Maruz! Uluslararası Uzay İstasyonu organizmaları, uzaydaki malzemeleri test ediyor

Uzay boş görünebilir, ancak aşırı sıcaklıklar, yüksek düzeyde arka plan radyasyonu, mikrometeoroidler ve güneşin filtrelenmemiş parıltısını içerir. Ayrıca, Uluslararası Uzay İstasyonu’nun dışındaki malzeme ve ekipmanlar, atmosferimizin en ucunda Dünya’nın yörüngesinde dolanırken atomik oksijene (AO) ve diğer yüklü parçacıklara maruz kalır. Yalnızca en dayanıklı malzemeler, ekipman ve organizmalar bu zorlu ortama dayanabilir ve yörüngedeki laboratuvar üzerinde araştırma yapan bilim adamları, bunlardan bazılarını çeşitli potansiyel kullanımlar için tanımladılar.

Aegis Aerospace’in sahibi ve işletmecisi Mark Shumbera, “Uzaya maruz kalmanın çeşitli bileşenlerini yerde tek tek test etmenin yolları var, ancak hepsinin aynı anda birleşik etkisini elde etmenin tek yolu yörüngede” diyor. MISSE Uçuş Tesisi (MISSE-FF), istasyonda uzaya maruz kalma çalışmaları için bir platform. “Bu önemli çünkü birleşik etkiler bireysel olanlardan çok farklı olabilir.”

ISS Ulusal Laboratuvarı tarafından desteklenen MISSE-FF’ye yaklaşık altı ayda bir misyonlar başlatılır. Shumbera, deneylerin 2018 yılında platformun kurulmasıyla başladığını ve uzay istasyonunun ömrü boyunca devam edeceğini söylüyor. 2001’den 2016’ya kadar faaliyet gösteren önceki bir MISSE tesisi, ilk istasyon bazlı maruz kalma deneylerine ev sahipliği yaptı.

Bu misyonlardan bazıları, araştırmacıların yeni teknolojilerin uzay ortamına nasıl tepki verdiğini anlamalarına yardımcı oluyor. “Bir teknolojiyi operasyonel bir uydu veya araçta kullanmadan önce, uzay ortamında düşündüğünüz şekilde çalışacağından emin olmak istersiniz” diyor.

MISSE-FF, sıcaklık, radyasyon ve UV ve AO’ya maruz kalma gibi çevresel koşulları kaydetmek için pozlama platformlarındaki ve sensörlerindeki tüm öğelerin periyodik fotoğraflarını çeken yüksek çözünürlüklü kameralara sahiptir. Tüm test makaleleri, uçuş sonrası analiz için de yere geri getirilir.

NASA bilim adamları, atomik oksijen ve radyasyonun yüzlerce numune ve cihaz üzerindeki etkilerini analiz etmek için MISSE-FF’de birden fazla görev yaptı.

Örneğin MISSE-9, polimerlerin, kompozitlerin ve kaplamaların uzaya maruz kalmayı nasıl ele aldığını değerlendirdi. Bu ve diğer MISSE görevleri için, NASA’nın Cleveland’daki Glenn Araştırma Merkezi’nde kıdemli malzeme araştırma mühendisi olan Kim de Groh, iki temel çevresel bozulma etkisini test ediyor. Birincisi, AO etkileşimi nedeniyle bir malzemenin ne kadar hızlı aşındığıdır. Uzaya maruz kalan malzemelerdeki kütle kaybını ölçer ve bu bilgiyi AO erozyon verim değerlerini hesaplamak için kullanır. Bu değerler, uzay aracı tasarımcılarının belirli malzemelerin kullanıma uygun olup olmadığını ve bu malzemelerin ne kadar kalın olması gerektiğini belirlemesine yardımcı olur.

Uzay aracı yalıtımı olarak kullanılan malzemeler, yörüngedeki radyasyon ve sıcaklık döngüsü nedeniyle uzayda kırılgan hale gelebilir. Bu gevreklik çatlaklar oluşturabilir ve bir uzay aracı bileşeninin aşırı ısınması gibi sorunlara neden olabilir. De Groh, kırılgan hale gelmeye direnenleri bulmak için farklı malzemelerin dayanıklılığını da test eder.

