¿Existe alguna tecnología demostrada o incluso propuesta que pueda esterilizar una nave espacial con 100% de certeza y aún así dejarla electrónicamente funcional?

En esta respuesta a ¿Por qué no hay misiones robóticas en Europa o Encelado? escribí:

  1. Las misiones que atraviesan el hielo y se adentran en el océano son actualmente hipotéticas y problemáticas. Necesitas mucha energía para atravesar 10 km de hielo sin importar cómo lo hagas y, a menos que tu nave espacial esté completamente esterilizada al 100% , puedes contaminar un océano sin vida o infectarlo desastrosamente con organismos terrestres. Que yo sepa, aún no existe una capacidad documentada de que la nave espacial pueda esterilizarse absolutamente y, sin embargo, seguir funcionando.

Algunas formas de vida son fáciles de esterilizar, pero otras no. Podemos decir que los virus de la Tierra y las esporas bacterianas probablemente no representen una amenaza para la vida extraterrestre y serían inertes, pero eso es solo una ilusión y un movimiento de manos.

Incluso hay moléculas de proteína individuales que pueden infectar y matar animales y humanos, algo que se descartó como imposible hasta que muriera suficiente gente.

Así que me gustaría preguntar:

Pregunta: ¿Existe alguna tecnología demostrada o incluso propuesta que pueda esterilizar una nave espacial con 100% de certeza y aún así dejarla funcional electrónicamente?

