XVI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2024

Микробиологические повреждения представляют серьезную проблему в условиях космоса. Во время длительных миссий на орбите или на других планетах, астронавты и космические аппараты подвергаются постоянному воздействию различных микроорганизмов, которые могут вызывать негативные последствия для самого оборудования и здоровья экипажей. Одной из основных причин микробиологических повреждений является наличие биологических материалов на космических аппаратах, которые могут быть источником возникновения и развития микроорганизмов. Некоторые из этих материалов могут оказаться на борту корабля изначально, вносясь с Земли, в то время как другие могут быть сами по себе жизнеспособными и способными выживать в условиях космоса. Повышенные уровни радиации и экстремальные температуры воздуха на космических аппаратах создают неблагоприятные условия для жизни микроорганизмов, но некоторые виды могут адаптироваться к таким экстремальным условиям. Микробы могут выживать на поверхности оборудования, в системах воздухообмена и в системах жизнеобеспечения космических кораблей, представляя потенциальную угрозу для космических миссий. Воздействие микробов на оборудование может привести к его деградации и повреждениям, что может привести к сбоям в работе системы и даже к потенциальной угрозе для жизни членов экипажа. Кроме того, повышенная концентрация микроорганизмов в космическом корабле может привести к развитию болезней у астронавтов. Для борьбы с проблемой микробиологических повреждений в условиях космоса требуется использование мер безопасности и средств санитарной гигиены. Космические аппараты должны быть регулярно дезинфицированы и подвергаться контролю, чтобы обнаружить и устранить возможные источники микроорганизмов. Астронавты должны соблюдать строгие правила гигиены и быть проинструктированы по предотвращению заражения микробами. Кроме того, проведение дальнейших исследований в области микробиологии в космосе позволит лучше понять адаптацию микроорганизмов к условиям экстремального воздействия и разработать меры предотвращения и борьбы с их негативными последствиями. Проблема микробиологических повреждений в условиях космоса требует постоянного внимания и научных исследований. Только тщательное изучение и применение современных методов обеспечения безопасности могут гарантировать успешное выполнение космических миссий и защиту экипажей от опасностей, связанных с микробами.[2]

Направление исследования: Оценка качества работы испытуемого на грибостойкость оборудования, искусственно контаминированных спорами грибов.

Цель работы: оценить воздействие микроорганизмов на элементы ИТКС, используемые для энергозависимого хранения информации и передачи электроэнергии в 12 вольт.

Для проведения исследования использовались:

• тест-культура: споровые формы гриба Aspergillus niger;

• тест-образцы: оперативное запоминающее устройство (плата типа DDR) № 4, кабель питания для энергонезависимых носителей типа SATA Power № 4.

Этапы проведения исследования:

1. Подготовка споровой формы

Испытания проводятся согласно ГОСТ 9.048-89 «Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов». Сущность метода заключается в том, что изделия заражают суспензией грибов в питательной среде и выдерживают в условиях, оптимальных для их развития, в течение 28 (в нашем случае ~ 90) суток. Для испытаний используют две выборки образцов: испытательную и контрольную. Испытательная выборка предназначена для определения интенсивности развития грибов и их действия на параметры изделий, контрольная выборка - для определения действия на параметры изделий повышенной влажности и повышенной температуры воздуха без действия грибов, с целью сопоставления с результатами испытаний с испытательной выборкой. Для испытания изделий применим Aspergillus niger van Tieghem.

Подготовка к испытаниям проводится согласно положений ГОСТа (посуда, среды, чашки Петри). Новую посуду промывают водой при температуре (60 ± 10) °С с моющим порошком, затем погружают на 20 минут в 2 %-ный раствор соляной кислоты и промывают дистиллированной водой. Использованную посуду помещают в 5 %-ный раствор перекиси водорода на 5 часов и моют как новую. Чашки Петри и пробирки с культурами грибов обеззараживают в автоклаве при давлении 100 кПа в течение (50 ± 10) минут, затем обрабатывают (моют). Посуду, подготовленную в соответствии с предыдущими требованиями, заворачивают в бумагу, предварительно закрыв колбы, пробирки и пипетки ватными пробками, и стерилизуют в термостате при температуре 160 °С в течение (150 ± 5) минут. Стерильную посуду хранят в сухом помещении в отдельном шкафу в бумаге не более 10 суток. Мелкий металлический инструмент (ножницы, пинцеты и т. п.) стерилизуют и хранят.

