Udsat! Den internationale rumstation tester organismer, materialer i rummet

Rummet kan se tomt ud, men det indeholder ekstreme temperaturer, høje niveauer af baggrundsstråling, mikrometeoroider og solens ufiltrerede blænding. Derudover er materialer og udstyr på ydersiden af ​​Den Internationale Rumstation udsat for atomær oxygen (AO) og andre ladede partikler, når det kredser om Jorden i selve kanten af ​​vores atmosfære. Kun de hårdeste materialer, udstyr og organismer kan modstå dette barske miljø, og forskere, der udfører forskning i det kredsende laboratorium, har identificeret nogle af dem til en række potentielle anvendelser.

"Der er måder at teste de forskellige komponenter af rumeksponering individuelt på jorden, men den eneste måde at få den kombinerede effekt af dem alle på samme tid er på kredsløb," siger Mark Shumbera fra Aegis Aerospace, som ejer og driver MISSE Flight Facility (MISSE-FF), en platform for studier af rumeksponering på stationen. "Det er vigtigt, fordi kombinerede effekter kan være meget forskellige fra individuelle."

Missioner lanceres cirka hvert halve år til MISSE-FF, som er sponsoreret af ISS National Lab. Eksperimenter begyndte, da platformen blev installeret i 2018 og vil fortsætte i rumstationens levetid, siger Shumbera. Et tidligere MISSE-anlæg, der fungerede fra 2001 til 2016, var vært for de første stationsbaserede eksponeringseksperimenter.

Nogle af disse missioner hjælper forskere med at forstå, hvordan nye teknologier reagerer på rummiljøet. "Før du bruger en teknologi på en operationssatellit eller et køretøj, vil du have en vis tillid til, at den vil fungere, som du tror, ​​den vil i rummiljøet," siger han.

MISSE-FF har high-definition-kameraer, der med jævne mellemrum tager billeder af alle genstande på dets eksponeringsdæk og sensorer for at registrere miljøforhold såsom temperatur, stråling og UV- og AO-eksponering. Alle testartikler bringes også tilbage til jorden til analyse efter flyvningen.

NASA-forskere har fløjet adskillige missioner på MISSE-FF for at analysere virkningerne af atomart ilt og stråling på hundredvis af prøver og enheder.

MISSE-9 vurderede for eksempel, hvordan polymerer, kompositter og belægninger håndterede eksponering for rummet. Til denne og andre MISSE-missioner tester Kim de Groh, senior materialeforskningsingeniør ved NASAs Glenn Research Center i Cleveland, to primære miljøforringelseseffekter. Den første er, hvor hurtigt et materiale eroderer på grund af AO-interaktion. Hun måler tab af masse i rum-eksponerede materialer og bruger denne information til at beregne AO ​​erosion udbytteværdier. Disse værdier hjælper rumfartøjsdesignere med at bestemme, om specifikke materialer er egnede til brug, og hvor tykke disse materialer skal være.

Materialer, der bruges som rumfartøjsisolering, kan blive skøre i rummet på grund af stråling og temperaturcyklus i kredsløb. Denne skørhed kan skabe revner og forårsage problemer såsom overophedning af en rumfartøjskomponent. De Groh tester også holdbarheden af ​​forskellige materialer for at finde dem, der modstår at blive skøre.

"Den ideelle situation er faktisk at udsætte prøver for rummet, at opleve alle de barske miljøforhold på samme tid," siger de Groh.

EXPOSE-R-2-faciliteten fra ESA (European Space Agency) er en anden platform, der giver forskere mulighed for at teste prøver i rummet. ESA-undersøgelser, der har brugt anlægget, omfatter BOSS og BIOMEX, som udsatte biofilm, biomolekyler og ekstremofiler for rum- og Mars-lignende forhold. Ekstremofiler er organismer, der kan leve under forhold, der er utålelige eller endda dødelige for de fleste livsformer.

Øget autonomi er afgørende for fremtidige missioner, der rejser længere fra Jorden og ikke kan stole på genforsyningsmissioner. Mikroorganismer, der er tolerante over for ekstreme forhold, har potentielle anvendelser i livsstøttesystemer til sådanne missioner, ifølge Daniela Billi, en professor i biologiafdelingen ved universitetet i Rom Tor Vergata og en efterforsker for BOSS og BIOMEX. For eksempel kan cyanobakterier bruge tilgængelige ressourcer til at fikse kulstof (konvertere atmosfærisk kuldioxid til kulhydrater) og producere ilt.

Under eksponering på rumstationen modtog tørrede Chroococcidiopsis-celler en ioniserende strålingsdosis svarende til en tur til Mars. Deres svar antyder, at bakterierne kunne transporteres til planeten og rehydreres efter behov. De tørrede celler blev også blandet med en simulant af Mars regolit eller støv og modtog en UV-dosis svarende til ca. 4 timers eksponering på Mars overflade.

"Målet med denne undersøgelse var at verificere, om denne cyanobakterie kunne reparere DNA-skader akkumuleret under rejser til Mars og udsættelse for udæmpede Mars-forhold," siger Billi.

Nyligt offentliggjorte resultater tyder på, at de kan:DNA-sekventering af celler rehydreret efter eksponering viste ingen stigning i mutationshastighed sammenlignet med kontroller dyrket under jordforhold. Dette resultat øger potentialet for at bruge denne organisme til at anvende ressourcer, der er tilgængelige på stedet for at støtte menneskelige bosættelser.

En anden undersøgelse ved hjælp af EXPOSE-R-2-faciliteten fandt tegn på liv i melaninholdige svampe efter 16 måneders udsættelse for rummet. Svampemelaninpigment ser ud til at spille en rolle i cellulær modstand mod ekstreme forhold, herunder stråling, og kan have potentiale til brug som strålingsbeskyttelse på fremtidige dybe rummissioner. I eksperimentet reducerede et tyndt lag af en stamme af melaniseret svamp strålingsniveauet med næsten 2 % og potentielt så meget som 5 %.

Ud over svampe brugte forskere ESA-platformen til at udsætte hvilestadierne for omkring 40 arter af flercellede dyr og planter til rummet til EXPOSE-R IBMP-undersøgelsen. Resultaterne viste, at mange af disse organismer forblev levedygtige og endda fuldførte livscyklusser og reproduktion i flere generationer, hvilket tyder på, at fremtidige rejser til andre planeter kan tage jordiske livsformer til brug i økologiske livsunderstøttende systemer og til at skabe kunstige økosystemer.

Mens mennesker udforsker længere ud i rummet og bliver der længere, hjælper test udført på rumstationens eksponeringsplatforme med at sikre, at de materialer og systemer, de tager med, er klar til turen. + Udforsk yderligere

Forskere udvikler lægemidler til at muliggøre længere rummissioner