Die chemische Verschmutzung kann nicht ignoriert werden. Wie gut wissen Sie über die Reinigung von Raumstationen?

Jüngste Studien haben gezeigt, dass die Konzentration potenziell schädlicher chemischer Schadstoffe auf der Internationalen Raumstation die Konzentration ähnlicher Substanzen im Bodenstaub amerikanischer und europäischer Haushalte übersteigt. Das Leben der Astronauten im Weltraum hat schon immer große Aufmerksamkeit erregt. Welchen Herausforderungen hinsichtlich der Umweltverschmutzung werden sie während ihres regulären Aufenthalts im Weltraum voraussichtlich ausgesetzt sein? Wie sollen Forscher und Astronauten diese Probleme lösen?

Potenzielle versteckte Gefahren können nicht ignoriert werden

Kürzlich veröffentlichte ein gemeinsames Forschungsteam der Universität Birmingham im Vereinigten Königreich und des Glenn Research Center der NASA einen Artikel in der Fachzeitschrift Environmental Science & Technology Letters, in dem es feststellte, dass die Konzentration schädlicher chemischer Schadstoffe auf der Internationalen Raumstation ein Niveau erreicht habe, das nicht mehr ignoriert werden könne.

Im Jahr 2019 sammelten Astronauten große Mengen Gas, Staub, Haare, Flusen und andere Materialien aus den Luftfiltern der Internationalen Raumstation. Später maß das Forschungsteam die Konzentrationen schädlicher Chemikalien in diesen Materialien und stellte fest, dass die enthaltenen Schadstoffarten recht komplex und vielfältig waren und hauptsächlich polybromierte Diphenylether, bromierte Flammschutzmittel, Organophosphate, polyzyklische aromatische Kohlenwasserstoffe, polychlorierte Biphenyle und Perfluoralkylsubstanzen umfassten.

Es gibt viele potenzielle Kontaminationsquellen in der alternden Internationalen Raumstation

Obwohl die Studie zu dem Schluss kam, dass die Schadstoffkonzentrationen „immer noch im normalen Bereich“ lägen, lagen sie über den mittleren Konzentrationen schädlicher Substanzen im Staub in Wohnungen und anderen Innenräumen in den Vereinigten Staaten und Westeuropa.

Wie kommt es also, dass es auf der Internationalen Raumstation so viele schädliche Verbindungen gibt? Es stellt sich heraus, dass sich im Laufe der langen Zeit, in der die Raumstation in der Umlaufbahn betrieben wird, immer mehr verschiedene Matrixmaterialien, elektronische Instrumente, Möbel, Stoffe usw. am Himmel angesammelt haben und nach und nach eine potenzielle Gefahr der Umweltverschmutzung entstanden ist.

Obwohl die Internationale Raumstation mit einem Luftfiltersystem ausgestattet ist, das einige Schadstoffe im Gas effizient entfernen kann und sich auf das Luftstromsystem verlässt, um Schwebeteilchen in der Luft anzutreiben und zu adsorbieren, haben Forscher noch immer nicht genügend Forschung zur hochintensiven anormalen ionisierenden Strahlung betrieben, die im Weltraum auftreten kann. Wird dies dazu führen, dass die Konzentration schädlicher Chemikalien in der Luft innerhalb der Raumstation weiter ansteigt oder sogar den normalen Bereich überschreitet und so das Leben und die Gesundheit der Astronauten gefährdet? Es müssen noch langfristige und eingehende Untersuchungen durch die Wissenschaft durchgeführt werden.

Vorsicht bei Schutzmaterialien

Die oben genannten schädlichen Chemikalien haben sich im Laufe des Betriebs der Internationalen Raumstation angesammelt und scheinen nur schwer zu vermeiden zu sein. Allerdings werden die Wissenschaftler und Astronauten bei ihrer Arbeit kein Detail übersehen und ihr Möglichstes tun, um verschiedene Verschmutzungsfaktoren und versteckte Gefahren auszuschließen.