В состав среды Чапека-Докса входят следующие реактивы:

1. калий фосфорнокислый однозамещенный - 0,7 г;

2. калий фосфорнокислый двузамещенный 3-водный - 0,3 г;

3. магний сернокислый 7-водный - 0,5 г;

4. натрий азотнокислый - 2,0 г;

5. калим хлористый - 0,5 г;

6. железо (II) сернокислое 7-водное - 0,01 г;

7. сахароза - 30 г;

8. вода дистиллированная - до 1000,0 см3.

Кассеты и подставки должны быть изготовлены из материалов, стойких к воздействию плесневых грибов. Форма и размеры кассет зависят от конструкции испытуемых изделий. Подготовку проводят не ранее, чем за 12 часов до начала испытаний. До и после испытаний камеры, эксикаторы, кассеты и подставки дезинфицируют водным раствором, содержащим 6 % перекиси водорода и 0,5 % моющего вещества, и промывают теплой водой. Расход раствора от 0,1 до 0,2 дм3/м3. Затем облучают ртутными лампами типа ДРТ-400 в течение (25 ± 5) минут.

Готовят питательную среду Чапека-Докса и наливают в стерильный пульверизатор. Срок хранения среды в пульверизаторе в стерильных условиях не более 2 часов. Готовят суспензию спор грибов в питательной среде и наливают в стерильный пульверизатор. Срок хранения суспензии не более 2 часов.[1]

2. Контаминация тест-образцов

Проводят внешний осмотр образцов на соответствие требованиям НТД и измерение параметров изделий испытательной и контрольной выборок. Образцы проверяют на соответствие требованиям НТД по внешнему виду и очищают от внешних загрязнений бязевым тампоном, хлопчатобумажной ватой (для оптических деталей) или мягкой кисточкой, смоченными в этиловом спирте. Расход спирта от 0,05 до 0,1 дм3/м2. Очистку следует проводить в резиновых перчатках.

Очищенные образцы размещают в кассеты и (или) подставки. Расстояние между образцами должно быть не менее 20 мм. Кассеты и (или) подставки помещают в бокс. Крупногабаритные изделия допускается размещать для заражения непосредственно в испытательную камеру. Образцы контрольной выборки обрабатывают питательной средой, образцы испытательной выборки заражают суспензией спор грибов. Не допускается слияние капель. Обработанные изделия помещают в камеру пли эксикатор.

Испытания проводят при температуре (29 ± 2) °C и относительной влажности более 90 %. За начало испытаний принимают время получения заданного режима. Продолжительность испытаний 28 (в нашем случае ~ 90) суток. В камере или эксикаторе не допускаются конденсация влаги, принудительная вентиляция воздуха и воздействие прямого естественного или искусственного освещения. В процессе испытаний каждые 7 суток крышки эксикаторов приоткрывают на 3 минуты для доступа воздуха.

Контрольные чашки Петри осматривают через 5 суток. Если на питательной среде не наблюдается развития грибов, то они считаются нежизнеспособными. Испытания повторяют на новых образцах со вновь приготовленной суспензией из новой партии культур грибов. После испытаний образцы испытательной и контрольной выборок извлекают из камеры или эксикатора и осматривают. После оценки интенсивности развития грибов измеряют параметры изделий, установленные в НТД. Параметры измеряют не позднее чем через 1 час после изъятия изделий из камеры или эксикатора. Если указано в НТД, изделия испытательной и контрольной выборок после испытания выдерживают в нормальных климатических условиях в течение установленного времени и измеряют параметры.

