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

एक अंतरिक्ष स्टेशन के सीलबंद, जलवायु-नियंत्रित केबिनों के भीतर, मानव तकनीक और सूक्ष्मजीवों के बीच एक शांत युद्ध चल रहा है जो अनिवार्य रूप से हमारे साथ यात्रा करते हैं। सिलिकॉन रबर, जो अपनी लचीलापन और अत्यधिक तापमान सहने की क्षमता के लिए बेशकीमती है, वह महत्वपूर्ण सीलेंट (सील करने वाला पदार्थ) के रूप में कार्य करता है जो हवा को अंदर रखता है और अंतरिक्ष के निर्वात को बाहर रखता है। यह जीवन-रक्षक प्रणालियों और विद्युत घटकों को एक साथ थामे रखने वाला एक अनसुना नायक है। हालाँकि, यह सामग्री उन नन्हे कवक (फंगस) से अछूती नहीं है जो अंतरिक्ष यात्रियों और उपकरणों के साथ सफर करते हैं। अंतरिक्ष यान के गर्म, आर्द्र और पोषक तत्वों से भरपूर वातावरण में, ये कवक रबर की सतहों पर बस सकते हैं, और निर्माण के दौरान पीछे छोड़े गए जैविक योजकों (एडिटिव्स) पर जीवित रह सकते हैं। इंजीनियरों के सामने लंबे समय से यह सवाल रहा है कि क्या अंतरिक्ष की अनूठी स्थितियाँ—विशेष रूप से गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति—यह बदल देंगी कि ये जीव अपने मेजबान पर कैसे हमला करते हैं। क्या तैरता हुआ, भारहीन वातावरण रबर को अधिक असुरक्षित बना देगा, या क्या यह किसी तरह कवक की बढ़ने की क्षमता को बाधित करके सामग्री की रक्षा करेगा?

इसका उत्तर देने के लिए, चीन के अंतरिक्ष कार्यक्रम और विश्वविद्यालयों के शोधकर्ताओं ने एक सीधा तुलनात्मक अध्ययन किया, जिसमें शेंझोऊ (Shenzhou) अंतरिक्ष यान के माध्यम से शेंझोऊ अंतरिक्ष यान में सिलिकॉन रबर के नमूनों को कक्षा में भेजा, जबकि समान नमूने जमीन पर रखे गए। उन्होंने दोनों प्रकार के नमूनों को एस्परगिलस ब्रासिलीएन्सिस (Aspergillus brasiliensis) नामक एक सामान्य मोल्ड (फफूंद) के साथ संक्रमित किया, जो एक ऐसा कवक है जो अक्सर मिट्टी और सड़ती हुई वनस्पतियों में पाया जाता है। अंतरिक्ष के नमूनों ने चीन के अंतरिक्ष स्टेशन में नब्बे दिनों तक वास्तविक सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण में बिताया, जबकि जमीनी नमूनों को एक नियंत्रित प्रयोगशाला वातावरण में उगाया गया था जो स्टेशन के तापमान और आर्द्रता की नकल करता था। अंतरिक्ष के नमूनों को पृथ्वी पर वापस लाकर और अपने स्थलीय जुड़वाओं के साथ उनका विश्लेषण करके, टीम यह देख सकी कि गुरुत्वाकर्षण की कमी ने मोल्ड के व्यवहार और उसके बाद रबर को होने वाले नुकसान को कैसे प्रभावित किया।

