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Cold atmospheric plasma – A new technology for spacecraft component decontamination

Shimizu, Satoshi und Barczyk, Simon und Rettberg, Petra und Shimizu, Tetsuji und Klaempfl, Tobias und Zimmermann, Julia L. und Hoeschen, Till und Linsmeier, Christian und Weber, Peter und Morfill, Gregor E. und Thomas, Hubertus M. (2013) Cold atmospheric plasma – A new technology for spacecraft component decontamination. Planetary and Space Science. Elsevier. doi: 10.1016/j.pss.2013.10.008. ISSN 0032-0633.

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Kurzfassung

Cold atmospheric plasma (CAP) based on the Surface Micro-Discharge (SMD) technology was investigated for inactivation of different bacteria and endospores. The used technique was developed to serve as an alternative method for the decontamination of spacecraft components based on the COSPAR planetary protection policy where currently the dry heat microbial reduction method is the only applicable way to satisfy the required demands. However it is known, that dry heat can thermally damage sophisticated components installed on the device. Therefore, the development of a low temperature sterilization system is one of the high priority issues for upcoming space missions in the extraterrestrial field. In the study presented here, the vegetative bacteria Escherichia coli and Deinococcus radiodurans and several types of bacterial endospores – including Bacillus atrophaeus, Bacillus safensis, Bacillus megaterium, Bacillus megaterium 2c1 and Bacillus thuringiensis E24 – were inactivated by exposing them indirectly i.e. only to the reactive gases produced by the SMD electrode at room temperature. The results showed a 5 log inactivation for E. coli after 10 min of exposure. In contrast D. radiodurans proved to be more resistant resulting in a reduction of 3 log after exposure of 30 min. More than 6 log reductions were achieved for B. safensis, B. megaterium and B. megaterium 2c1 after 90 min of exposure. Furthermore the applicability of the used CAP system for spacecraft decontamination according to the planetary protection policy was investigated. This included also the investigation of the inactivation homogeneity by the plasma gas, the control of the temperature at the area of interest, the measurement of the O₃density in the treatment region and the detailed investigation of the effects of the exposure on different materials.

elib-URL des Eintrags:https://elib.dlr.de/86911/
Dokumentart:Zeitschriftenbeitrag
Titel:Cold atmospheric plasma – A new technology for spacecraft component decontamination
Autoren:
AutorenInstitution oder E-Mail-AdresseAutoren-ORCID-iDORCID Put Code
Shimizu, SatoshiMax-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Barczyk, SimonDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Linder Höhe, 51147 Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Rettberg, PetraDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V. Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin, Linder Höhe, 51147 Köln, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Shimizu, TetsujiMax-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Klaempfl, TobiasMax-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Zimmermann, Julia L.Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Hoeschen, TillMax-Planck-Institut für Plasmaphysik, EURATOM Association, Boltzmannstrasse 2, D-85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Linsmeier, ChristianForschungszentrum Jülich GmbH, Institut für Energie- und Klimaforschung – Plasmaphysik, 52425 Jülich, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Weber, PeterDeutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt e.V., Raumfahrtmanagement, Bemannte Raumfahrt, ISS und Exploration, Königswintererstrasse 522-524, 53227 Bonn, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Morfill, Gregor E.Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Thomas, Hubertus M.Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Giessenbachstrasse, 85748 Garching, GermanyNICHT SPEZIFIZIERTNICHT SPEZIFIZIERT
Datum:2013
Erschienen in:Planetary and Space Science
Referierte Publikation:Ja
Open Access:Nein
Gold Open Access:Nein
In SCOPUS:Ja
In ISI Web of Science:Ja
DOI:10.1016/j.pss.2013.10.008
Verlag:Elsevier
Name der Reihe:Epub ahead of print (in Press)
ISSN:0032-0633
Status:veröffentlicht
Stichwörter:cold atmospheric plasma, surface micro discharge, planetary protection, endospores, decontamination
HGF - Forschungsbereich:Luftfahrt, Raumfahrt und Verkehr
HGF - Programm:Raumfahrt
HGF - Programmthema:Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Schwerpunkt:Raumfahrt
DLR - Forschungsgebiet:R FR - Forschung unter Weltraumbedingungen
DLR - Teilgebiet (Projekt, Vorhaben):R - Vorhaben Strahlenbiologie (alt)
Standort: Bonn-Oberkassel , Köln-Porz
Institute & Einrichtungen:Institut für Luft- und Raumfahrtmedizin > Strahlenbiologie
Vorstandsbereich Raumfahrtmanagement
Hinterlegt von: Kopp, Kerstin
Hinterlegt am:18 Dez 2013 11:36
Letzte Änderung:18 Dez 2013 11:36

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