太空可能看起来很空旷，但它包含极端温度、高水平的背景辐射、微流星体和未经过滤的太阳眩光。 此外，国际空间站外部的材料和设备暴露在原子氧 (AO) 和其他带电粒子中，因为它在我们大气层的最边缘绕地球运行。 只有最坚固的材料、设备和生物才能承受这种恶劣的环境，在轨道实验室进行研究的科学家们已经确定了其中一些具有多种潜在用途。
“有一些方法可以在地面上单独测试太空暴露的各个组成部分，但同时获得所有这些组成部分的综合影响的唯一方法是在轨道上，”拥有和运营的 Aegis Aerospace 的 Mark Shumbera 说MISSE 飞行设施 (MISSE-FF)，一个在空间站上进行空间暴露研究的平台。 “这很重要，因为综合效应可能与单个效应大不相同。”
由国际空间站国家实验室赞助的 MISSE-FF 任务大约每六个月发射一次。 Shumbera 说，实验从 2018 年安装该平台时开始，并将在空间站的整个生命周期内持续进行。 之前从 2001 年到 2016 年运营的 MISSE 设施举办了第一次基于站的暴露实验。
其中一些任务有助于研究人员了解新技术怎样对太空环境作出反应。 “在运行卫星或飞行器上使用一项技术之前，你需要对它在太空环境中的表现方式有一定的信心，”他说。
Teflon 氟化乙烯丙烯 (FEP) 在太空暴露 5 年以上后的原子氧侵蚀。 图片来源：美国宇航局格伦的 Kim de Groh
MISSE-FF 拥有高清摄像头，可以定期拍摄其曝光平台上的所有物品和传感器，以记录环境条件，例如温度、辐射以及紫外线和 AO 曝光。 所有测试物品也被带回地面进行飞行后分析。
NASA 的科学家已经在 MISSE-FF 上执行了多项任务，以分析原子氧和辐射对数百个样品和设备的影响。
MISSE-9，对于 example，评估了聚合物、复合材料和涂层怎样处理暴露于太空的问题。 对于这次和其他 MISSE 任务，美国宇航局克利夫兰格伦研究中心的高级材料研究工程师 Kim de Groh 测试了两种主要的环境退化效应。 首先是材料由于 AO 相互作用而腐蚀的速度。 她测量暴露在太空中的材料的质量损失，并使用该信息计算 AO 侵蚀屈服值。 这些值有助于航天器设计人员确定特定材料是否适合使用以及这些材料需要多厚。
由于轨道上的辐射和温度循环，用作航天器绝缘材料的材料在太空中会变脆。 这种脆化会产生裂缝并导致诸如航天器部件过热等问题。 De Groh 还测试了不同材料的耐用性，以找到那些不易变脆的材料。
“理想的情况是将样品实际暴露在太空中，同时体验所有恶劣的环境条件，”de Groh 说。
ESA（欧洲航天局）的 EXPOSE-R-2 设施是另一个为科学家提供在太空测试样品的机会的平台。 使用该设施的 ESA 调查包括 BOSS 和 BIOMEX，它们将生物膜、生物分子和极端微生物暴露在太空和类似火星的条件下。 极端微生物是可以生活在大多数生命形式无法忍受甚至致命的条件下的生物。
提高自主性对于未来远离地球且不能依赖补给任务的任务至关重要。 罗马大学生物系教授、BOSS 和 BIOMEX 研究员 Daniela Billi 表示，能够耐受极端条件的微生物在此类任务的生命支持系统中具有潜在用途。 为了 example，蓝藻可以利用可用资源来固定碳（将大气中的二氧化碳转化为碳水化合物）并产生氧气。
在空间站暴露期间，干燥的黄球藻细胞受到相当于去火星旅行的电离辐射剂量。 他们的反应表明，细菌可以被运送到地球并根据需要进行再水化。 干燥的细胞还与火星风化层或灰尘的模拟物混合，并接受相当于在火星表面暴露约 4 小时的紫外线剂量。
哈勃太空望远镜 Light Shield 面向太阳的多层绝缘材料在其在太空中将近 7 年之后的第二次维修任务中观察到了大裂缝。 图片来源：Townsend，高性能聚合物
NASA 宇航员 Nick Hague 和 Anne McClain 将 MISSE-FF 安装在日本 Kibo 实验室模块的气闸内，然后对该装置减压，将设施移至空间站外部。 信用：美国国家航空航天局
“这项研究的目的是验证这种蓝藻是否可以修复在前往火星和暴露于未减弱的火星条件下积累的 DNA 损伤，”Billi 说。
最近发表 结果 表明它们可以：与在地球条件下生长的对照相比，暴露后再水化的细胞的 DNA 测序显示突变率没有增加。 这一结果增加了利用这种生物利用现场可用资源来支持人类住区的潜力。
使用 EXPOSE-R-2 设施的另一项调查 成立 暴露于太空 16 个月后，含黑色素真菌的生命迹象。 真菌黑色素似乎在细胞对极端条件（包括辐射）的抵抗中发挥作用，并可能在未来的深空任务中用作辐射防护。 在实验中，一株黑色素化真菌的薄层将辐射水平降低了近 2%，甚至可能降低了 5%。
空间站外部的 MISSE 飞行设施。 信用：美国国家航空航天局
除了真菌，研究人员还使用 ESA 平台将大约 40 种多细胞动植物的静止阶段暴露在太空中，以进行 EXPOSE-R IBMP 调查。 结果 显示 这些生物中的许多仍然存活，甚至完成了几代人的生命周期和繁殖，这表明未来前往其他星球的航行可能会携带陆地生命形式用于生态生命支持系统和创造人工生态系统。
随着人类探索更远的太空并在那里停留更长时间，在空间站的曝光平台上进行的测试有助于确保他们携带的材料和系统能够为这次旅行做好准备。
