宇宙服を清潔に保つにはどうすればよいでしょうか。その答えの 1 つは抗菌性の生地です。

国際宇宙ステーション内に安全に閉じ込められた宇宙飛行士は、快適で便利な服装をしています。彼らの典型的な服装は、半袖の襟付きシャツと長いカーゴパンツで、これは地球で通常の衣服であり、Cabela's や Lands' End などの小売店で購入します。しかし、宇宙飛行士は、気候制御された ISS の境界外では特別な服装が必要です。NASA の分厚い宇宙服は、基本的に宇宙船を人間サイズに凝縮したものです。太陽の下では華氏 250 度、日陰では華氏マイナス 250 度まで変化する環境から着用者を保護します。

宇宙服を着用すると、冷却チューブが体温を逃がすにもかかわらず、宇宙飛行士は汗をかくことが多い。船外活動（EVA）では、長時間の過酷な労働が伴うこともある。また、暖かく加圧された状態を保つために、宇宙飛行士は重ね着をしなければならない。これには、長ズボンの下着に似た体にフィットするインナーウェアも含まれており、これを何度も着たり、共有したりしている。さらに問題を複雑にしているのは、ISS に洗濯機がないことだ。水は非常に貴重なため、軌道上で宇宙服を洗濯することはできない。そのため、NASA、欧州宇宙機関（ESA）、その他の組織は、繊維の専門家に宇宙服の生物汚染の問題を調査し、解決できる可能性のある生地を開発するよう依頼している。

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重い装備で重労働をすると、汚れがたまる。地球上で模擬船外活動を行った後、宇宙飛行士の代役を宇宙服から脱がせるのを手伝う技術者は、臭いが吹き出すのを避けるために、最初にジッパーを開けるときに顔を背けることを学んだと、宇宙飛行士の模擬ミッションを行う研究グループ、オーストリア宇宙フォーラムのディレクター、ゲルノット・グローマー氏は言う。「誰もがあの美しく輝く白い宇宙服を目にします。しかし、ISS でどんな臭いがするかは誰も知りません。」（特にいい臭いではありません。）

宇宙服は繰り返し使用されるため、悪臭だけでなく衛生面や健康面の危険性も懸念される。宇宙飛行士が低地球軌道を越えて月への長期旅行を行うにつれ、人間の残骸、細菌、その他の異物を含む生物汚染の可能性がさらに悪化する可能性がある。

ESAの材料・プロセスエンジニアであるマルゴザタ・ホリンスカ氏は声明で、「月面居住地では宇宙服の内部を定期的に洗浄するのは現実的ではないかもしれない」と述べている。同宇宙機関は、微生物が作り出す抗生物質化学物質など、宇宙服を清潔に保つための珍しい方法に投資している。

サニタリーデスメタル

1981年から2011年まで続いたNASAのシャトル計画では、宇宙服は2週間の旅で使用するように設計されていた。しかし、2000年代後半に宇宙飛行士がISSでより長い期間生活するようになったため、宇宙服の寿命を最長6年にまで延ばす必要が生じた。NASAジョンソン宇宙センターの繊維エンジニア、エブリン・オーンドフ氏は、それは微生物がこれまでとは違った形で懸念されるようになったことを意味していると語る。

10年以上前、NASAが宇宙服の汚染に対処するための最初の包括的な試みで、オーンドフ氏と彼女の同僚は、CupronやSilverClearなど、布地の細菌を殺すためのいくつかの既成の方法を評価した。彼らは処理した布地を2インチ四方に切り、ペトリ皿に置き、サンプル上で数種の菌類と細菌を培養した。

布地の一部には、優れた抗菌作用を持つ銅が染み込ませてある。細菌がこの成分に触れると、細胞壁や細胞膜が不安定になり、細菌は金属イオンによるダメージを受けやすくなる。NASAの科学者らは、接触すると同様に細菌に有毒な銀やシリコンで処理した布地も調べた。

