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航天器進出太空為何要嚴控微生物

時間：2015年07月31日信息來源：航天器,微生物點擊：6152次字體：大中小

核心提示

航天器進出太空為何要嚴控微生物

　　核心提示

　　自1957年蘇聯成功發射世界上第一顆人造衛星開始，人類對地外空間的探索已經持續了半個多世紀，其間各式各樣的飛行器攜帶著地球生命無數次地進出過地球大氣層。也就是說人類在打開宇宙探索窗口的同時，也開啟了天體生物間的交流平臺。越來越多的太空活動，不禁讓天體生物學家開始擔心起來。我們應該如何規避空間探索時產生的有害微生物傳播、變異風險？這種交流存在著哪些利弊？

　　國外媒體報道，近日美國宇航局科學家提出要保護地外天體 “干凈”的微生物環境，空間探測器不僅要一般性地殺菌消毒，甚至連其攜帶的孢子的數量也要進行嚴格控制。目前行星生命探索計劃的注意力正轉向太陽系內數顆可能有利于生命存在的星球，保護地外天體環境也同樣是在保護我們地球的空間環境。

　　國際空間站險遭微生物侵襲

　　遼寧日報：近幾年，人類的太空探索不斷取得進步，但與此同時科學家也開始注意到空間活動背后存在著的一些隱患。特別是對天體生物環境保護問題備受矚目。劉研究員，為什么科學家對此持如此謹慎的態度？

　　劉志恒：在各國科學家的不斷努力下，人類將飛向太空的夢想逐漸變成了現實。隨著空間探索的開始，人類第一次能夠借助于航天器發射各種儀器到月球、火星或其他行星。然而，在進行星際探索時，飛行器或著陸裝置難免會與各種微生物進行接觸，這就引出了一個十分嚴肅的問題，我們會不會因此攪亂地球與其他行星的生物環境。

　　可以做一個假設，如果地球微生物闖入其他星球，找到適合于它生長的條件，就可能會增殖，從而破壞目標行星的原始狀態。另一方面，我們也必須保護地球及其生物圈與地上人群，不被可能存在的地外危險物質或生命所“污染”（這些污染物可能在探索任務返回時帶入地球）。因此，科學家們對天體生物環境的保護工作十分重視。

　　遼寧日報：歷史上是否有過人類將空間微生物帶入地球環境的事件？

　　劉志恒：至今，只出現過航天器材料受到微生物腐蝕引發技術故障的報道，以及飛行器滋生的變異致病微生物影響航天員健康的報道，但尚未見到 “空間微生物帶入地球環境”的事件發生。

　　遼寧日報：據說前一陣國際空間站差點因空間微生物而造成機械故障？

　　劉志恒：是的。不久前，國際空間站人員對站內微生物環境進行了檢測，發現無孔不入的微生物在人類眼皮底下借助貨運飛船進入了空間站，同時迅速適應空間站內的環境并四處蔓延。目前國際空間站內共發現有76種微生物，其中包括致病細菌和真菌，以及能夠對金屬造成生物性腐蝕的微生物。這些微生物會損害儀表盤、線路上的絕緣材料及其他類型的聚合材料。微生物的大量繁殖和材料的大量降解耗損將會導致空間站內的設備運行失靈。

　　而且，微生物也嚴重威脅著國際空間站內宇航員的健康。微生物會釋放出毒素，且它們大量繁殖可能導致宇航員患傳染病的幾率增加。

　　不過好在科學家基于以前的研究，使用一種特殊液體對空間站內部進行了殺菌清理，化解了這次危機。鑒于微生物未來還會對空間站造成襲擾，俄羅斯科學家準備在站內安裝一種名為“阿爾法”的特殊裝置。它能夠發射出波長200納米至400納米的紫外線。這些紫外線非常厲害，目前還沒有發現哪種微生物能夠在它的照射下繼續存活。

　　只有嚴格滅菌星際探索才有保障

　　遼寧日報：在制造航天器材時，一些微生物也不免混入其中，科學家是否也考慮到了這方面的問題？

　　劉志恒：航天器和航天儀器設備的制造可使用一類新型功能抗菌材料，來預防控制微生物的“污染”。此類材料是在原料中添加抗菌劑，使航天器材制品具有內在的抗菌性，在一定時間內可以將附著在材料上的微生物殺死或抑制其生長繁殖。

　　遼寧日報：您能為我們舉例說明一下嗎？

　　劉志恒：好的。比如，可以在航天材料中添加無機抗菌劑材料，其中銀離子類抗菌劑是最常用的抗菌劑，有時為了提高協同作用，還要再添加一些銅離子、鋅離子。

　　此外，還可以添加有機抗菌劑的材料，主要品種有香草醛或乙基香草醛類化合物，還有酰基苯胺類、咪唑類、噻唑類、異噻唑酮衍生物、季銨鹽類、雙呱類、酚類等。目前有機抗菌劑的安全性尚在研究中。一般來說有機抗菌劑耐熱性差些，容易水解，有效期短。