De Groh, “İdeal durum, örnekleri gerçekten uzaya maruz bırakmak, tüm zorlu çevre koşullarını aynı anda yaşamaktır” diyor.

ESA’nın (Avrupa Uzay Ajansı) EXPOSE-R-2 tesisi, bilim insanlarına uzayda örnekleri test etme fırsatı sunan başka bir platformdur. Tesisi kullanan ESA araştırmaları, biyofilmleri, biyomolekülleri ve ekstremofilleri uzaya ve Mars benzeri koşullara maruz bırakan BOSS ve BIOMEX’i içeriyor. Ekstremofiller, çoğu yaşam formu için dayanılmaz ve hatta ölümcül koşullarda yaşayabilen organizmalardır.

Artan özerklik, Dünya’dan daha uzağa seyahat eden ve ikmal görevlerine güvenemeyen gelecekteki görevler için kritik öneme sahiptir. Roma Tor Vergata Üniversitesi biyoloji bölümünde profesör ve BOSS ve BIOMEX araştırmacısı Daniela Billi’ye göre, aşırı koşullara toleranslı olan mikroorganizmaların bu tür görevler için yaşam destek sistemlerinde potansiyel kullanımları vardır. Örneğin, siyanobakteriler karbonu sabitlemek (atmosferik karbondioksiti karbonhidratlara dönüştürmek) ve oksijen üretmek için mevcut kaynakları kullanabilir.

Uzay istasyonunda maruz kalma sırasında, kurutulmuş Chroococcidiopsis hücreleri, Mars’a yapılan bir yolculuğa eşdeğer bir iyonlaştırıcı radyasyon dozu aldı. Yanıtları, bakterilerin gezegene taşınabileceğini ve talep üzerine yeniden sulandırılabileceğini gösteriyor. Kurutulmuş hücreler ayrıca bir Mars regoliti veya tozunun bir benzeri ile karıştırıldı ve Mars yüzeyinde yaklaşık 4 saat maruz kalmaya karşılık gelen bir UV dozu aldı.

Billi, “Bu çalışmanın amacı, bu siyanobakterinin Mars’a seyahat ve zayıflatılmamış Mars koşullarına maruz kalma sırasında biriken DNA hasarını onarıp onaramayacağını doğrulamaktı” diyor.

Son yayınlanan Sonuçlar Yapabileceklerini öne sürüyorlar: Maruz kaldıktan sonra rehidre edilen hücrelerin DNA dizilimi, Dünya koşulları altında yetiştirilen kontrollere kıyasla mutasyon oranında herhangi bir artış göstermedi. Bu sonuç, insan yerleşimlerini desteklemek için sahada mevcut kaynakları kullanmak için bu organizmayı kullanma potansiyelini arttırır.

EXPOSE-R-2 tesisini kullanan başka bir araştırma bulundu Uzaya 16 ay maruz kaldıktan sonra melanin içeren mantarlarda yaşam belirtileri. Mantar melanin pigmenti, radyasyon da dahil olmak üzere aşırı koşullara karşı hücresel dirençte rol oynuyor gibi görünüyor ve gelecekteki derin uzay görevlerinde radyasyondan korunma olarak kullanım potansiyeline sahip olabilir. Deneyde, bir melanize mantar türünün ince bir tabakası, radyasyon seviyelerini neredeyse %2 ve potansiyel olarak %5’e kadar azalttı.

Araştırmacılar, mantarlara ek olarak, EXPOSE-R IBMP araştırması için 40 kadar çok hücreli hayvan ve bitki türünün dinlenme aşamalarını uzaya maruz bırakmak için ESA platformunu kullandılar. Sonuçlar gösterdi Bu organizmaların birçoğunun birkaç nesil boyunca yaşayabilir ve hatta yaşam döngülerini ve üremelerini tamamlamış olması, diğer gezegenlere yapılacak gelecekteki yolculukların, ekolojik yaşam destek sistemlerinde kullanılmak ve yapay ekosistemler oluşturmak için karasal yaşam formlarını da beraberinde getirebileceğini düşündürmektedir.

İnsanlar uzayda daha uzağı keşfedip orada daha uzun süre kaldıkça, uzay istasyonunun maruz kalma platformlarında gerçekleştirilen testler, yanlarına aldıkları malzemelerin ve sistemlerin yolculuk için hazır olduğundan emin olmaya yardımcı olur.