100% de certeza es un listón alto.
@OrganicMarble como debería ser en este caso. Quiero decir, ¿debería el 99% de certeza de que no infectaremos accidentalmente otro mundo ser "lo suficientemente bueno para el trabajo del gobierno"?
Algunas tecnologías son fáciles de esterilizar y otras no. Cuanto más estrictos sean sus requisitos de esterilización, más restrictivo será el conjunto de tecnologías que puede utilizar. Podríamos construir dispositivos que se puedan poner al rojo vivo durante una hora más o menos y estar bastante seguros de que ya no contienen ningún compuesto orgánico complejo, la pregunta es si se le puede dar la funcionalidad suficiente para que sea útil. ¿Cuánta funcionalidad necesita? (Y llevar dicha nave espacial a su destino sin contaminarla es otro problema).
@ChristopherJamesHuff, la funcionalidad tendría que ser suficiente para justificar la financiación de una misión a esos cuerpos. En otras palabras, un "rover estándar del espacio profundo o un nadador oceánico". :-)
¿Quieres esterilización al 100%? Disponible hoy, usa detergente marca Zar Bomba . ¡Realmente elimina los gérmenes! (para una eficacia total del 100 %, es posible que se requieran aplicaciones repetidas ) ..... 100 % es un listón muy alto para establecer.
Lo que escribiste en esa respuesta fue incorrecto. Las únicas certezas en la vida son la muerte y los impuestos. El objetivo para el módulo de aterrizaje Europa planificado es una probabilidad de menos de 1/10000 de infectar Europa con vida terrestre. Fuente: europa.nasa.gov/system/downloadable_items/… .
La premisa que motiva la pregunta incorrecta; el objetivo no es el 100%. La pregunta sigue siendo válida, pero la respuesta es un simple no.
@DavidHammen Gracias por el enlace, pero ¡ay! Vaya, eso suena demasiado alto cuando se trata de (potencialmente) arriesgar * el mundo de otra persona. Voy a leer sobre eso ahora.
@DavidHammen gracias por el enlace. Solo un equipo de ingeniería loco se apuntaría a una meta del 100%. Para citar erróneamente a Kirk: no creo en el escenario sin pérdidas.
Las proteínas individuales no son viables y no es necesario que las consideremos. Solo necesitamos enumerar las formas de vida libre que tenemos; cualquier parásito estará demasiado en sintonía con las formas terrestres existentes para encontrar algo que infectar.
@Joshua NASA tiene formas similares (pero reducidas) de reglas de protección planetaria para vehículos que aterrizan en Marte. El rover Perseverance probablemente tiene más de 40000 esporas repartidas por todo el cuerpo del rover, y todo el sistema de aterrizaje, menos de 300000 esporas.
@pcman Sí, la radiación de una reacción de fusión es lo que uso para esterilizar mis máscaras entre usos. Resulta que mi coche tiene una fuente de radiación de fusión justo en el salpicadero, aunque eso me hace sentir muy raro conduciendo mi coche ahora. Estoy seguro de que está bien.
La pregunta es si la esterilización es suficiente cuando también se pueden transportar contaminantes moleculares más simples como aminoácidos o lípidos.
@eckes Mencioné "moléculas de proteína única" como agentes infecciosos conocidos, pero eso lo lleva a otro nivel.
@Harper-ReinstateMonica para obtener los mejores resultados, recuerde eliminar cualquier elemento de vidrio o atmósfera de gas que pueda proteger a los rayos UV entre su reactor de fusión y las máscaras.
La bomba de neutrones podría hacerlo.
¿Qué nivel de funcionalidad eléctrica desea? Ninguna tecnología actual que no sea de silicio se pondrá al día con la tecnología actual de circuitos integrados durante décadas, si es que alguna vez lo hace. Si solo necesita unos pocos transistores, bueno, tal vez ...
@samerivertwice: es bueno que los neutrones energéticos no afecten en absoluto a los dispositivos electrónicos, ¿verdad? Esperar...
@JonCuster verifique mi respuesta anterior a esa pregunta : "la funcionalidad tendría que ser suficiente para justificar la financiación de una misión a esos cuerpos. En otras palabras, un 'rover estándar del espacio profundo o un nadador oceánico'". :-)" Además, esta respuesta ya describe los osciladores de anillo de carburo de silicio [publicado hace cinco años aip.scitation.org/doi/10.1063/1.4973429 .
Los estándares de "sin proteínas, aminoácidos o lípidos" parecen un poco excesivos cuando se considera el hecho de que no podemos garantizar que los meteoritos expulsados ​​de la Tierra no transporten esas cosas a Marte o Europa ahora. Si la contaminación interplanetaria de fuentes tan débiles fuera posible, seguramente ya habría ocurrido en algún momento en los últimos mil millones de años.
@tbrookside que se menciona en un comentario anterior, pero no en la pregunta. Menciono las proteínas infecciosas, pero solo las utilizo como ejemplo de algo biológico que originalmente se descartó como imposible y que resultó ser mortalmente serio.
@uhoh, por lo que un oscilador de anillo en SiC se trata de una puerta quad nand, aproximadamente 50 años después del silicio y sin las grandes presiones comerciales para llegar a VLSI y más allá. Como dije, décadas para llegar a los circuitos integrados equivalentes a Galileo.
@JonCuster He pasado diez años en la industria de los semiconductores. Yo era un ingeniero de desarrollo de procesos. Desarrollé procesos, uno tras otro, a velocidades vertiginosas. Los procesos de contracción para un nuevo material son mucho menos desafiantes que para el silicio porque ya existen todos los conjuntos de herramientas. No es necesario desarrollar los equipos de deposición, grabado y litografía para cada generación esta vez, todos ya existen. En su mayoría, solo se necesitan las químicas específicas de los materiales. Lo siento, pero la idea de que SiC siempre estará 50 años detrás de Si es simplemente incorrecta y uniformada.
@JonCuster todo el software de simulación de procesos y el software de diseño y modelado de dispositivos ahora también existen y no tienen que desarrollarse desde cero. Simplemente toma un paquete de software moderno y cambia las propiedades de Si a SiC y puede comenzar a modelar su proceso de inmediato. El objetivo del documento de 2016 era demostrar el rendimiento en función de la temperatura, no demostrar los límites de la complejidad del circuito, por lo que las conclusiones que extrae son erróneas. Usamos osciladores de anillo en estructuras de prueba de línea de trazado porque están optimizados para reflejar parámetros clave
@uhoh: habiendo desarrollado yo mismo tecnologías duras, creo que eres tremendamente optimista. No es tan fácil.
@JonCuster no hay nada de lo que escribí que sugiera que algo sea fácil. No hay absolutamente nada fácil en la industria de los semiconductores; Nunca ha sido, nunca lo será. No creo que "50 años" sea razonable. Los osciladores de anillo eran la estructura de prueba correcta para usar en ese experimento y no reflejan una limitación en la complejidad. Acabo de preguntar ¿Cuál es la regla de diseño de vanguardia actual para SiC VLSI? ¿Impedimentos tecnológicos para hacer un microcontrolador para un módulo de aterrizaje Venus a 460 °C?
Si tiene $ 100 mil millones, podría obtener un chip SiC de varios miles de transistores en una década.
"Pero eso es solo una ilusión y un movimiento de manos". Teniendo en cuenta cómo tienden a ser los microorganismos especializados en la Tierra, y considerando que no tenemos garantía de que los organismos alienígenas estén hechos de carbono, por no hablar del ADN, suponiendo que existieran, creo que podemos decir que la probabilidad de infección es bajo. ¿Esos priones que mencionaste? Tienden a infectar clases más bien pequeñas de organismos terrestres (p. ej., sólo mamíferos). Los priones fúngicos no infectan a los mamíferos y viceversa.
En cuanto a los priones, un completo no factor. Un prión solo puede reproducirse encontrando un huésped que ya forme exactamente la misma cadena molecular.
@OrganicMarble "100% de certeza es un listón alto". En efecto. Estoy bastante seguro de que el planeta Tierra no llega a ese nivel para limitar el riesgo de propagación de la vida: abc.net.au/news/2011-08-29/life-blasted-into-outer-space/…
@LorenPechtel Sí, así es como se propagan los ejemplos conocidos, pero no significa necesariamente que la reacción en cadena no pueda ser iniciada por una molécula diferente. De hecho, es una buena base para una pregunta de Biología SE, pero tendrá que esperar hasta este fin de semana. En este caso, solo lo he usado como un ejemplo de algo que la gente no creía posible y que resultó ser bastante posible y catastrófico.
Para lograr una esterilización cercana al 100% y también evitar la contaminación posterior a la esterilización, sería necesario esterilizar el vehículo de lanzamiento después del lanzamiento.