Beispielsweise stellt Feuer eine große Gefahr für die Lebenssicherheit dar. Dichter Rauch setzt giftige Substanzen frei und gefährdet die Atemwege. Die Raumstation bietet Astronauten einen sicheren, vom Weltraum isolierten Ort. In der relativ kleinen Kabine sind zahlreiche wissenschaftliche Versuchsgeräte untergebracht. Kommt es versehentlich zu einem Brand, kann die Sicherheitsstruktur der Raumstation zerstört werden, was das Leben der Astronauten gefährden könnte.

Um Brände zu verhindern, werden wissenschaftliche Forscher während der Planung und des Baus der Raumstation Strukturmaterialien, Substrate für experimentelle Instrumente usw. wiederholt und sorgfältig prüfen und dabei auf flammhemmende Eigenschaften achten. Darüber hinaus unterscheiden sich auch brennbare Gegenstände wie Stoffe in der Raumstation von denen auf der Erde. Sie enthalten im Allgemeinen bestimmte anorganische Flammschutzmittel, darunter Armlehnen und Fußstützen, Sitze, Kissen usw., die für die Unterstützung des Astronauten beim Schweben verantwortlich sind.

Allerdings können herkömmliche flammhemmende Materialien auch Substanzen wie polybromierte Diphenylether und Organophosphate produzieren, die für den menschlichen Körper schädlich sind. Dies ist auch ein wichtiger Faktor geworden, der bei der Entwicklung der neuen Generation bemannter Raumfahrzeuge berücksichtigt werden muss.

Darüber hinaus verfügt die Raumstation über Dichtungsringe und Dichtungsmittel in jedem Kabinen-Andockmechanismus, jeder Außenbordschleuse, jeder Bullaugenstruktur usw., um die Luftdichtheit zu gewährleisten. Allerdings produzieren Dichtungsmittel häufig polychlorierte Biphenyle, und wenn der Gehalt den zulässigen Bereich überschreitet, kann dies das Hautgewebe, die Atemwege und das Verdauungssystem usw. der Astronauten beeinträchtigen. Obwohl die PCB-Konzentration in der Internationalen Raumstation nach mehreren Tests im normalen Bereich liegt, kann diese potenzielle Bedrohung nicht ignoriert werden und hat große Besorgnis ausgelöst.

Das Leben der Astronauten wird immer persönlicher und es ist nichts Neues, Kleidung von der Erde in den Weltraum zu bringen, doch die darin enthaltenen Perfluoralkylsubstanzen verdienen Beachtung. Daher ist es notwendig, dass die Alltagsgegenstände der Astronauten sowie die von der Erde verschickten experimentellen Instrumente und Geräte sorgfältig geprüft werden, um mögliche chemische Schadstoffe zu minimieren.

Technologie trägt zu mehr Sicherheit bei

Angesichts der Vielfalt potenzieller Weltraumschadstoffe müssen die Methoden der Schutzdekontamination flexibel sein, um die Gesundheit und Sicherheit der Astronauten zu gewährleisten. Sie umfassen hauptsächlich zwei Kategorien: anfängliche Quellenkontrolle und Zwischenprozessisolierung.

Zu Beginn der Planung und des Baus der Raumstation müssen die Wissenschaftler Isoliermaterialien, Struktursubstrate usw. prüfen, umfassende Informationen sammeln, Materialien ausschließen, die übermäßige Mengen chemischer Schadstoffe produzieren könnten, die in früheren Studien entdeckt wurden, und der Verwendung oder Entwicklung schadstofffreier, chemisch stabiler Materialien Priorität einräumen, um die Emission chemischer Schadstoffe an der Quelle zu verringern.

Darüber hinaus zersetzen sich Materialien unter den extrem harten Bedingungen im Weltraum zwangsläufig, sodass die Wahrscheinlichkeit der Bildung schädlicher Gase verringert werden muss. Mit der Weiterentwicklung der Technologie werden beim Bau von Raumstationen immer mehr neue Materialien mit stabilen chemischen Eigenschaften und hervorragenden strukturellen Festigkeitseigenschaften verwendet.