布地に生える汚れを最大 14 日間観察した結果、NASA の Constellation プログラム (現在は廃止された月探査計画で、宇宙服を 6 か月で最大 90 回再利用する予定だった) で設定された目標値を細菌や真菌の数以下に抑えられる化合物が 1 つだけあることがわかった。勝者は、病院の包帯やその他の布地の消毒に使われる銀分子の溶液だった。しかし、この金属イオンは効果抜群だった。「すべてを殺してしまうのです」とオーンドフ氏は言う。人間は皮膚やその他の臓器を健康に保つために何百万もの微生物からなるバランスのとれた生態系を必要とすることを考えると、完全な無菌状態は汚れよりもさらに多くの問題を引き起こす可能性がある。

実験の結果、他の抗菌化合物の濃度は一般に低すぎて効果がないことが判明した。一部の微生物は最初は数が減ったが、耐性のある微生物がサンプルに再び生息するようになった。科学者たちは、量が多すぎると、抗菌粒子が布地を着用している人を刺激したり、宇宙ステーションを汚染したりするのではないかと懸念した。「その後、抗菌処理を実際に再検討することはありませんでした」とオーンドフ氏は説明する。その理由は「単純な理由」で、清浄な空気と水を供給するISSの生命維持システムに問題が生じるからだという。

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オーンオフ氏のチームはアイデアをさらに追求しなかったが、NASAの民間請負業者はそれを実行した。2022年、NASAは米国企業のアクシオム・スペースとコリンズ・エアロスペースを雇い、次世代の宇宙遊泳用スーツを開発する。今年初め、アクシオムはアルテミス3号の宇宙飛行士が月の南極を探査するために使用する可能性のあるスーツのプロトタイプを発表した。ポピュラーサイエンスへの声明で、同社は「アクシオム・スペースのAxEMU宇宙服は、生物汚染を減らすために抗菌特性のある繊維を使用する」と述べている。スーツの冷却システムはまた、「微生物の蓄積を防ぐため」、水ループに殺生物剤を使用する。同社は、独自の性質を理由に、正確な薬剤の種類を明らかにしなかった。

生物学的因子の作用

将来の宇宙飛行士は、微生物の世界から衛生面での助けを得るかもしれない。オーストリア宇宙フォーラムの研究者たちは、ウィーン繊維研究所と提携し、ESA の資金援助を受けて、細菌細胞自身の防御を宇宙飛行士に対抗させる方法を研究している。

具体的には、グロマー氏と共同研究者は、微生物が他の微生物に対する防御として汗として分泌する二次代謝産物と呼ばれる生物学的化合物を調査してきた。研究者らはこれらの分子のいくつかを繊維に結合させ、過去数年間にわたり、オーストリアの原子核加速器からの放射線照射や人工汗浴など、何百ものテストをそれらのサンプルに施した。（グロマー氏にエイリアンの怪物の酸性の血を思い出させるこの不快な液体は、繊維を急速に劣化させる。）

特にビオラセインという代謝産物は、あらゆる敵の攻撃にも抗菌作用を失わずに耐えた。この紫がかった黒色の物質は、アカサンショウウオの皮膚に生息する細菌に含まれる。殺菌効果が非常に高いため、生物学者の中には、この物質が両生類を致命的なツボカビ感染から守っているのではないかと考える者もいる。オーストリア宇宙フォーラムは、火星ミッションの模擬実験でビオラセインの実地試験を行う予定で、2024年に宇宙飛行士のロールプレイヤー6人がアルメニアの険しい山岳地帯で4週間を過ごす予定だ。

グロマー氏は、この色素の強力な防御力が、処理された宇宙服だけでなく、タオルやその他の装備にも付着して地球から消えていく未来を思い描いている。汚れたリネンは単なる雑用のように聞こえるかもしれないが、低重力で繁殖し、宇宙ではより速く変異する可能性のある微生物の温床になる可能性がある。「火星に行くと、技術的に可能な範囲の限界に直面するため、小さな厄介事が本当に災害を引き起こしやすい状況に変わる可能性があります」とグロマー氏は言う。「ですから、私たちが制御できるリスクがあるなら、ぜひ実行しましょう」