Mechanism of Mold-Induced Degradation of Silicone Rubber Under Microgravity in Space Environment

Dentro de las cabinas selladas y con clima controlado de una estación espacial, se libra una batalla silenciosa entre la tecnología humana y la vida microscópica que inevitablemente viaja con nosotros. El caucho de silicona, un material apreciado por su flexibilidad y capacidad para soportar temperaturas extremas, sirve como el sellador crítico que mantiene el aire dentro y el vacío del espacio fuera. Es el héroe anónimo que mantiene unidos los sistemas de soporte vital y los componentes eléctricos. Sin embargo, este material no es inmune a los diminutos hongos que viajan de polizones en astronautas y equipos. En el entorno cálido, húmedo y rico en nutrientes de una nave espacial, estos hongos pueden asentarse en las superficies de caucho, alimentándose de los aditivos orgánicos dejados durante la fabricación. La pregunta para los ingenieros ha sido durante mucho tiempo si las condiciones únicas del espacio —específicamente la ausencia de gravedad— cambiarían la forma en que estos organismos atacan a su huésped. ¿Haría el entorno flotante y sin peso que el caucho fuera más vulnerable, o protegería de alguna manera al material al interrumpir la capacidad de crecimiento de los hongos?

Para responder a esto, investigadores de la carrera espacial y universidades de China realizaron una comparación directa, enviando muestras de caucho de silicona en órbita a bordo de la nave espacial Shenzhou, mientras mantenían muestras idénticas en la Tierra. Inocularon ambos conjuntos de muestras con un moho común conocido como Aspergillus brasiliensis, un hongo que se encuentra a menudo en el suelo y la vegetación en descomposición. Las muestras espaciales pasaron noventa días en la microgravedad real de la Estación Espacial China, mientras que las muestras terrestres crecieron en un entorno de laboratorio controlado que imitaba la temperatura y la humedad de la estación. Al traer las muestras espaciales de vuelta a la Tierra y analizarlas junto a sus gemelas terrestres, el equipo pudo observar exactamente cómo la falta de gravedad influía en el comportamiento del moho y el daño subsiguiente al caucho.

Los resultados revelaron una diferencia sorprendente en cómo se comportó el moho en los dos entornos. En la Tierra, el moho prosperó. Las esporas, que son las diminutas unidades reproductivas del hongo, se asentaron fuertemente sobre la superficie del caucho, formando cúmulos densos. A medida que crecían, secretaban una cantidad significativa de ácidos orgánicos, incluyendo un tipo específico llamado ácido butírico. Estos ácidos actuaron como un solvente químico, penetrando en el caucho y descomponiendo su estructura interna. Los investigadores descubrieron que la cantidad total de ácido producido por el moho basado en tierra fue diez veces mayor que la producida por el moho en el espacio. Este asalto químico provocó un daño visible: la superficie del caucho se volvió rugosa, picada y escamosa, perdiendo su acabado liso y, crucialmente, su capacidad para resistir el flujo de electricidad. Las propiedades de aislamiento del material cayeron de aproximadamente 600 kΩ·cm a cerca de 330 kΩ·cm, una reducción de casi el 50%, una señal de que sus cadenas moleculares internas habían sido severamente comprometidas.

En contraste, el moho en el espacio luchó por establecer un punto de apoyo. Sin la gravedad para tirar de las esporas hacia abajo y mantenerlas asentadas en la superficie, el líquido que contenía las esporas se comportó de manera diferente, impulsado principalmente por la tensión superficial. Esto causó que las esporas se agruparan solo en los bordes de las gotas de líquido en lugar de extenderse uniformemente por todo el caucho. Consecuentemente, el moho en el espacio permaneció disperso y mayormente inactivo. Produjo muy pocos de los ácidos orgánicos dañinos, y la superficie del caucho permaneció prácticamente intacta. Aunque hubo algunas grietas menores donde el líquido se había secado, el material no sufrió la erosión generalizada vista en la Tierra. Los investigadores confirmaron esto examinando el caucho bajo potentes microscopios y utilizando luz para detectar cambios químicos; las muestras espaciales mostraron muchos menos signos de la descomposición molecular que caracteriza la degradación fúngica.

El estudio concluye que el entorno de microgravedad altera significamente el proceso de degradación, resultando en un menor daño al material en comparación con las condiciones de la Tierra. La ausencia de gravedad evita que el moho forme las colonias densas y productoras de ácido que son tan destructivas en tierra. En lugar de una capa uniforme de decadencia, el entorno espacial resulta en una colonización parcheada y débil que deja al material con un menor grado de degradación. Este hallazgo es vital para el futuro de los vuelos espaciales de larga duración, ya que sugiere que los sellos de caucho de silicona pueden experimentar un menor desgaste biológico en órbita que en la Tierra. Proporciona a los ingenieros una imagen más clara de cómo envejecerán los materiales en el espacio, permitiéndoles diseñar mejores estrategias de protección y asegurar que los sellos críticos que mantienen seguros a los astronautas sigan siendo fiables durante años.