Respuestas (2)

La esterilización absoluta al 100% es imposible. Siempre existe una pequeña posibilidad de que algún microbio caiga en un componente durante la fabricación, se sepulte dentro del empaque y, por lo tanto, no se pueda alcanzar mediante la esterilización. Sacar un microbio de este tipo al medio ambiente requeriría romper la nave espacial de una manera muy peculiar, sin incinerar ni dañar al microbio en sí. La mayoría de los aterrizajes forzosos no romperán los componentes electrónicos o los incinerarán.

El estándar de oro para la esterilización de productos electrónicos es el gas de óxido de etileno . Se utiliza para esterilizar dispositivos médicos electrónicos implantados, como marcapasos, que también requieren una esterilización estricta para evitar la introducción de microbios en el cuerpo humano. (El autoclave también se usa para implantes no electrónicos , pero el calor destruirá la electrónica).

El Manual de Control de Contaminación de la NASA , pp. VI-21 a 23, describe las propiedades del óxido de etileno:

  • "El gas más versátil para fines de esterilización"
  • Capacidad de penetración fuerte y rápida.
  • Penetra fácilmente en una variedad de materiales que se pueden usar como "envases estériles", manteniendo la esterilidad de un dispositivo hasta que se usa.
  • Moderadamente microbicida. La eficacia aumenta con tiempos de exposición más prolongados; 24 horas a altas concentraciones es tan bueno como cualquier otra forma de esterilización.
  • Absorbido en caucho y plásticos; ampolla la goma y ataca los plastificantes; Se requiere un tiempo de aireación considerable después de la esterilización para estos materiales.
  • La aireación después de la esterilización es efectiva para dispersar el gas. Sin residuos.

