Куратор внеземных образцов - Extraterrestrial sample curation

Завод по обработке в НАСА Управление исследований и разведки астроматериалов (АРЕС)

Курирование внеземных образцов (астроматериалов), полученных миссии по возврату образцов проводятся на объектах, специально разработанных для сохранения целостности образца и защиты Земли. Астроматериалы классифицируются как неограниченный или же ограниченный, в зависимости от природы тела Солнечной системы. Неограниченные образцы включают Луна, астероиды, кометы, солнечные частицы и космическая пыль. Запрещенные тела включают планеты или луны, предположительно имеющие прошлое или настоящее обитаемая среда к микроскопической жизни, и поэтому с ними следует обращаться как с чрезвычайно биологически опасный.

Обзор

Инструменты космического корабля подвержены ограничениям по массе и мощности в дополнение к ограничениям, налагаемым экстремальными условиями окружающей среды. космическое пространство на чувствительных научных инструментах, поэтому доставка внеземного материала на Землю желательна для обширного научного анализа. С целью планетарная защита, образцы астроматериала, доставленные на Землю миссии по возврату образцов должны приниматься и храниться в специально разработанном и оборудованном биосдерживание объект, который также должен быть чистая комната чтобы сохранить научную ценность образцов.

Образцы, взятые с неограниченных тел, таких как Луна, астероиды, кометы, солнечные частицы и космическая пыль, обрабатываются на специализированных объектах, рассчитанных на Уровень биобезопасности -3 (BSL-3). Образцы, привезенные на Землю с планеты или луны, предположительно имеют прошлое или настоящее обитаемая среда микроскопической жизни сделало бы его Категория V тела и должны храниться на объектах с уровнем биобезопасности 4 (BSL-4), как это согласовано в статье IX Договор о космосе.[1][2][3] Однако существующие в мире установки BSL-4 не имеют сложных требований для одновременного обеспечения сохранности и защиты Земли и образца.[4] В то время как существующие объекты BSL-4 имеют дело в основном с довольно известными организмами, объект BSL-4, ориентированный на внеземные образцы, должен тщательно планировать системы заранее, помня о том, что во время оценки и обработки образцов возникнут непредвиденные проблемы, которые потребуют независимого мышления. и решения.[5] Проблема в том, что, хотя относительно легко просто содержать образцы, возвращенные на Землю, исследователи захотят взять часть и провести анализ. Во время всех этих процедур обработки образцы должны быть защищены от загрязнения с Земли и от контакта с атмосферой.[6][7][8][9]

Материалы без ограничений

Звездная пыль 'капсула возврата образца после возвращения на Землю

По состоянию на 2019 год JAXA Центр изучения внеземных образцов и НАСА Управление исследований и разведки астроматериалов (ARES) - единственные в мире две лаборатории BSL-3, занимающиеся исключительно взятием образцов из органов, на которые не распространяется действие ограничений.[10][11][12] Ключевой особенностью системы курирования JAXA является возможность наблюдать, извлекать порцию и сохранять ценный возвратный образец, не подвергаясь воздействию атмосферы и других загрязняющих веществ.[13]

В Луна Образцы советских миссий изучаются и хранятся в Институте геохимии и аналитической химии им. Вернадского при Институте геохимии и аналитической химии им. Российская Академия Наук.[14]

Запрещенные материалы

Работа в лаборатории с уровнем биобезопасности 4 с воздушными шлангами, обеспечивающими положительное давление воздуха

Возврат-образцы, полученные от Категория V body, должны храниться в учреждениях с уровнем биобезопасности-4 (BSL-4). Поскольку существующие в мире установки BSL-4 не имеют сложных требований для одновременного обеспечения сохранности и защиты Земли и образца,[4] в настоящее время есть как минимум два предложения о строительстве объекта BSL-4, предназначенного для курирования ограниченных (потенциально биологическая опасность ) внеземные материалы.

Первый - это Европейский центр курирования образцов (ESCF),[15][16] предлагается быть встроенным Вена, будет курировать образцы без ограничений, а также биологическое сдерживание BSL-4 ограниченного материала, полученного из Категория V такие органы, как Марс, Европа, Энцелад, так далее.[15]
Другое предложение сделано НАСА и предварительно известно как Пункт приема-возврата проб на Марсе (MSRRF).[17][18] В 2009 году было представлено как минимум три разных дизайна.[4] Ожидается, что в случае финансирования этот американский объект займет от 7 до 10 лет от проектирования до завершения.[19][20] и рекомендуется еще два года для того, чтобы персонал приобрел опыт и привык к условиям.[19] НАСА также оценивает предложение 2017 года по созданию мобильного и модульного объекта BSL-4 для обеспечения безопасности капсулы возврата образца на месте посадки для проведения предварительного анализа биологической опасности.[21] После завершения тестирования на биологическую опасность можно было бы принять решение о стерилизации образца или о транспортировке всего или части образца в постоянное карантинное хранилище в любую точку мира.[21]

