашей атмосферы. Только самые прочные материалы, оборудование и организмы могут выдержать эту суровую среду, и ученые, проводящие исследования в орбитальной лаборатории, определили некоторые из них для различных потенциальных применений.
«Есть способы проверить различные компоненты космического воздействия по отдельности на земле, но единственный способ получить совокупный эффект от всех из них одновременно — это на орбите», — говорит Марк Шумбера из Aegis Aerospace, которая владеет и управляет в Лётный комплекс MISSE (MISSE-FF), платформа для изучения космического облучения на станции. «Это важно, потому что комбинированные эффекты могут сильно отличаться от индивидуальных».
Миссии запускаются примерно каждые шесть месяцев на MISSE-FF, который спонсируется Национальная лаборатория МКС. По словам Шумбера, эксперименты начались, когда платформа была установлена в 2018 году, и будут продолжаться в течение всего срока службы космической станции. На предыдущем объекте MISSE, работавшем с 2001 по 2016 год, проводились первые эксперименты по облучению на станции.
Некоторые из этих миссий помогают исследователям понять, как новые технологии реагируют на космическую среду. «Прежде чем использовать технологию на действующем спутнике или транспортном средстве, вы должны быть уверены, что она будет работать так, как вы думаете, в космической среде», — говорит он.
MISSE-FF имеет камеры высокого разрешения, которые периодически делают фотографии всех предметов на своих экспозиционных платформах, и датчики для регистрации условий окружающей среды, таких как температура, радиация, УФ-излучение и воздействие АО. Все тестовые изделия также возвращаются на землю для послеполетного анализа.
Ученые НАСА выполнили несколько миссий MISSE-FF для анализа воздействия атомарного кислорода и радиации на сотни образцов и устройств.
МИСС-9Например, оценил как полимеры, композиты и покрытия справляются с воздействием космоса. Для этой и других миссий MISSE Ким де Грох, старший инженер-исследователь материалов в Исследовательском центре Гленна НАСА в Кливленде, тестирует два основных эффекта деградации окружающей среды. Во-первых, насколько быстро материал разрушается из-за АО-взаимодействия. Она измеряет потерю массы в материалах, подвергающихся воздействию космоса, и использует эту информацию для расчета значений предела текучести при эрозии АО. Эти значения помогают разработчикам космических аппаратов определить, подходят ли конкретные материалы для использования и какой толщины они должны быть.
Материалы, используемые для изоляции космических аппаратов, могут стать хрупкими в космосе из-за радиации и циклических перепадов температур на орбите. Это охрупчивание может создавать трещины и вызывать такие проблемы, как перегрев компонентов космического корабля. Де Гро также проверяет прочность различных материалов, чтобы найти те из них, которые не становятся хрупкими.
«Идеальная ситуация — фактически отправить образцы в космос, чтобы одновременно испытать все суровые условия окружающей среды», — говорит де Грох.
ЭКСПОЗ-Р-2 объект от ESA (Европейского космического агентства) — еще одна платформа, которая предлагает ученым возможность тестировать образцы в космосе. Исследования ЕКА, в которых использовалась установка, включают БОСС а также БИОМЭКС, который подвергал биопленки, биомолекулы и экстремофилы воздействию космических и марсианских условий. Экстремофилы — это организмы, способные жить в условиях, невыносимых или даже смертельных для большинства форм жизни.
Повышение автономии имеет решающее значение для будущих миссий, которые удаляются от Земли и не могут полагаться на миссии по пополнению запасов. По словам Даниэлы Билли, профессора кафедры биологии Римского университета Тор Вергата и исследователя BOSS и BIOMEX, микроорганизмы, устойчивые к экстремальным условиям, потенциально могут использоваться в системах жизнеобеспечения для таких миссий. Например, цианобактерии могут использовать имеющиеся ресурсы для фиксации углерода (превращать атмосферный углекислый газ в углеводы) и производить кислород.
Во время пребывания на космической станции высушенный Хрококцидиопсис клетки получили дозу ионизирующего излучения, эквивалентную полету на Марс. Их ответ предполагает, что бактерии могут быть доставлены на планету и регидратированы по требованию. Высушенные клетки также смешивали с имитацией марсианского реголита или пыли и получали дозу УФ, соответствующую примерно 4 часам воздействия на марсианской поверхности.
«Цель этого исследования состояла в том, чтобы проверить, может ли эта цианобактерия восстанавливать повреждения ДНК, накопленные во время путешествия на Марс и пребывания в неаттенюированных марсианских условиях», — говорит Билли.
Недавно опубликовано полученные результаты предполагают, что могут: секвенирование ДНК клеток, регидратированных после воздействия, не показало увеличения скорости мутаций по сравнению с контрольной группой, выращенной в земных условиях. Этот результат увеличивает потенциал использования этого организма для использования ресурсов, имеющихся на месте, для поддержки населенных пунктов.
Еще одно исследование с использованием установки EXPOSE-R-2. найденный признаков жизни меланинсодержащих грибов после 16 месяцев пребывания в космосе. Грибковый пигмент меланин, по-видимому, играет роль в устойчивости клеток к экстремальным условиям, включая радиацию, и может иметь потенциал для использования в качестве защиты от радиации в будущих миссиях в дальний космос. В ходе эксперимента тонкий слой одного штамма меланизированного грибка снижал уровень радиации почти на 2%, а потенциально и на 5%.
Помимо грибов, исследователи использовали платформу ЕКА, чтобы вывести в космос покоящиеся стадии около 40 видов многоклеточных животных и растений. ЭКСПОЗ-Р ИМБП изучение. Полученные результаты показал что многие из этих организмов оставались жизнеспособными и даже завершили жизненные циклы и размножение в течение нескольких поколений, предполагая, что будущие путешествия на другие планеты могут взять с собой земные формы жизни для использования в экологических системах жизнеобеспечения и для создания искусственных экосистем.
По мере того, как люди исследуют космос и остаются там дольше, тесты, проводимые на экспозиционных платформах космической станции, помогают убедиться, что материалы и системы, которые они берут с собой, готовы к полету.
Чтобы быть в курсе ежедневных обновлений, подписывайтесь на @ISS_Research, Новости исследований и технологий космической станции или же наш фейсбук. Чтобы увидеть, как космическая станция пролетает над вашим городом, посмотрите Найди станцию.
Мелисса Гаскилл
Исследовательский офис программы Международной космической станции
Космический центр Джонсона
