Długoterminowe misje kosmiczne na Księżyc czy Marsa to nie tylko wyzwania inżynieryjne związane z budową rakiet i habitatów. To także codzienne problemy, takie jak… pranie. Okazuje się, że utrzymanie higieny w warunkach innych niż ziemskich, tam gdzie woda jest na wagę złota, stanowi jedno z kluczowych wyzwań dla zdrowia astronautów i sukcesu misji. Teraz, naukowcy zaprezentowali przełomowe rozwiązanie: bezwodne „pranie” za pomocą kontrolowanych strumieni plazmy.
Wydawać by się mogło, że pranie w kosmosie to drobiazg, jednak w rzeczywistości odgrywa ono fundamentalną rolę. Na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (ISS) astronauci noszą ubrania, aż staną się zbyt brudne, a następnie wyrzucają je jako odpady, które spalają się w atmosferze Ziemi podczas powrotu. Ten model, zależny od regularnych dostaw, jest niemożliwy do utrzymania w trakcie długich misji księżycowych czy marsjańskich. Co więcej, mimo rygorystycznych protokołów czyszczenia, próbki z ISS – z miejsc takich jak poręcze czy otwory wentylacyjne – ujawniły gęste populacje drobnoustrojów na pozornie nieskazitelnie czystych powierzchniach.
Koce, poduszki, a nawet sofy w przyszłych habitatach mogą szybko stać się wylęgarnią mikroorganizmów, które człowiek nieustannie przenosi i rozsiewa po całym swoim otoczeniu. Choć większość z nich jest nieszkodliwa, a nawet korzystna, badania sugerują, że w warunkach mikrograwitacji niektóre szczepy adaptują się do stresu lotu kosmicznego, potencjalnie stając się bardziej chorobotwórcze, a nawet mogą uszkadzać systemy statków kosmicznych poprzez korozję metali. Dezynfekcja tych „miękkich” materiałów, które trudno prać bez wody, to ogromne wyzwanie.
„Masz kanapę, na której dzień w dzień siedzi sześciu astronautów. Jak utrzymać jej sterylność, aby astronauci nie wymieniali się bezustannie zarazkami?” – zastanawia się Gabe Xu, profesor z University of Alabama, który kierował eksperymentem laboratoryjnym. „To poważny problem, z którym trzeba będzie się zmierzyć”.
Plazmowy piorun na ratunek
Wiele powszechnie stosowanych na Ziemi środków dezynfekujących, takich jak lizol, jest nieodpowiednich do użytku w przestrzeni kosmicznej. Krople unoszące się w powietrzu i opary chemiczne mogłyby utrzymywać się w zamkniętych siedliskach, stwarzając zagrożenie dla zdrowia załogi. Właśnie dlatego zespół profesora Xu wraz z mikrobiolog Chelsi Cassilly, inżynierem ds. ochrony planetarnej w NASA, postanowił zbadać plazmę – zjonizowany gaz – jako potencjalne rozwiązanie.
W ramach eksperymentu naukowcy pocięli zwykłą bawełnianą koszulkę na małe próbki. Następnie skażono je bakterią Staphylococcus caprae, powszechnym mikroorganizmem skóry, który wykryto również na pokładzie ISS. Używając urządzenia wielkości telefonu komórkowego, zespół potraktował próbki cienkim jak ołówek, jasnofioletowym strumieniem zjonizowanego gazu, czyli plazmy.
Wyniki okazały się obiecujące: technika ta zabijała bakterie skuteczniej niż metody stosowane obecnie na ISS, w tym odkurzanie na sucho i chemiczne chusteczki do dezynfekcji powierzchni. Działanie plazmy polega na generowaniu wysoce reaktywnych form tlenu i azotu, które wnikają we włókna tkaniny i niszczą błony komórkowe bakterii poprzez stres oksydacyjny. Co ważne, testy trwające od 30 sekund do pięciu minut nie wykazały żadnych zauważalnych uszkodzeń włókien tkaniny.
„To nie usunie plam z kawy z koszulki,” przyznaje Xu, „ale usunie rzeczy, które mogą doprowadzić do choroby.”
Przyszłość kosmicznej higieny
Kluczową innowacją tej techniki jest jej prostota: wymaga jedynie energii elektrycznej i gazu roboczego, eliminując potrzebę stosowania systemów czyszczenia zużywających wodę. Zespół kontynuuje prace, rozszerzając badania na inne gatunki drobnoustrojów znanych z występowania w środowiskach ludzkich i na pokładach statków kosmicznych. „Skupiamy się na rzeczach, o których wiemy, że tam istnieją, lub które ludzie wytwarzają w ciągu dnia, ponieważ to one najprawdopodobniej znajdą się w kosmicznym habitacie” – dodaje Xu.
Docelowo naukowcy przewidują skalowanie tej technologii do postaci ręcznego urządzenia, które astronauci mogliby wykorzystywać do rutynowego utrzymania czystości na pokładach statków kosmicznych i w przyszłych habitatach. Wstępne wyniki zostały zaprezentowane na Konferencji Nauk Astrobiologicznych w Madison. To bez wątpienia przełom, na który czekaliśmy, otwierający nowe perspektywy dla bezpiecznej i komfortowej eksploracji kosmosu.