Изделия считают грибостойкими, если грибы не влияют на параметры изделий. Результаты испытаний записывают в протокол и дополнительно указывают измеряемые параметры до и после испытания.[3]

Результаты исследования и их обсуждение. По окончании экспозиции биологический материал удаляли с испытуемых образцов, затем высушивали при комнатной температуре. Работоспособность образцов, подвергнутых контаминации биологическим материалом, являлась критерием оценки повреждающего действия микроорганизмов. Общий вид исследуемых образцов представлен на рисунке 1.

Рисунок 1

Плата оперативного запоминающего устройства типа DDR (далее память) была подключена в соответствующий разъём совместимой с ним материнской платой. После подключения питания, система, с подключенной испытуемой памятью, отказалась стартовать, даже не подавая соответствующих сигналов о неисправности компонента. В отсутствии платы памяти та же система подавала сигнал о неисправности или отсутствии памяти. Из чего можно сделать вывод о полной неработоспособности платы ОЗУ. Результат согласно ГОСТ: Отрицательный. Плесневые грибы влияют на работоспособность изделий. Детальные повреждения платы представлены на рисунке 2.

Рисунок 2

Силовой кабель питания был проверен путём прозванивания его отдельных жил. Все проверенные жилы оказались работоспособными. После этого кабель был подключен к подходящей системе, чтобы проверить его полную работоспособность. В результате проверки система оказалась штатно функционирующей, несмотря не некоторые незначительные повреждения внешних контактов кабеля, которые можно заметить на рисунке 3. Результат согласно ГОСТ: Положительный. Плесневые грибы не влияют на работоспособность изделий.

Рисунок 3

Выводы: Таким образом, основываясь на проведенных исследованиях, можно заключить, что присутствие спор микроорганизмов на печатных платах изделий представляет опасность, так как вследствие этого могут нарушаться электрические характеристики, что в конечном итоге приводит к браку или преждевременному выходу изделий из строя. При благоприятных условиях споры грибов начнут прорастать и при наличии питательных субстратов (материалы изделия, внешние загрязнения) будут выделять в среду продукты жизнедеятельности (кислоты, пигменты, ферменты), что вызовет коррозию изделий и ухудшение их электрических характеристик. Более того, как показали наши исследования, даже не прорастая, споры плесени приводят к нарушению функционирования приборов, так как, оказываясь на кристалле интегральных микросхем, они выступают уже в роли биологических загрязнений, приводящих приборов в негодность.

Отметим, также, что заметных изменений в работе и видимых повреждений кабеля питания, которые были защищены оплёткой из ПВХ, не выявлено. Тем не менее, следует обратить внимание на повреждение и небольшое покрытие ржавчиной незащищённых выходящих контактов, что при продолжительном воздействии подобной среды может привести к истончению, повышению сопротивления и выводу силовых кабелей питания из строя.[4]

Список использованных источников и литературы

1. ГОСТ 9.048-89 «Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов»

2. Бабичев Ю.А., Шабалин В.Н., Матюшенков А.А. Оценка качества работы ОЗУ в условиях биологического воздействия и изменение их электрических характеристик // Известия высших учебных заведений и физического воспитания. - 2017. - Т. 3. - С. 56-62.

3. Бабичев Ю.А., Шабалин В.Н., Матюшенков А.А. Исследование влияния биологических факторов на работу оперативной памяти // Наука и образование: новые технологии. - 2018. - Т. 6. - С. 125-130.

4. Бабичев Ю.А., Шабалин В.Н., Матюшенков А.А. Оценка качества работы ОЗУ в условиях биологического воздействия // Вестник Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова. - 2019. - № 2. - С. 58-64.

5. Бабичев Ю.А., Шабалин В.Н., Матюшенков А.А. Исследование влияния биологических факторов на работу оперативной памяти // Известия высших учебных заведений и физического воспитания. - 2020. - Т. 4. - С. 103-109.

Код для цитирования: Скопировать