परिणामों ने इस बात का खुलासा किया कि दो अलग-अलग वातावरणों में मोल्ड के व्यवहार में एक आश्चर्यजनक अंतर था। पृथ्वी पर, मोल्ड फला-फूला। बीजाणु (स्पोर्स), जो कवक की छोटी प्रजनन इकाइयाँ हैं, रबर की सतह पर भारी मात्रा में जम गए और घने गुच्छों का निर्माण किया। जैसे-जैसे वे बढ़े, उन्होंने कार्बनिक अम्लों का एक महत्वपूर्ण मात्रा में स्राव किया, जिसमें एक विशिष्ट प्रकार का ब्यूटिरिक एसिड भी शामिल था। इन अम्लों ने एक रासायनिक विलायक (सॉल्वेंट) की तरह काम किया, जो रबर के भीतर प्रवेश कर गया और इसकी आंतरिक संरचना को तोड़ दिया। शोधकर्ताओं ने पाया कि जमीन पर आधारित मोल्ड द्वारा उत्पादित एसिड की कुल मात्रा अंतरिक्ष में मौजूद मोल्ड द्वारा उत्पादित एसिड से दस गुना अधिक थी। इस रासायनिक हमले के कारण दृश्य क्षति हुई: रबर की सतह खुरदरी, गड्ढेदार और पपड़ीदार हो गई, जिससे इसकी चिकनी फिनिश और, महत्वपूर्ण रूप से, बिजली के प्रवाह को रोकने की इसकी क्षमता समाप्त हो गई। सामग्री के इन्सुलेशन गुण लगभग 600 kΩ·cm से घटकर लगभग 330 kΩ·cm रह गए, जो कि लगभग 50% की कमी है, जो इस बात का संकेत है कि इसकी आंतरिक आणविक श्रृंखलाएं गंभीर रूप से क्षतिग्रस्त हो गई थीं।

इसके विपरीत, अंतरिक्ष में मोल्ड के लिए अपनी पकड़ बनाना कठिन रहा। बीजाणुओं को नीचे खींचने और उन्हें सतह पर स्थिर रखने के लिए गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति में, बीजाणुओं से युक्त तरल का व्यवहार अलग था, जो मुख्य रूप से सतही तनाव (सरफेस टेंशन) द्वारा संचालित था। इसके कारण बीजाणु तरल बूंदों के पूरे हिस्से में फैलने के बजाय केवल बूंदों के किनारों पर ही एकत्र हुए। परिणामस्वरूप, अंतरिक्ष में मोल्ड विरल और काफी हद तक निष्क्रिय रहा। इसने बहुत कम हानिकारक कार्बनिक अम्ल उत्पन्न किए, और रबर की सतह काफी हद तक सुरक्षित रही। हालांकि तरल के सूखने के कारण कुछ मामूली दरारें थीं, लेकिन सामग्री को उस व्यापक क्षरण का सामना नहीं करना पड़ा जो पृथ्वी पर देखा गया था। शोधकर्ताओं ने शक्तिशाली सूक्ष्मदर्शी का उपयोग करके और रासायनिक परिवर्तनों का पता लगाने के लिए प्रकाश का उपयोग करके रबर का परीक्षण करके इसकी पुष्टि की; अंतरिक्ष के नमूनों में आणविक टूट-फूट के बहुत कम लक्षण दिखाई दिए जो कवक के क्षय की विशेषता है।

अध्ययन यह निष्कर्ष निकालता है कि सूक्ष्म गुरुत्वाकर्षण वातावरण क्षरण की प्रक्रिया को महत्वपूर्ण रूप से बदल देता है, जिसके परिणामस्वरूप पृथ्वी की स्थितियों की तुलना में कम भौतिक क्षति होती है। गुरुत्वाकर्षण की अनुपस्थिति मोल्ड को उन घने, एसिड-उत्पादक कॉलोनियों को बनाने से रोकती है जो जमीन पर इतने विनाशकारी होते हैं। क्षय की एक समान परत के बजाय, अंतरिक्ष का वातावरण क्षय की एक छिटपुट, कमजोर उपनिवेशीकरण (कोलोनाइजेशन) का परिणाम देता है जो सामग्री को कम स्तर की गिरावट के साथ छोड़ देता है। यह खोज दीर्घकालिक अंतरिक्ष उड़ान के भविष्य के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह सुझाव देती है कि सिलिकॉन रबर सील कक्षा में पृथ्वी की तुलना में कम जैविक टूट-फूट का अनुभव कर सकते हैं। यह इंजीनियरों को यह स्पष्ट चित्र प्रदान करता है कि अंतरिक्ष में सामग्रियां कैसे पुरानी होंगी, जिससे उन्हें बेहतर सुरक्षा रणनीतियों को डिजाइन करने और यह सुनिश्चित करने में मदद मिलती है कि अंतरिक्ष यात्रियों को सुरक्षित रखने वाले महत्वपूर्ण सील वर्षों तक विश्वसनीय रहें।