Опыт эксплуатации российских орбитальных станций и особенно станции “Мир” свидетельствует о том, что такие процессы, как развитие микробиологических повреждений полимерных конструкционных материалов, возникновение биокоррозии металлов, формирование биопленок и “тромбов” в гидромагистралях систем регенерации воды следует рассматривать как постоянно действующие факторы экологического риска.

Целенаправленные исследования по проблеме микробиологических повреждений конструкционных материалов были начаты в Государственном научном центре Российской Федерации - Институте медико-биологических проблем (ГНЦ РФ ИМБП) в период эксплуатации орбитальной станции “Салют-6”. Пятый основной экипаж этой станции обнаружил наличие белого налета на отдельных участках интерьера, тягах тренажера для физических упражнений и в некоторых других зонах обитаемых отсеков. При исследовании доставленных на Землю проб был выявлен рост плесневых грибов –пенициллов, аспергиллов и фузариумов.

В ходе работы 5-й основной экспедиции на орбитальной станции “Салют-7” было получено сообщение космонавтов о наличии видимого роста плесени в отдельных зонах интерьера, разъемах и кабелях в рабочем отсеке. Фрагменты материалов были отобраны экипажем и доставлены на Землю для проведения лабораторных исследований. Визуальный осмотр полученных фрагментов показал, что мицелий плесневых грибов покрывал от 25 до 50 % поверхности образцов. При осмотре под микроскопом были выявлены изменения структуры образцов, а на отдельных материалах, в частности на изоляционной ленте, были обнаружены сквозные дефекты.

Особый интерес представляет ситуация, связанная с навигационным иллюминатором одного из транспортных кораблей “Союз”, который в течение полугода эксплуатировался в составе орбитальной станции “Мир”. В ходе работы члены 3–го основного экипажа отмечали прогрессирующее ухудшение оптических характеристик иллюминатора. После возвращения транспортного корабля на Землю были проведены исследования, которые выявили следующую картину. На центральном окне и большинстве периферических окон иллюминатора, выполненных из сверхпрочного кварцевого стекла, а также на эмалевом покрытии титановой оправы отмечалось наличие мицелия плесневых грибов и в одном случае отчетливо была видна растущая колония гриба. По линиям роста мицелия стекло было как бы “протравлено”. Визуально создавалось впечатление, что источником обрастания грибами служила паронитовая (резиновая) прокладка, с помощью которой стекло фиксировалось в титановой оправе. Из зон повреждений была выявлена ассоциация микроорганизмов, включающая спорообразующие бактерии и грибы.

Наглядным примером микробиологического повреждения оборудования является ситуация с выходом из строя блока управления прибора коммутационной связи, доставленного на Землю при возвращении со станции “Мир” 24–й основной экспедиции. Под металлическим кожухом прибора был обнаружен активный рост плесневых грибов на изоляционных трубках, контактных колодках, на армированном полиуретане. Этот процесс сопровождался окислением медных проводов в местах повреждения изоляции.

В ходе эксплуатации орбитальной станции “Мир” имели место и другие случаи микробиологических повреждений оборудования. Так, в системе регенерации воды из конденсата неоднократно отмечались нарушения в работе, обусловленные образованием гелеподобных “тромбов” в просвете гидромагистралей, по которым конденсат поступает на регенерацию. В доставленных на Землю фрагментах металлических и полимерных трубопроводов на внутренних поверхностях был обнаружен слизистый налёт и выявлен пристеночный рост бактериально-грибных ассоциаций. Видимый рост плесневых грибов неоднократно фиксировался космонавтами, особенно на оборудовании, расположенном в запанельном пространстве.

Различают два основных типа агрессии микроорганизмов в отношении конструкционных материалов: “прямое воздействие”, т.е. ферментативное разложение материалов с использованием их в качестве источника питания и “косвенное воздействие” - рост на загрязнениях, попадающих на поверхности материалов, с выделением продуктов жизнедеятельности, например, органических кислот. Ярким примером “косвенного воздействия” является повреждение сверхпрочного кварцевого стекла иллюминатора. Микроорганизмы, конечно же, не использовали его в качестве питательного субстрата, они росли на его поверхности за счёт липидной плёнки, конденсата атмосферной влаги и прочих загрязнений, но при этом, выделяя продукты метаболизма, нарушали его оптические характеристики.

Существенно важным является то обстоятельство, что отдельные микроорганизмы проявляют способность к резидентному заселению конструкционных материалов среды орбитального комплекса “Мир”. Проведенные в ГНЦ РФ ИМБП совместно со специалистами МГУ им. М.В. Ломоносова генетические исследования подтвердили наличие такого свойства у некоторых культур выделенных в условиях полета. Так, было показано, что штаммы некоторых грибов, выделенные в 1995 г., являлись потомками культур, обнаруженных в 1988 году.

И вместе с тем, космическая орбитальная станция “Мир” успешно функционирует уже 15 лет. И здесь немаловажную роль играет используемая система обеспечения микробиологической безопасности, разработанная в ГНЦ РФ – ИМБП РАН. Об эффективности указанной системы свидетельствует следующее:

- за весь период эксплуатации не зарегистрировано случаев заноса в орбитальный комплекс возбудителей острозаразных инфекций; у членов 28 основных экипажей не отмечено случаев возникновения инфекционных заболеваний, за исключением локализованных воспалительных процессов (несколько случаев) в результате микротравм кожных покровов;

- уровни микробной загрязнённости газовой среды, поверхностей интерьера и оборудования и питьевой воды в большинстве случаев поддерживались в пределах установленных нормативов.

В процессе полёта периодически отбирали пробы микрофлоры воздуха, конденсата атмосферной влаги, регенерированной воды, поверхностей декоративно-отделочных и конструкционных материалов. Пробы анализировали на Земле и при необходимости экипажу выдавали рекомендации по проведению санитарно-гигиенических мероприятий. Один раз в две недели на борту проводили санитарную уборку с использованием пылесоса и специальных салфеток, пропитанных антимикробными средствами. Для очистки газовой среды от микроорганизмов периодически включалась установка “Поток-150 М”, обеспечивающая фильтрацию воздушных потоков. Проводилась изоляция и удаление отходов с помощью использованных грузовых транспортных кораблей.

Для предотвращения микробиологических повреждений конструкционных материалов и оборудования космонавты по специальной методике периодически проводили осмотр поверхностей интерьера и оборудования станции, включая запанельное пространство. При обнаружении зон, подозрительных на наличие микроорганизмов, отбирали пробы микрофлоры и проводили обработку выявленных зон специальным средством “Фунгистат”.

Предстоящий управляемый спуск станции “Мир” с орбиты и ее затопление в Тихом океане не приведут к какой-либо микробиологической катастрофе для жителей Земли. Этот вывод основывается на том, что, во-первых, космонавты до года и более жили и работали в соседстве с микроорганизмами, населяющими станцию. Во-вторых, на Землю со станции “Мир” неоднократно доставляли различные грузы (оборудование, приборы, микробиологические пробы) и конструкции, поврежденные бактериями и микроскопическими грибами, для проведения соответствующих исследований. В-третьих, все предыдущие пилотируемые орбитальные станции – “Скайлэб” и “Салюты”, - после окончания их эксплуатации возвращались в заданные районы Земли в виде фрагментов без каких-либо экологических последствий для биосферы нашей планеты.