太空探测如何避免微生物侵扰?

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  近年来,关于太空微生物侵扰的话题,一直是讨论的热点。除了载人飞船、空间站等航天器和航天员在太空工作期间,可能会受到微生物侵害外,还需要提防航天员将地球上的微生物带到太空和其他星球上,或将其他天体上的微生物带回地球。尤其是随着人类将要开展的载人登月和载人登火任务中,更要避免上述情况发生。这两种风险分别称为行星际污染的正向和反向污染。那么,人类在探测浩瀚宇宙时,该如何加以防范呢?

正向污染要防范


  从地球带到其他天体原本不存在的微生物,不但会严重破坏那些天体先前存在的环境,还会对科学探索产生不可逆转的影响。
  为防范这种可能发生,人类实施行星探测的航天器在制造过程中都会进行严格的消毒处理。例如,为防止火星受到污染,每辆火星车都要满足表面的微生物总数小于一个阈值的要求。为达到这个要求,科研人员在组装航天器时,会用酒精溶液频繁擦拭清洁航天器表面。发射前,有关人员会仔细对航天器表面的微生物情况进行取样和测试,以保证每个航天器都符合生物清洁度的要求。

  虽然人类制定了《外层空间条约》《COSPAR行星保护政策》等行星保护规范,但由于这些文件缺乏强制性的约束力和执行机关,实际执行效果并没有完全的保证。近年来,商业与私人航天的兴起也给这些规范的执行带来了新挑战。和国家航天机构相比,私人航天机构似乎更加别出心裁、随心所欲。
  2019年,以色列私人航天公司开发的月球探测器“贝雷特希号”在着陆月球的过程中坠毁,这艘探测器上携带了一种试图为地球DNA提供太空备份的装置,里面储藏了人类的血液、毛发和一种名叫水熊虫的生物。
  水熊虫体型极小,最小只有50微米,而最大的则有1.4毫米,须用显微镜才能看清,但已不属于微生物的范畴,是一种更加复杂的生物。由于水熊虫在地球上能够应对各种恶劣的环境,人们担心这次事故会让水熊虫在月球上生息繁衍。对于水熊虫是否已经占领月球,现在尚无定论,但这个事件再次敲响了行星保护的警钟。

反向污染要避免


  在“ 阿波羅11号”完成登月任务成功返回地面后,美国总统尼克松第一时间会见了3名航天员。不过,在如此庄重的场合,航天员却不得不躲在一个保护舱内与总统进行对话。这个保护舱的目的,就是为了避免航天员从月球带回地球上不存在的微生物的可能。
  在登月前,人们并不了解月球上的微生物状况。如果航天员带回了地球上不存在的微生物,这种微生物作为外来入侵物种,有可能在地球上造成人类感染和传播新疾病。和防控一些传染病的方式类似,美国宇航局采取的办法是航天员返回地球后就立即将他们隔离起来,时间为3个星期。

  当“阿波罗号”飞船的指令舱按照计划落到海面上后,航天员在出舱之前会穿上特别的隔离服,以防他们将微生物传播给执行回收工作的人。在出舱之前他们还要使用次硫酸盐消毒液(与84消毒液成分类似)对隔离服外部进行一次消毒。
  之后,他们会进入一个名为“移动检疫设施”的舱室内。这个舱室有一间嵌壁式的休息室和几间卧室,甚至还配有小厨房。强大的内部负压和空气过滤系统,可以防止设备内部的微生物通过空气向外扩散。这个舱室是航天员由海上转运回休斯敦过程中的居所。到达休斯敦后他们就不用被关在这个铁盒子中了,但隔离仍然要继续。在研究机构“月球实验室”,他们要和医生、厨师和工程师等其他工作人员共同度过3个星期。万一太空中带来的微生物引起疾病爆发,传播范围可以被严格控制在该机构内。

  通过反复的检测,科研人员发现月球旅行并不会带回新的微生物。因此,如此严格的隔离措施在后续的登月任务中并没有继续采用。然而,这并不意味着风险完全消失,因为月球上没有微生物不代表其他星球上也没有。近年来,针对一些无人采样返回任务而提出的新措施也即将实施。例如,一旦有探测器在火星进行采样,它们必须先经过严格的消毒工作后,才能被送回地球。
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