Otros métodos de esterilización enumerados en el Manual de control de la contaminación (pág. VI-17) no son adecuados para productos electrónicos:

  • El calor húmedo (autoclave) y el calor seco dañarán la electrónica por calor excesivo.
  • El formaldehído (vapor o baño de inmersión) y la beta propiolactona se encuentran en soluciones de agua que pueden provocar un cortocircuito en los dispositivos electrónicos. Son desinfectantes de superficie con poca penetración, y no penetran en envases estériles. También se desgasificarán. El formaldehído también puede polimerizarse, dejando un residuo.
  • El ácido peracético y el hipoclorito de sodio (lejía) corroen los metales, se encuentran en soluciones acuosas, dañan los envases estériles y pueden desgasificarse.
  • La radiación ultravioleta tiene baja penetración.
La instrumentación para UHV se hornea de forma rutinaria pero no tiene mucha electrónica, pero los semiconductores de alta temperatura que se están desarrollando para las misiones de Venus podrán manejar temperaturas bastante altas. Es posible que hornear sea el nuevo estándar de oro para las naves espaciales que lleguen a entornos biológicamente viables. Supongo que tendría que pasar en el carenado de LEO para que sea efectivo.
Siempre intercambias algo adentro y algo afuera. Los semiconductores de alta temperatura siempre estarán limitados de una forma u otra: ¿qué tal reducir la densidad del transistor 1000 veces? Y hornear no es una panacea: algunas de nuestras formas de vida son bastante difíciles de matar.
¿Qué tal rayos gamma/x? ¿Eso destruirá la electrónica?
@Peter-ReinstateMonica La radiación de alta energía es la razón por la que no podemos tener cosas electrónicas bonitas en el espacio. El tipo de radiación necesaria para matar varias bacterias en forma de esporas freiría los componentes electrónicos endurecidos por radiación que tenemos que usar en el espacio.
@DavidHammen Bueno, tal vez no gamma duro y sin partículas cargadas ;-). Pero UV ya esteriliza; La radiografía seguramente también lo hará. ¿Y los rayos X que son lo suficientemente fuertes como para penetrar el objeto destruyen la electrónica robusta?
@ Peter-ReinstateMonica Hay algunas bacterias en forma de esporas que se ríen de los rayos UV. La dosis de rayos gamma necesaria para matar algunas esporas bacterianas es enorme. Así que sospecho que también se ríen de los rayos X. Como escribió fraxinus, algunas de nuestras formas de vida son bastante difíciles de matar.
@fraxinus, pero ¿son esas limitaciones fundamentales, o simplemente el resultado de que los semiconductores de alta temperatura no tienen el tipo de aplicaciones comerciales que provocaron la reducción de la electrónica de silicona a lo que tenemos hoy? De hecho, me imagino que los circuitos con transistores basados ​​en diamantes podrían hacerse más pequeños que la silicona. Y la fabricación de tales transistores implica aparentemente "una inmersión en una solución a 200 °C de (NH₄)₂S₂O₈ y H₂SO₄" y una deposición química de vapor a 450 °C... no puede haber muchos microbios que sobrevivan a ese tipo de condiciones. doi.org/10.1109%2F5.90131
@leftaroundabout ambos. La alta temperatura limita la cantidad de características pequeñas que puede crear debido a la difusión acelerada de todo. También agrega ruido a cualquier señal y no puede hacer nada al respecto, salvo enfriar los circuitos y los sensores. Enfriamos las cosas importantes incluso con la tecnología actual, pero a mayor temperatura, menos opciones de enfriamiento tenemos disponibles. Gran parte de nuestra tecnología requiere sustancias líquidas (por ejemplo, en condensadores electrolíticos, en baterías, en muchos sensores) que se vuelven menos una opción a medida que aumenta la temperatura.
Los rayos gamma, los rayos X y otras radiaciones penetrantes (1) matarán los componentes electrónicos junto con las formas de vida (la radiación de alta energía simplemente destruye cualquier estructura compleja a pequeña escala, es por eso que es mortal en primer lugar) y (2) aún dejará muchas moléculas complejas (por ejemplo, proteínas, que son malas por sí mismas, incluso si no forman parte de una célula en funcionamiento) más o menos intactas.
@fraxinus bien, pero todo eso supone tecnología estándar de transistores de silicona y condensadores electrolíticos. El diamante funciona en un dominio completamente diferente, y estoy bastante seguro de que también podría tener condensadores cuyo electrolito sea líquido a 300 ° C más o menos (pero probablemente sería sólido a temperatura ambiente en ese momento). En realidad, el enfriamiento funcionaría mejor a esas temperaturas en lo que respecta a las aplicaciones espaciales, porque la radiación se convierte en un mecanismo efectivo, sin necesidad de conductancia y/o convección de aire.
... El único problema que veo, por supuesto, es que este tipo de circuito no sería de mucha utilidad en la Tierra: allí necesitarías gastar mucha energía solo para mantenerlo a una temperatura lo suficientemente alta . Así que no hay ayuda de I/D del sector comercial. — El ruido, por supuesto, también es un problema, pero debido a la mayor brecha de banda, operaría a voltajes más altos, por lo que aún funcionaría. (Solo requiere más energía, pero no como 1000 veces más).
@leftaroundabout sin condensadores de alto valor, sin baterías y alto ruido térmico no son factores pequeños. Por otro lado, usamos electrónica de diamante incluso ahora (LED UV) que no requieren altas temperaturas para funcionar. Sin duda, el progreso en el campo también afectará nuestra vida cotidiana.
@leftaroundabout ese es un buen punto. Estaba pensando que los circuitos integrados de carburo de silicio para Venus tolerarían la cocción. Si bien las concentraciones de portadores en los circuitos integrados de semiconductores están definidas por los perfiles de dopaje, también requieren una temperatura finita para ionizar esos dopantes. Creo que haré una pregunta en Electronics SE sobre esto; Voy a hacer ping cuando lo haga.

