МКС відзначає 25 років досліджень срібла у космосі

Цього листопада виповнюється двадцять п'ять років безперервного перебування людини на борту Міжнародної космічної станції, яка стала трампліном для розвитку економіки низької навколоземної орбіти та наступних великих кроків НАСА у дослідженні космосу, включаючи пілотовані місії на Місяць та Марс. До початку відліку срібного двадцятип'ятиріччя орбітальної лабораторії варто згадати кілька наукових досліджень, пов'язаних зі сріблом, які просунули вперед дослідження та освоєння космосу.

Срібло використовується людством протягом століть для боротьби з інфекціями, і дослідники застосовують його унікальні властивості для пригнічення мікробного росту на борту космічної станції. З часом мікроби утворюють біоплівки — липкі спільноти, які можуть рости на поверхнях та викликати інфекції. У космосі біоплівки можуть стати стійкими до традиційних засобів очищення і можуть інфікувати системи очищення води, пошкодити обладнання та становити загрозу для здоров'я астронавтів.

Дослідження під назвою «Бактеріальна адгезія та корозія» вивчало бактеріальні гени, які сприяють утворенню біоплівок, та перевіряло, чи може дезінфікуючий засіб на основі срібла обмежити їх ріст. Цей експеримент допоміг зрозуміти механізми формування мікробних спільнот в умовах космосу та знайти ефективні способи їх контролю.

Інший експеримент зосередився на виробництві наночастинок срібла на борту космічної станції. Наночастинки срібла мають більше співвідношення поверхні до об'єму, що дозволяє іонам срібла контактувати з більшою кількістю мікробів, роблячи їх більш ефективним антимікробним інструментом для захисту екіпажу від потенційних інфекцій під час майбутніх космічних місій. Дослідження також оцінювало, чи є наночастинки срібла, вироблені в космосі, більш стабільними та однорідними за розміром та формою — характеристики, які можуть додатково підвищити їх ефективність.

Умови мікрогравітації створюють унікальне середовище для синтезу наноматеріалів. Відсутність гравітаційних сил дозволяє отримувати частинки з покращеними властивостями порівняно з тими, що виробляються на Землі. Це відкриває нові можливості для створення більш ефективних антимікробних засобів для використання як у космосі, так і на Землі.

Срібло є високопровідним дорогоцінним металом, який дуже пластичний, що робить його життєздатним варіантом для розумного одягу. Астронавти НАСА на борту орбітальної лабораторії тестували носимий моніторинговий жилет з датчиками, покритими сріблом, для реєстрації частоти серцевих скорочень, серцевої механіки та характеру дихання під час сну.

Цей розумний одяг є легким та більш комфортним, тому він не порушує якість сну. Зібрані дані надали цінну інформацію для покращення сну астронавтів у космосі. Використання срібних датчиків забезпечує високу точність вимірювань завдяки відмінним провідним властивостям металу, а також гарантує довговічність обладнання в умовах космічного середовища.

Моніторинг фізіологічних параметрів астронавтів є критично важливим для забезпечення їх здоров'я під час тривалих космічних місій. Розумний одяг з срібними компонентами може стати стандартним обладнанням для майбутніх експедицій до Місяця та Марса.

У мікрогравітації немає верху чи низу, а невагомість не дозволяє частинкам осідати, що впливає на фізичні та хімічні процеси. Дослідники використовують це унікальне середовище мікрогравітації для вирощування більших та більш однорідних кристалів, на які не впливає сила земного тяжіння або фізичні процеси, які розділяють суміші за щільністю.

Дослідження NanoRacks-COSMOS використовувало середовище на борту станції для вирощування та оцінки тривимірної структури кристалів нітрату срібла. Молекулярна структура цих досконалих кристалів нітрату срібла має застосування в нанотехнологіях, зокрема для створення срібних нанодротів для наноелектроніки.

Кристали, вирощені в умовах мікрогравітації, демонструють покращені властивості порівняно з земними аналогами. Вони мають більш правильну структуру, менше дефектів та кращі оптичні характеристики. Ці особливості роблять їх особливо цінними для високотехнологічних застосувань.

Срібні нанодроти, отримані з таких кристалів, можуть використовуватися в гнучкій електроніці, сонячних батареях, сенсорах та інших пристроях наступного покоління. Їх унікальні електричні та оптичні властивості відкривають нові можливості для мініатюризації електронних компонентів.

Дослідження срібла на Міжнародній космічній станції демонструють, як космічне середовище може бути використане для розробки нових матеріалів та технологій. Ці розробки мають потенціал для революційних змін як у космічній галузі, так і в земних застосуваннях, від медицини до електроніки.