ایستگاه فضایی را چگونه تمیز می‌کنند؟

ایستگاه فضایی روسی میر، تا سال ۱۹۹۸، وقتی دوازده سال در مدار زمین سپری کرده بود کم کم داشت آثار کهنگی را نشان می‌داد. قطعی‌های برق بیشتر شده بود، کامپیوتر‌ها غیرقابل اعتماد شده بودند و سیستم کنترل تهویه نشتی داشت.

اما وقتی که کارکنان ایستگاه فضایی مطالعه‌ای را شروع کردند تا نوع میکروب‌هایی را که محیط زندگی را با آن‌ها شریک بودند ارزیابی کنند، حتی خودشان هم از یافته‌ها غافلگیر شدند.

با باز کردن دریچه بازرسی بخش تاسیسات، تعداد زیادی گویچه آب گل‌آلود پیدا کردند که هر کدام به اندازه یک توپ فوتبال بودند. بررسی‌های بعدی نشان داد که آن آب مملو از باکتری، قارچ و کنه است.

حتی نگران‌کننده‌تر از این مورد، توده ارگانیسم‌هایی بود که به جداره‌های لاستیکی اطراف پنجره‌های ایستگاه فضایی حمله کرده بودند و همین‌طور حشره‌هایی که اسید دفع می‌کردند و آرام آرام کابل‌های الکتریکی را می‌خوردند.

هر کدام از قطعات ایستگاه فضایی میر قبل از پرتاب از زمین تقریبا دست نخورده بودند و در اتاق‌هایی تمیز به دست مهندس‌هایی نصب شده بودند که ماسک و لباس محافظ به تن داشتند.

تمام موجودات زنده ناخواسته که در ایستگاه فضایی زندگی می‌کردند به همراه گروه چندملیتی از زنان و مردانی به ایستگاه فضایی راه یافته بودند که بعدتر ساکن این آزمایشگاه فضایی شدند.

ما زندگی و بدنمان را با میکروب‌ها به اشتراک می‌گذاریم. از باکتری‌هایی که در معده ما زندگی می‌کنند تا موجودات میکروسکوپی که از پوست مرده ما تغذیه می‌کنند، تقریبا بیش از نیمی از سلول‌های بدن ما سلول‌های انسان نیستند.

بیشتر این میکروب‌ها نه تنها بی‌ضرر بلکه برای ما ضروری هستند؛ مثلا ما را قادر به هضم غذا یا دفع بیماری می‌کنند. هر جا که می‌رویم میکروبیوم - یا همان مجموعه میکروب‌هایی که با ما زندگی می‌کنند- را با خودمان می‌بریم که درست مانند انسان یاد می‌گیرد با زندگی در فضا هم سازگار شود.

کریستین مویسل آیشینگر می‌گوید که "فضا یک محیط بسیار پراسترس است و این فقط مختص انسان نیست. "او که مدیریت یک تحقیق تازه آژانس فضایی اروپایی را بر روی میکروبیوم ایستگاه فضایی بین‌المللی با استفاده از نمونه‌های جمع‌آوری شده از فضانوردان این ایستگاه بر عهده داشته است می‌گوید: "پرتاب فضایی منجر به استرس در خدمه ایستگاه فضایی می‌شود و ما می‌خواستیم بدانیم آیا میکروب‌ها هم تحت تاثیر این فشار قرار می‌گیرند و به شکل بدی واکنش نشان می‌دهند یا نه. "

تحقیق مویسل آیشینگر درست به موقع انجام می‌شود. ایستگاه فضایی بین‌المللی در نوامبر امسال ۲۰ سال پیاپی خواهد بود که دارای سرنشین بوده است. درست وقتی که دنیا با شیوع جهانی ویروس کووید ۱۹ دست و پنجه نرم می‌کند، این تحقیق سوال جالبی را مطرح کرده است. چگونه می‌شود ایستگاه فضایی را خالی از موجودات زنده آسیب‌زا نگه داشت؟

پس از تجربه ایستگاه فضایی میر، زیست‌شناسان نگران این بودند که چه موجودات دیگری ممکن است در ایستگاه فضایی باشند، به خصوص میکروب‌هایی که ممکن است ایستگاه یا بدتر از آن فضانوردان را در خطر قرار دهند.

