Небольшой чип, грандиозная миссия: в поисках признаков внеземной жизни

Возможна ли жизнь — или была ли она когда-либо возможна — на других планетах? Чип-маркер (происхождения) жизни (LMC_OOL) ищет ответ. Этот инновационный чип разрабатывается голландским консорциумом под руководством TU Delft. Исследователь из UT Юрриан Хаскенс и его команда сделают оптический сенсор селективным для необходимых биомаркеров.

Прибор голландской сборки, способный обнаружить следы жизни на спутнике Сатурна Энцеладе — такова конечная мечта исследователя из TU Delft Нильса Лигтеринка. В ближайшие годы он будет работать с около тридцатью коллегами из различных голландских компаний и научных институтов над чипом-маркером (происхождения) жизни (LMC_OOL).

Это изобретение лучше всего описать как крошечную, но полноценную лабораторию в форме компьютерного чипа. Он «запрограммирован» на идентификацию специфических молекул в жидкостях; молекул, которые могут указывать на жизнь, таких как аминокислоты.

«Наш чип можно сравнить с замочной скважиной, где молекула, которую мы ищем, — это ключ, — объясняет Лигтеринк. — Поскольку в скважину подходит только один ключ, мы можем быть почти на 100% уверены, что захватили искомую молекулу, когда что-то обнаруживаем нашим чипом. Это делает наш лаборатория-на-чипе революционной».

Исследователь из UT Хаскенс добавляет: «Важный шаг вперед заключается в том, что мы собираемся селективно распознавать зеркальное отображение аминокислоты. Ведь живые организмы производят только одно из зеркальных отображений, поэтому это распознавание необходимо, чтобы определить, происходит ли аминокислота из жизненного процесса или нет».

Более лёгкий способ искать жизнь

Идея чипа-маркера жизни (LMC) была впервые предложена более двадцати лет назад для миссии ESA ExoMars. Хотя ESA в итоге выбрала другие инструменты для той миссии, партнёры консорциума сохранили энтузиазм по поводу концепции. При финансовой поддержке программы NSO Instruments инструмент теперь дорабатывается, чтобы его можно было использовать в ряде будущих планетарных миссий.

Одно из главных преимуществ нового LMC_OOL — его компактный размер и малый вес. Современные инструменты для обнаружения жизни на Марсе размером с микроволновую печь и весят от десяти до двадцати килограммов. В то же время LMC_OOL будет размером примерно с банку газировки и весить всего 700 граммов. В космических исследованиях, где важен каждый килограмм стартовой массы, голландский чип предлагает лёгкую, но высокопроизводительную альтернативу.

К созданию прототипа

В основе LMC_OOL лежит технология интегральных фотонных чипов. В Нидерландах уже есть большой опыт работы с этой технологией в медицинских приложениях, но ранее она никогда не летала в космос. Ключевая задача — протестировать и подготовить чип для работы в экстремальных условиях космоса.

В Делфте исследователи изучают, при каких обстоятельствах — таких как экстремальные температуры, радиация и вакуум — чип может функционировать надёжно, и какие меры необходимы для поддержания работоспособности системы во время миссии на Энцелад. Здесь неоценим опыт инженера космических систем Видьи Палличадат MSc, работавшей над несколькими космическими миссиями: «С помощью создания прототипов, тестовых кампаний и доработки дизайна мы повышаем уровень технологической готовности (TRL) инструмента». В UT оптический сенсор делают селективным для требуемых биомаркеров.

«Здесь поддержка NSO имеет для нас решающее значение, — говорит Лигтеринк. — Благодаря программе Instruments мы можем продолжать разработку LMC_OOL, что позволит нам квалифицироваться как поставщик как для небольших, так и для крупных европейских космических миссий, например, будущей миссии к спутнику Сатурна Энцеладу».

Около тридцати инженеров и учёных из TU Delft, Lionix, TNO, а также университетов Твенте, Утрехта, Крэнфилда (Великобритания), Лестера (Великобритания), Колорадо в Боулдере (США) и Открытого университета (Великобритания) будут вносить вклад в LMC_OOL в ближайшие годы. Они превращают многообещающие идеи в конкретные чертежи для создания полностью функционирующего прототипа. Тем временем чип проходит всесторонние испытания для разработки наиболее стабильных рецепторов («замочных скважин») и их валидации в самых разных экстремальных условиях.

Инновации создают новые возможности

Глобальный поиск внеземной жизни продолжает захватывать воображение, отмечает Лигтеринк. По его мнению, Нидерланды должны занять видное место в этой области. Отчасти из-за сильного опыта страны в планетарных исследованиях и астробиологии, а отчасти потому, что инвестиции в технологии стимулируют инновации, стартапы и экономические возможности как внутри, так и за пределами космического сектора.

«И, конечно, биологические и медицинские прорывы, которые могут последовать после того, как внеземная жизнь будет обнаружена и её можно будет изучать дальше», — добавляет Лигтеринк. Если LMC_OOL всё же отправится к Сатурну, это произойдёт не раньше, чем через 25 лет. Анализ научных результатов займёт ещё около десяти лет.

«К тому времени мои коллеги и я будем приближаться к пенсионному возрасту, — говорит Лигтеринк. — Но это не мешает нам полностью посвятить себя этому инструменту. Если вы хотите конкурировать на высшем уровне планетарных исследований, вы должны быть готовы инвестировать в долгосрочной перспективе».