No , no es posible hacerlo 100% estéril. Especialmente si consideras la autorreplicación como único requisito para clasificar algo como vida (Es complicado. Ver referencia obligatoria de xkcd )

Algunas cuestiones a tener en cuenta:

  • Además de otra respuesta, es probable que use chips y PCB en su nave espacial. Por lo general, se fabrican fuera de las agencias espaciales, y aunque ciertamente no se fabrican en instalaciones sucias , no hay absolutamente ninguna garantía de que uno o dos virus no hayan aterrizado en los chips y luego estén cubiertos por epoxi, pintura anticorrosiva u otro. sellador que protegería a los microbios en el interior durante los procesos de esterilización (para ser liberado en el medio ambiente unos miles de años más tarde cuando el sellador se degrade).

  • Además, incluso si uno pudiera hacerlo completamente estéril cuando se fabrica, todavía existe el problema de lanzar su nave a través de la atmósfera, que está llena de microbios de varios tipos, algunos de los cuales tienen una probabilidad distinta de cero de adherirse a ella y sobrevivir. E incluso si construyó su nave espacial completamente desde cero en órbita extrayendo asteroides y haciendo toda la fabricación completamente por robots, todavía hay una probabilidad distinta de cero de que su fábrica espacial no esté 100% (pero solo, por ejemplo, 99.999999% limpio). O una de las piezas submilimétricas de desechos espaciales "infectadas" cae sobre él.