Системы таких объектов должны быть способны сдерживать неизвестные биологические опасности, поскольку размеры любых предполагаемых чужеродных микроорганизмов или инфекционных агентов неизвестны. В идеале он должен фильтровать частицы размером 0,01 мкм или более, а выделение частиц размером 0,05 мкм или более недопустимо ни при каких обстоятельствах.[22] Причина этого чрезвычайно малого предельного размера 0,01 мкм заключается в учете агенты переноса генов (GTA), представляющие собой вирусоподобные частицы, производимые некоторыми микроорганизмами, которые упаковывают случайные сегменты ДНК способен горизонтальный перенос генов.[22] Они случайным образом включают в себя сегменты генома хозяина и могут передавать их другим эволюционно удаленным хозяевам, не убивая нового хозяина. Таким образом, многие археи и бактерии могут обмениваться ДНК друг с другом. Это повышает вероятность того, что марсианская жизнь, если она имеет общее происхождение с земной жизнью в далеком прошлом, могла бы таким же образом обмениваться ДНК с земными микроорганизмами.[22] Другая причина для ограничения 0,01 мкм связана с открытием ультрамикробактерии всего 0,2 мкм в поперечнике.[22]

Сторонники робототехники считают, что люди представляют собой значительный источник заражения образцов, и что установка BSL-4 с роботизированными системами - лучший путь вперед.[4]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Wikisource: Договор о космосе 1967 г., статья IX
  2. ^ Полный текст Договора о космосе Договор о принципах деятельности государств по исследованию и использованию космического пространства, включая Луну и другие небесные тела В архиве 2013-07-08 в Wayback Machine - См. Статью IX
  3. ^ Национальный центр космических исследований (КНЕС) (2008 год). «Договоры и рекомендации по защите планет». Получено 2012-09-11.
  4. ^ а б c d Сюй, Джереми (3 декабря 2009 г.). «Как защитить образцы Марса на Земле». Space.com.
  5. ^ Планирование аналитической среды для проведения экспериментов по обнаружению жизни на образцах, возвращенных с Марса: наблюдения и проблемы (2012) Д. С. Басс, Д. В. Бити, К. К. Аллен, А. С. Оллвуд, Л. Е. Борг, К. Э. Буксбаум1, Дж. А. Херовиц и М. Д. Шульте. Лунно-планетный институт. 2012. Дата обращения: 19 августа 2018 г.
  6. ^ Пункт приема возвращаемых образцов с Марса - проект протокола испытаний для обнаружения возможных биологических опасностей в марсианских образцах, возвращенных на Землю (PDF) (Отчет). 2002 г. Для установки возврата проб потребуется сочетание технологий, используемых для создания лабораторий с максимальной защитой (например, лабораторий уровня биобезопасности 4) с технологиями чистых помещений, которые потребуются для защиты образцов с Марса от загрязнения Земли.
  7. ^ Проект протокола испытаний для обнаружения возможных биологических опасностей в марсианских образцах, возвращенных на Землю В архиве 2006-02-22 в Wayback Machine
  8. ^ Робототехника для чистых помещений - подходящая технология для установки для приема проб. 2005.
  9. ^ Десятилетний обзор орбитального аппарата Mars Sample Return Orbiter за 2010 год
  10. ^ Дэвис, Джейсон (5 июля 2018 г.). "В чем преимущество возврата образца?". Планетарное общество.
  11. ^ Аллен, Карлтон; Олтон, Джудит; Лофгрен, Гэри; Райтер, Кевин; Золенский, Михаил (2011). «Кураторство внеземных образцов НАСА - прошлое, настоящее и будущее». Геохимия. 71 (1): 1–20. Bibcode:2011ЧЭГ ... 71 .... 1А. Дои:10.1016 / j.chemer.2010.12.003. HDL:2060/20100042395.
  12. ^ Кураторство будущих внеземных коллекций самплке НАСА: как достичь максимального мастерства? (PDF). Фрэнсис МакКуббин и др. 41-я научная ассамблея КОСПАР, 2016 г.
  13. ^ Текущее состояние Центра изучения внеземных образцов JAXA. (PDF). М. Абэ, Т. Яда, М. Уэсуги, Ю. Каруджи, А. Накато, К. Кумагаи и Т. Окада1. 2014 г.
  14. ^ Транспорт до лечебного учреждения. Euro-CARES. Андреа Лонгобардо, Фабрицио Дирри, Эрнесто Паломба. 31 октября 2016 г.
  15. ^ а б EURO EURO-CARES Средство лечения внеземных образцов: Архитектура как средство достижения науки. (PDF) Аврора Хатцлер, Эмре Килич, Аллан Беннетт, Людовик Феррьер. 47-я Международная конференция по экологическим системам, 16–20 июля 2017 г., Чарльстон, Южная Каролина. Документ ICES-2017-323.
  16. ^ EURO-CARES. Европейское курирование астроматериалов, возвращенных из исследования космоса. Дата обращения: 25 сентября 2018 г.
  17. ^ Рональд Атлас (2002). «Пункт приема возвратных образцов Mars» (PDF). НАСА.
  18. ^ Рональд Атлас (2008). «Пункт приема возвратных образцов Mars» (PDF). НАСА.
  19. ^ а б «7:» Пункт приема проб и надзор за программой"". Оценка требований к защите планет для миссий по возврату образцов на Марс (отчет). Национальный исследовательский совет. 2009. с. 59.
  20. ^ Образец возврата с Марса: проблемы и рекомендации (Резюме Управления планетарной защиты) Целевая группа по вопросам возврата образца. National Academies Press, Вашингтон, округ Колумбия (1997)
  21. ^ а б Мобильные / модульные сооружения BSL-4 для выполнения ограниченных требований по герметизации возврата из земли. М. Дж. Калавей, Ф. М. Маккуббин, Дж. Х. Оллтон, Р. А. Зейглер и Л. Ф. Пейс. (PDF) НАСА. 2017 г.
  22. ^ а б c d Европейский научный фонд - Возврат пробы с Марса обратное загрязнение - Стратегические рекомендации и требования В архиве 2016-06-02 в Wayback Machine