Im Weltraum sind ohne den Schutz der Atmosphäre ionisierende Strahlung und anormale ionisierende Stürme weit verbreitet, was die Alterung von Kunststoffprodukten, Gummiprodukten, Substraten für elektronische Komponenten usw. auf der Raumstation unweigerlich beschleunigt.

Sonnenstürme, starke ionisierende Strahlung im Weltraum usw. können den normalen Betrieb von Raumfahrzeugen beeinträchtigen und dazu führen, dass sich die Qualität der Satellitenkommunikation innerhalb kurzer Zeit verschlechtert. Stärkere kosmische Strahlen und Sonnenionen könnten sogar die äußere Struktur des Raumfahrzeugs beschädigen und so dessen Lebensdauer gefährden. Daher kann das Hinzufügen von Schutzmaterialien zur Außenwand der Raumstationsstruktur nicht nur die Betriebssicherheit gewährleisten, sondern auch Ionenwellen absorbieren, die Zersetzungs- und Katalysereaktionen ionisierender Strahlung auf verschiedenen Materialien in der Raumstation abschwächen und die Wahrscheinlichkeit der Entstehung chemischer Schadstoffe verringern.

Studien haben gezeigt, dass elektronische Komponenten während des Gebrauchs schädliche Chemikalien freisetzen, die zu einer gewissen chemischen Verschmutzung führen können. Wenn die Raumstation vollständig mit umweltfreundlichen Materialien ausgestattet wird, kann auch ihr Verschmutzungsprozess verlangsamt werden.

Die chemischen Schadstoffe, die bereits in der Luft innerhalb der Raumstation vorhanden sind, werden normalerweise durch Filter- und Adsorptionsverfahren entfernt. Schließlich erfordert die Raumstation den Bau einer geschlossenen Umgebung und die Fenster können nicht zur Belüftung geöffnet werden. Unter Mikrogravitationsbedingungen wird der Fluss chemischer Schadstoffpartikel hauptsächlich durch das Belüftungssystem angetrieben.

Wenn Astronauten die in der Luft schwebenden Schadstoffpartikel rechtzeitig entfernen möchten, müssen sie ein leistungsstarkes Luftzirkulationssystem verwenden, damit sich die Schwebstoffe und Partikel in der Luft schließlich am Sammelpunkt der Lüftungsgitter sammeln und das Luftreinigungssystem sie effizient entsorgen kann.

Dennoch sind unvorhersehbare, versteckte Gefahren unvermeidlich, da sich in der Luft schwebende Verunreinigungen unter der Einwirkung des Luftzirkulationssystems an den Lüftungsgittern ansammeln. Astronauten müssen verbleibende Ablagerungen und Fremdpartikel regelmäßig reinigen und Gegenstände, die sie berührt haben, rechtzeitig desinfizieren, um die Wahrscheinlichkeit einer bakteriellen Kontamination zu verringern.

Mit dem Fortschreiten des Baus der neuen Generation von Raumstationen und deren Normalbetrieb vertiefen sich die Erfahrungen und das Verständnis der Menschheit für das Leben im Weltraum immer weiter. Technologische Errungenschaften wie die Überwachung der Weltraumumgebung, Materialien für die Luft- und Raumfahrt, Lebenserhaltungssysteme, spezielle Reinigungsmittel und Reinigungsroboter entstehen nach und nach. Die Sauberkeit der Raumstation wird weiter verbessert, um den Astronauten einen zuverlässigeren Schutz für ihre Arbeit und ihr Leben im Orbit zu bieten. (Autor: Cai Yang, Bildquelle: NASA, Prüfexperte: Jiang Fan, stellvertretender Direktor des Wissenschafts- und Technologieausschusses der China Aerospace Science and Technology Corporation)