进出太空的航天器为何要严控微生物？ _航天器

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自1957年苏联成功发射世界上第一颗人造卫星开始，人类对地外空间的探索已经持续了半个多世纪，其间各式各样的飞行器携带着地球生命无数次地进出过地球大气层。也就是说人类在打开宇宙探索窗口的同时，也开启了天体生物间的交流平台。越来越多的太空活动，不禁让天体生物学家开始担心起来。我们应该如何规避空间探索时产生的有害微生物传播、变异风险？这种交流存在着哪些利弊？近日，国外媒体报道，美国宇航局科学家提出要保护地外天体 “干净”的微生物环境，空间探测器不仅要一般性地杀菌消毒，甚至连其携带的孢子的数量也要进行严格控制。目前行星生命探索计划的注意力正转向太阳系内数颗可能有利于生命存在的星球，保护地外天体环境也同样是在保护我们地球的空间环境。为此，中国科学院微生物研究所研究员、博士生导师刘志恒受邀进行了详细解读。国际空间站险遭微生物侵袭近几年，人类的太空探索不断取得进步，但与此同时科学家也开始注意到空间活动背后存在着的一些隐患。特别是对天体生物环境保护问题备受瞩目。那么，为什么科学家对此持如此谨慎的态度？刘志恒表示，随着空间探索的开始，人类第一次能够借助于航天器发射各种仪器到月球、火星或其他行星。然而，在进行星际探索时，飞行器或着陆装置难免会与各种微生物进行接触，这就引出了一个十分严肃的问题，我们会不会因此搅乱地球与其他行星的生物环境。可以做一个假设，如果地球微生物闯入其他星球，找到适合于它生长的条件，就可能会增殖，从而破坏目标行星的原始状态。另一方面，我们也必须保护地球及其生物圈与地上人群，不被可能存在的地外危险物质或生命所“污染” 。刘志恒举例说，不久前，国际空间站人员对站内微生物环境进行了检测，发现无孔不入的微生物在人类眼皮底下借助货运飞船进入了空间站，同时迅速适应空间站内的环境并四处蔓延。目前国际空间站内共发现有76种微生物，其中包括致病细菌和真菌，以及能够对金属造成生物性腐蚀的微生物。这些微生物会损害仪表盘、线路上的绝缘材料及其他类型的聚合材料。微生物的大量繁殖和材料的大量降解耗损将会导致空间站内的设备运行失灵。而且，微生物也严重威胁着国际空间站内宇航员的健康。不过好在科学家基于以前的研究，使用一种特殊液体对空间站内部进行了杀菌清理，化解了这次危机。鉴于微生物未来还会对空间站造成袭扰，俄罗斯科学家准备在站内安装一种名为“阿尔法”的特殊装置。它能够发射出波长200纳米至400纳米的紫外线。这些紫外线非常厉害，目前还没有发现哪种微生物能够在它的照射下继续存活。只有严格灭菌星际探索才有保障刘志恒介绍，航天器和航天仪器设备的制造可使用一类新型功能抗菌材料，来预防控制微生物的“污染” 。此类材料是在原料中添加抗菌剂，使航天器材制品具有内在的抗菌性，在一定时间内可以将附着在材料上的微生物杀死或抑制其生长繁殖。对航天器可以做到严格灭菌，那么作为生命体的宇航员身上也会携带微生物，对于它们要如何处理？刘志恒给出的答案是，生物学家估计人体至少携带有10亿个微生物，约占体重的2% 。它们中的大多数都能够与人体和谐相处，但有些也会致病。即使航天飞机、载人飞船、航天服、装船产品等经过再严格的真空消毒，微生物还是会随着航天员的皮肤、人体分泌物、物资等途径混进乘员舱。因此，对于人体携带的微生物是无法清除的，也是不能清除的。我们只能通过开展载人航天生物保护系统中的微生物安全监控策略预防微生物的危害。对于一些被“粘”回地球的微生物，首先，为了厉行国际行星保护公约，我们应不断发展及应用空间飞行器的生物载荷测量和减少生物载荷的技术，防患于未然。刘志恒表示，其次，我们还会对难以避免的“污染”进行补救。在众多太空任务中，有一类任务是“受限制地球返回”任务。说得通俗一点就是执行这种任务的航天器，有可能受到过外星微生物“污染”，因而在返回地球前受到一定的限制。这种情况下所有返回的硬件在整个返回阶段都应采取防泄漏措施。如果采集了来自于目标天体的未消毒材料，那么还要对这些材料采取防泄漏措施。返回后，应在严格控制下及时地采用最灵敏的技术分析收集到的未消毒样品。空间微生物利用好了也能造福人类对于如何因势利导让微生物为人类服务，刘志恒表示，空间环境诸多的物理条件，如显著的失重，热交换影响，粒子穿透，宇宙射线，磁变影响，细胞悬浮，营养物的浓度梯度、毛细特性、流体行为等均可能引起生物体的遗传和生物学特性的变异反应。因此，我国在过去40多年里，利用各种飞行器，成功地搭载了动植物和微生物样品，去探讨了解空间环境因子的生物学效应，并发展新的生物技术服务于地球人类生活。比如2005年，一株产生抗肿瘤的菌株12-S-11，利用我国发射的第21颗返回式科学卫星进行搭载实验，经15天空间飞行，产量提高85.55% 。所以凡事都有两面性，空间生物的保护和利用也是如此，未来我们会让空间微生物更好地为人类造福。（辽宁日报）专家档案刘志恒：中国科学院微生物研究所研究员、博士生导师。国家空间科学专家委员会委员，中国空间科学学会生命起源与进化专业委员会主任， “伯杰氏”国际微生物学会终身成就奖获得者。先后承担过国家自然科学基金，国家863计划，国家载人航天工程，中国科学院创新工程等项目中的多项研究课题。主要研究方向为原核微生物系统学、资源学和宇宙微生物学。