  • incluso entonces, no hay una garantía del 100% de que no haya otra vida (no originada en la Tierra) en el espacio que su nave espacial no pueda recolectar en el espacio y luego depositar en un destino generalmente más protegido (como perforar o derretir a través de 19 km barreras de hielo )

Entonces, sí, las posibilidades de contaminación son muy bajas y las agencias espaciales (al menos algunas de ellas) parecen intentar que sea lo más estéril posible, pero no va a estar 100% libre de vida.

Pero, de nuevo, en el lenguaje coloquial , 100 % casi nunca significa realmente 100 % (p. ej., tomar una píldora de placebo no es 100 % segura, ya que, por ejemplo, uno podría atragantarse y morir, o la respuesta emocional podría poner en peligro el sistema cardiovascular). elevados, y por lo tanto más propensos a fallar, niveles, etc.)

La "referencia xkcd obligatoria" no es obligatoria ni científicamente objetiva. Sacrifica cualquier valor que podría tener potencialmente en el contexto de ser una referencia confiable a favor de ser "gracioso", e irónicamente hace un mal trabajo al ser incluso remotamente divertido, al menos en mi impresión. Entiendo que el "humor" no debe tomarse literalmente, pero en el caso de que el humor real y genuino apenas esté presente, uno podría mirar el contenido científico para intentar encontrar al menos algún valor, y ahí es donde comienza. importar.
@ user47149 no entender por qué algunas personas encuentran algo divertido, no es una prueba de que algo no sea divertido. No se pueden invalidar los sentimientos de alguien alegando lo contrario. Además, así es como suelen funcionar los chistes, pasando de lo aceptado, normal y probable a lo inesperado, improbable y ridículo. El xkcd vinculado (además de ser divertido para mí y para muchos otros) es bastante educativo, ya que destaca que actualmente no hay consenso con respecto a la definición de la vida en sí misma, por lo que es relevante para lo que se pregunta aquí.
¿ "Fracaso" ? Eso es bastante acusativo. Sorpresa, en realidad entiendo los "chistes" y todavía los considero humor de mala calidad. La única falla que pude ver es la falla del autor para divertirme, supongo. La red SE no funciona como un foro, sino más como Wikipedia; no ves enlaces aleatorios a cómics xkcd en los artículos de Wikipedia, ¿verdad? Y por una buena razón. La falta de consenso con respecto a la definición de vida no es equivalente a las entidades mundanas que existen en un espectro donde los hongos supuestamente están "más vivos" que las plantas, o los objetos/fenómenos inanimados, como el fuego y las nubes, {continúa}
supuestamente "más" o "menos" vivos que otros. No hay absolutamente ningún valor en vincular a tal cómic, ni siquiera hay un remate: solo la confusión neurótica del autor presentada como una especie de verdad dada por Dios. Y especialmente dado que, tal vez sin saberlo, estás insultando sutilmente a tus lectores: el enlace en tu respuesta ni siquiera enlaza con la página original de xkcd, sino para explicar xkcd.com, que pone una frase extremadamente condescendiente y pretenciosa "Explicar xkcd: es porque eres un tonto." en la parte superior antes de cada artículo. ¡Ay! {continúa}
Y también, expresar la opinión de uno no es un intento de invalidar los sentimientos de nadie. Por favor, aléjate de mí con esas tonterías de despertar defensivas exageradas. Mi comentario original en este hilo niega explícitamente que las observaciones descritas sean solo mi impresión (implícitamente: impresión subjetiva). Por cierto, el contenido de SE debe basarse en el mérito, no en la validación de "sentimientos": el hecho de que, en su respuesta, incorporó dicha validación de "sentimientos" a la ecuación es otra sugerencia de que este enlace xkcd tiene no es asunto de estar allí.
¿Existe alguna tecnología demostrada o incluso propuesta que pueda esterilizar una nave espacial con 100% de certeza y aún así dejarla electrónicamente funcional?
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