مویسل آیشینگر از دانشگاه علوم پزشکی گراتس در اتریش می‌گوید: "ما انتظار داشتیم که تفاوت‌هایی در آرایش ژنتیکی یا ترکیب مجموعه میکروبی، به دنبال سازگاری‌هایی که با محیط جدید پیدا کرده‌اند، مشاهده کنیم. "

در ایستگاه فضایی هر چیزی که بسته نشده باشد معلق می‌شود و به سمت فیلتر‌های تهویه کشیده می‌شود

پژوهشگران دریافتند که ایستگاه فضایی بین‌المللی جمعیت باثباتی از ۵۵ نوع مختلف میکروارگانیسم را پرورش داده است. اما با وجود نبودن جاذبه، این مجموعه از باکتری‌ها، قارچ‌ها، کپک‌ها، تک‌یاخته‌ها و ویروس‌ها به خوبی با محیط اطراف خود سازگار شده‌اند.

مویسل آیشینگر می‌گوید: "آن‌ها در مقابل آنتی‌بیوتیک‌ها مقاوم‌تر نشده بودند و ویژگی‌های خطرناک دیگری نیز برای انسان نداشتند. اما دریافتیم که با همه سطوح فلزی سازگار شده بودند. "

این میکروب‌های فلزخوار با نام تکنوفیل یا همان تکنولوژی‌دوست شناخته می‌شوند و درست مانند وضعیتی که برای ایستگاه فضایی میر ایجاد شده بود، این میکروب‌ها می‌توانند خطر درازمدت برای سیستم‌های ایستگاه فضایی بین‌المللی داشته باشند. به گفته مویسل‌آیشینگر این مسئله "در درازمدت می‌تواند منجر به مشکلاتی در مدیریت درست و ایمن ایستگاه فضایی شود. "

این برعهده خدمه ایستگاه فضایی است تا کمک کنند که جمعیت میکروبیوم تحت کنترل درآید. برای فضانوردان برنامه‌ای هفتگی تنظیم شده تا تمام سطوح را با دستمال مرطوب ضد میکروب تمیز کنند و خرده زباله‌های باقیمانده را با جاروبرقی جمع کنند. این کار اضافه بر تمیزکاری‌های روزمره برای تمیز نگه داشتن آشپزخانه یا مثلا تمیز کردن مرتب وسایل ورزشی است.

کریستوف لاسو، مدیر پژوهش‌های مرتبط با سیستم‌های حیاتی در آژانس فضایی اروپایی می‌گوید: "ما برای انجام تمیزکاری تا حدی به فضانوردان تکیه می‌کنیم، اما همچنین به تکنولوژی هم برای فیلتر کردن هوا و تمیز نگه داشتن آب متکی هستیم. ٬٬

درس‌های آموخته شده از ایستگاه فضایی میر برای طراحی و اداره ایستگاه فضایی بین‌المللی به کار گرفته شده است. محیط این ایستگاه خشک‌تر است (برای اینکه حیات عاشق آب است) و هوای ایستگاه بیشتر جابه‌جا می‌شود، یعنی جریان همیشگی باد ملایم هر گرد و غباری را به سمت فیلتر تهویه می‌راند.

لاسو می‌گوید: "تفاوت عمده ایستگاه فضایی با خانه آن است که گرد و غبار جایی نمی‌نشیند، بلکه در هواکش‌ها جمع می‌شود. حتی هر جسم دیگری مثل مداد یا عینک هم به سمت فیلتر‌های تهویه کشیده می‌شود. "در واقع، هر چیزی که به دیوار‌ها متصل نباشد تمایل به جابه‌جایی دارد.

ایستگاه فضایی بین‌المللی احتمالا گران‌ترین سازه‌ای است که به دست بشر ساخته شده، اما درست مانند خانه باید آن را جارو کرد

تجربه ایستگاه فضایی بین‌المللی نشان داده است که انسان‌ها می‌توانند با میکروبیوم خود همراه کمترین آثار بد زندگی کنند. دانشمندان حالا به دنبال پاسخ این سوال هستند که اگر ایمنی نسبی مدار نزدیک زمین را ترک کنیم و به ماه یا مریخ سفر کنیم چه روی خواهد داد؟

به گفته لاسو "ایستگاه فضایی بین‌المللی اکنون در زیر کمربند تشعشعی وان آلن قرار دارد، بنابراین کمتر در معرض تشعشع است. اما وقتی که از کمربند وان آلن بالاتر برویم تشعشعات قوی‌تر خواهد شد و شاید تکامل میکروارگانیسم‌ها]از طریق جهش ژنتیکی سریع‌تر شود. "

ناسا در حال ساخت ایستگاه فضایی بعدی است؛ آزمایشگاهی فضایی به نام گیت‌وی (Gateway) که در مدار ماه قرار خواهد گرفت و فضانوردان هفته‌ها در آن زندگی خواهند کرد. اما پس از آن برای ماه‌ها آن را خالی خواهند گذاشت.