　　還有，用高科技納米技術處理無機抗菌劑后制造的納米抗菌材料，因具有更為廣泛、卓越的抗菌殺菌功能，并且通過緩釋作用，能夠提高抗菌長效性，所以也是制造航天器材時常會用到的。

　　遼寧日報：對航天器可以做到嚴格滅菌，那么作為生命體的宇航員身上也會攜帶微生物，對于它們要如何處理？

　　劉志恒：生物學家估計人體至少攜帶有10億個微生物，約占體重的2%。它們中的大多數都能夠與人體和諧相處，但有些也會致病。即使航天飛機、載人飛船、航天服、裝船產品等經過再嚴格的真空消毒，微生物還是會隨著航天員的皮膚、人體分泌物、物資等途徑混進乘員艙。因此，對于人體攜帶的微生物是無法清除的，也是不能清除的。我們只能通過開展載人航天生物保護系統中的微生物安全監控策略預防微生物的危害。

　　遼寧日報：在進行星際探索時，肯定會有一些微生物被“粘”回地球，我們會對它們做怎樣的防范？

　　劉志恒：首先，為了厲行國際行星保護公約，我們應不斷發展及應用空間飛行器的生物載荷測量和減少生物載荷的技術，防患于未然。

　　其次，我們還會對難以避免的“污染”進行補救。在眾多太空任務中，有一類任務是“受限制地球返回”任務。說得通俗一點就是執行這種任務的航天器，有可能受到過外星微生物“污染”，因而在返回地球前受到一定的限制。這種情況下所有返回的硬件在整個返回階段都應采取防泄漏措施。如果采集了來自于目標天體的未消毒材料（比如石塊樣本），那么還要對這些材料采取防泄漏措施。返回后，應在嚴格控制下及時地采用最靈敏的技術分析收集到的未消毒樣品。如果發現任何可能的非地球復制物實體的信息，在沒有采用有效的消毒程序之前，我們都要嚴格保管防止泄漏。

　　空間微生物利用好了也能造福人類

　　遼寧日報：地球環境中的微生物，與地外環境滋生的微生物，哪個更危險？

　　劉志恒：載人航天活動中空間條件下微生物的危險程度比地面條件下更大。在空間環境中的宇宙射線、微重力、噪聲等因素的協同作用下，航天員免疫功能下降，微生物的變異速度加快，致病力增強，航天員的健康狀況將面臨更大的挑戰。此外，載人航天器環境條件也易滋生細菌和真菌等微生物的生長繁殖，腐蝕電子元器件，影響航天精密儀器的正常使用。

　　遼寧日報：是否空間微生物都是有害的？

　　劉志恒：并不是所有空間微生物都對人類及地球生物有害，我們知道空間生物學的重要研究內容之一就是利用各種航天飛行器（高空氣球、軌道衛星、空間站、航天飛機等）探索生物對空間環境因子作用的反應，即空間生物學效應。

　　遼寧日報：我們是否可以因勢利導讓它們為我們服務？

　　劉志恒：當然可以。空間環境諸多的物理條件，如顯著的失重，熱交換影響，粒子穿透，宇宙射線，磁變影響，細胞懸浮，營養物的濃度梯度、毛細特性、流體行為等均可能引起生物體的遺傳和生物學特性的變異反應。因此，我國在過去40多年里，利用各種飛行器，成功地搭載了動植物和微生物樣品，去探討了解空間環境因子的生物學效應，并發展新的生物技術服務于地球人類生活。 1987年中國科學院和有關單位首次利用我國發射的返回式科學衛星，安裝搭載了 68件試驗容器和裝置，開展了對 32種植物種子、6種植物愈傷組織、2種昆蟲、1種病毒和 7種微生物的生物學效應探討。在隨后的 20年間，我國科學家利用我國成功發射的19顆返回式科學衛星進行了涉及航天醫學、細胞生物學、植物學、動物學、微生物學、水生生物學、放射生物等生命科學的廣泛研究，已經取得了一些顯著成果。

　　比如2005年，一株產生抗腫瘤的菌株12-s-11，利用我國發射的第21顆返回式科學衛星進行搭載實驗，經 15天空間飛行，產量提高85.55%。所以凡事都有兩面性，空間生物的保護和利用也是如此，未來我們會讓空間微生物更好地為人類造福。本報記者／王亮

　　專家檔案

　　劉志恒中國科學院微生物研究所研究員、博士生導師。國家空間科學專家委員會委員，中國空間科學學會生命起源與進化專業委員會主任，“伯杰氏”國際微生物學會終身成就獎獲得者。先后承擔過國家自然科學基金，國家863計劃，國家載人航天工程，中國科學院創新工程等項目中的多項研究課題。主要研究方向為原核微生物系統學、資源學和宇宙微生物學。

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航天器進出太空為何要嚴控微生物