Учёные разработали плазменный пистолет для «стирки» одежды в космосе без единой капли воды

Как сообщает издание New Scientist, уникальную технологию разработали Гейб Сюй из Университета Алабамы в Гантсвилле и Челси Кассилли из Центра космических полетов имени Маршалла NASA в Алабаме. Результаты исследования ученые представили на Конференции по астробиологическим наукам в Висконсине.

Смотрите также Сколько на самом деле стоит астероид Психея, к которому человечество запустило космический аппарат

Как работает космический "пистолет для стирки"?

Жизнь на борту Международной космической станции (МКС) имеет свои специфические вызовы, и один из них – это гардероб. Поскольку классическая стирка в невесомости невозможна, астронавтам приходится носить одну и ту же одежду в течение многих дней подряд. После этого грязные вещи просто пакуют и отправляют обратно на Землю, где они сгорают в атмосфере вместе с другим мусором.

Хотя такая схема работает для миссий, длящихся несколько недель или месяцев, она совершенно непригодна для длительных путешествий на Луну или Марс, где регулярное снабжение с Земли будет невозможным.

Чтобы устранить эту проблему, ученые разработали уникальное устройство – своеобразный "пистолет для стирки", который обрабатывает ткань холодной плазмой, уничтожая микробы, вызывающие неприятный запах.

Плазма – это четвертое состояние вещества (после твердого, жидкого и газообразного), которое образуется, когда газ сильно ионизируется (атомы теряют электроны или присоединяют лишние). В этом устройстве смесь гелия, воздуха и водяного пара подвергают мощным электрическим разрядам. Это создает ионы кислорода. Когда эти ионы попадают на ткань, они проникают в мельчайшие щели и поглощаются микробами.

Это вызывает так называемый окислительный (оксидативный) стресс – процесс, во время которого активные формы кислорода разрушают клетки микроорганизмов изнутри, буквально отравляя их. Это похоже на то, как перекись водорода дезинфицирует рану, но на молекулярном уровне и без использования воды.

Почему плазменный луч эффективнее ультрафиолета?

Этот метод имеет огромное преимущество над другими технологиями, например, ультрафиолетовым (УФ) излучением. Некоторые микроорганизмы обладают устойчивостью к УФ-лучам, однако ни один микроб не способен выжить под действием окислительного стресса.

Эксперименты показали впечатляющие результаты: фиолетовый плазменный луч уменьшил количество колоний спор на кусочке хлопковой ткани с 250 000 колоний на миллилитр до примерно 60 000.

Есть микробы, устойчивые к ультрафиолету, но, насколько мы можем судить из наших экспериментов, нет ничего устойчивого к окислительному стрессу – если вы съедите яд, он вас убьет,
– прокомментировал Гейб Сюй.

Безопасно ли это для людей и тканей?

При этом технология является абсолютно безопасной для тканей и человека. В отличие от горячей плазмы, которую мы видим во время молнии или сварки, эта струя является холодной – в нее можно спокойно просунуть руку без риска получить ожог.

Когда мы думаем о плазменных струях, мы представляем вспышки молнии или дуговую сварку, которые обычно очень горячие. В эту струю вы можете просунуть руку, его можно использовать дома,
– добавил Гейб Сюй.

Но до финальной версии еще далеко

Однако пользоваться таким устройством дома пока неэффективно, ведь текущая версия способна очищать участок шириной менее одного сантиметра за раз. Поэтому Сюй и Челси Кассилли уже работают над созданием двух более практичных вариантов: "плазменной стиральной машины", где плазма будет подаваться в закрытую камеру с одеждой, и комбинированного устройства из плазменной струи и пылесоса для очистки различных поверхностей.

Когда вы думаете о долгосрочных местах проживания, такие как Луна или Марс, астронавты, вероятно, захотят иметь диван, чтобы посидеть на нем, какое-то хорошее место, но они не смогут этого иметь, если не смогут его почистить. Плазменные струи могли бы наконец воплотить это в жизнь,
– заключает автор исследования.

Разработка плазменного "пистолета для стирки" является чрезвычайно важным шагом для будущего освоения космоса. Она решает не только проблему гигиены и комфорта астронавтов во время длительных миссий на Луну или Марс, но и значительно снижает логистическую нагрузку на космические корабли. Вместо того, чтобы транспортировать тонны сменной одежды, миссии смогут обходиться минимальным гардеробом, который будет регулярно очищаться на месте.

Кроме того, эта технология имеет огромный потенциал для использования на Земле. Создание безводных методов дезинфекции и чистки поверхностей может произвести революцию в бытовой технике, медицине и сферах, где доступ к чистой воде ограничен. Возможность быстро и безопасно уничтожать бактерии без химикатов и высоких температур открывает новые горизонты для экологически чистой очистки.