کریستوف لاسو می‌گوید: "ما باید مطمئن باشیم که وقتی فضانوردان ایستگاه را ترک می‌کنند و باز می‌گردند، شرایط رشد میکروبی را باقی نمی‌گذارند چرا که می‌تواند مسئله‌ای جدی باشد. "

همچنین تلاش پژوهشگران در راستای فهمیدن آن است که چه رخ می‌دهد اگر در اولین سفر انسان به سطح مریخ میکروبیوم خود را همراهمان ببریم.

هر چیزی که در حال حاضر به سیاره سرخ می‌فرستیم به طور وسواس‌گونه‌ای تمیز است. برای مثال، قطعات آخرین مریخ‌نورد آژانس فضایی اروپایی در یکی از تمیزترین اتاق‌های بریتانیا به دست مهندس‌هایی نصب شده است که زیرپوش مخصوص، تن‌پوش کامل تمام بدن، ماسک صورت و دستکش داشتند.

مریخ‌نورد اگزو هم برای پرتاب در پایان سال جاری طراحی شده تا به دنبال نشانه‌های گذشته یا کنونی حیات در مریخ بگردد؛ بنابراین مهم است که به هیچ نوعی از حیات زمینی آلوده نباشد.

اما وقتی انسان به مریخ برود، هر کاری هم که بکند تمیز نخواهد بود. زدودن ردپای همه حیات میکروبی از بدن فضانوردان غیرممکن و احتمالا مرگبار است. پس چطور می‌توانیم از آلوده کردن یک محیط پاکسازی شده جلوگیری کنیم یا چگونه موجوداتی را که با خودمان از زمین به همراه برده‌ایم با حیات مریخی اشتباه نگیریم؟

گرهارد کمینک، مامور محافظت سیاره‌ای آژانس فضایی اروپایی می‌گوید: "بله ما تعداد زیادی میکروب در بدنمان داریم، اما قرار نیست که با بدن برهنه بر سطح مریخ بگردیم. فضانوردان برای زنده ماندن خودشان و آلوده نکردن محیط لباس فضایی به تن خواهند داشت. "

قطعات مریخ‌نورد‌هایی مانند کیوریسیتی در اتاق‌هایی تمیز نصب شده‌اند تا سطح مریخ را با میکروب‌های زمین آلوده نکنند

بنابراین چالش آن است که میکروب‌های انسانی که در سطح خارجی لباس فضایی هستند، محیط مریخ را آلوده نکنند. با این حال نگرانی مهمتر، مسئله بازگرداندن هرگونه میکروب مریخی به زمین است. در حال حاضر ماموریتی برای بازگرداندن خاک و سنگ مریخ در مرحله آماده‌سازی است و امکان دارد که نمونه‌های برگشتی حاوی نشانه‌های حیات باشند.

اگر سینما و ادبیات علمی‌تخیلی چیزی به ما آموخته باشد، احتیاط در مورد بازگرداندن موجودات ریز فضایی است که زمین را آلوده می‌کنند. در حالی که آخرین پژوهش‌ها نشان می‌دهند هیچ چیز خطرناکی در ایستگاه فضایی بین‌المللی رشد و نمو نکرده است، فهمیدن تکامل میکروبیوم در ایستگاه فضایی کمک خواهد کرد تا از ایمنی اولین فضانوردانی که از مریخ باز می‌گردند مطمئن شویم.

کمینک می‌گوید: "وقتی فضانوردان از مریخ بازگردند، اگر چیزی در میکروبیوم آن‌ها مشاهده کنیم می‌توانیم ارزیابی کنیم که آیا از سوی حیات احتمالی در مریخ وارد میکروبیوم شده است یا اینکه قبل از سفر فضایی انسان هم آن را مشاهده کرده‌ایم. "

در این حین، میکروبیولوژیست‌ها در انتظار چیز دیگری هستند؛ ۹۶ کیسه زباله انسانی که پنجاه سال پیش فضانوردان آپولو بر روی ماه جا گذاشته‌اند. وقتی انسان در طول دهه آینده به ماه بازگردد، ناسا امیدوار است که بخشی از آن کیسه‌ها را بازیابی کند تا بفهمد آیا باکتری‌ها هنوز زنده هستند یا نه. اگر زنده باشند، گام کوچک دیگری در راستای فهم ما از میکروبیوم انسانی برداشته خواهد شد.