空間站作為一個復(fù)雜、封閉、相對獨立的生態(tài)系統(tǒng)，為航天員長期駐留創(chuàng)造了良好環(huán)境，同樣也為微生物的滋生提供了有利條件。空間站微生物的來源是什么？可能造成哪些影響？如何防控？一起來了解下吧。

01空間站微生物從何而來？

微生物是一類數(shù)量繁多、分布廣泛且適應(yīng)性極強的群體，可通過多種途徑進入空間站。這些微生物在溫度、濕度等生長條件滿足的情況下會不斷滋生，共同構(gòu)成空間站上的微生物群落。空間站的微生物主要來源于以下幾個方面：

① 航天員自身攜帶

人體自身內(nèi)部或體表天然存在細菌、真菌等大量微生物，隨航天員身體進入空間站，并通過艙內(nèi)氣體和其他接觸途徑引入。

② 空間站使用材料和設(shè)備上攜帶

建造空間站使用的結(jié)構(gòu)金屬、非金屬等各類材料在生產(chǎn)、存放、使用和安裝過程中，以及相關(guān)設(shè)備在裝配過程中，會通過人員、工具和環(huán)境（如廠房空氣、放置表面）將微生物引入并附著在材料、設(shè)備表面或內(nèi)部。

③ 地面總裝、測試等階段引入

空間站在地面總裝、測試、試驗和發(fā)射準備過程中，操作人員自身攜帶或穿戴的衣物、使用的工具，都會將廠房內(nèi)地（墻）面和其他設(shè)施表面的微生物引入艙內(nèi)。

④ 來訪航天器及其貨物攜帶

為空間站運送貨物的貨運飛船自身及貨物均會攜帶微生物，并通過人員對貨物轉(zhuǎn)移和艙內(nèi)氣體流通傳遞至艙內(nèi)。

02微生物對空間站有何影響？

要實現(xiàn)人在太空的長期生存，必須構(gòu)建相應(yīng)的生態(tài)系統(tǒng)，不僅要有動植物，也要有微生物。但如果空間站微生物失衡，就會給航天員健康安全及艙內(nèi)系統(tǒng)穩(wěn)定性帶來挑戰(zhàn)。

① 構(gòu)成航天員健康威脅

致病性微生物會對航天員的健康構(gòu)成威脅，在長期飛行過程中，航天員自身體內(nèi)的微生態(tài)平衡會發(fā)生變化。當人體免疫力下降時，某些致病性微生物的感染毒性可能增強，使航天員在軌健康風(fēng)險增加。

② 導(dǎo)致空間站設(shè)備及材料損壞

微生物會腐蝕電纜、接插件、電路板等，造成艙內(nèi)設(shè)備短路或斷路等故障；一些微生物會形成生物膜堵塞管道，引發(fā)設(shè)備故障。

此外，微生物會侵蝕材料，降低材料性能，進而影響空間站使用壽命；某些微生物還會產(chǎn)生毒素，污染艙內(nèi)空氣、水源和食物，導(dǎo)致艙內(nèi)環(huán)境惡化。

03空間站微生物防控如何開展？

在軌開展空間站微生物防控，對于保障航天員健康和設(shè)備在軌長期穩(wěn)定運行具有重要意義。那么，如何進行微生物防控，從而與它們和平共處？

① 在軌微生物監(jiān)測

空間站微生物監(jiān)測是微生物控制的基礎(chǔ)。微生物監(jiān)測主要是對艙內(nèi)氣體、表面、水系統(tǒng)等不同介質(zhì)中的微生物的菌種和菌落進行定期的檢測，并對微生物生長狀況進行評估，為微生物的控制提供依據(jù)。在《天宮TV》中，我們也會看到航天員乘組定期開展空氣微生物、表面微生物、飲水分配器出水口微生物采樣的相關(guān)畫面。為何要從這幾方面進行監(jiān)測呢？

一方面，密閉環(huán)境氣體中的微生物水平可較為真實地反映整個環(huán)境的平均水平，且氣體中的微生物與航天員的接觸更為密切，是影響航天員在軌健康的關(guān)鍵。

另一方面，表面是密閉環(huán)境中內(nèi)表面微生物生長的載體，其數(shù)量直接反映了對艙內(nèi)材料的破壞腐蝕情況，定期監(jiān)測表面中微生物水平，能夠預(yù)防材料中微生物的大量繁殖，防止其短期快速爆發(fā)。

同時，水系統(tǒng)中微生物生長速度較快，而空間站中的再生水循環(huán)系統(tǒng)、熱控管路都是水大量聚集的場所，直接關(guān)系到航天員飲用水和空間站熱控系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，對上述環(huán)境中微生物的定期監(jiān)測尤為必要。

目前，中國空間站已在軌穩(wěn)定運行兩年多，在微生物培養(yǎng)法檢測技術(shù)方面開展了多項研究和應(yīng)用。

在軌微生物培養(yǎng)法檢測技術(shù)

基于微生物的生長和繁殖能力，通過提供適宜的營養(yǎng)物質(zhì)和環(huán)境條件，使微生物在培養(yǎng)基上生長和繁殖，從而實現(xiàn)對微生物的檢測和分析。我國科研團隊就研制了微生物在線監(jiān)測模塊，配備在軌微生物培養(yǎng)和觀察系統(tǒng)，可監(jiān)測空氣、水和表面樣本中的微生物活性。

在軌微生物免培養(yǎng)法檢測技術(shù)

由于培養(yǎng)法的微生物種屬鑒定需下行至地面后進行，存在時間滯后性，在軌培養(yǎng)過程也增加了航天員暴露于高水平微生物的潛在風(fēng)險，隨著相關(guān)技術(shù)和檢測設(shè)備的改進，我國空間站已成功開展了基于分子法的在軌微生物檢測驗證試驗，證明了該方法在空間進行實時測序分析和直接微生物鑒定的可行性。

② 在軌微生物控制

一是嚴格標準及規(guī)范。目前我國實施的國家標準GB/T 43421-2023《載人航天器微生物控制要求》中，對載人航天器密封艙設(shè)計、研制、在軌運行等階段的微生物控制提出了明確要求，同時對實/試驗載荷、貨物、航天員等微生物控制作出了相應(yīng)規(guī)定，為我國空間站的微生物控制提供了依據(jù)。

二是空間微生物腐蝕防護。我國空間站正在開展空間微生物腐蝕領(lǐng)域的研究工作，科研團隊研制的微生物-材料相互作用科學(xué)試驗裝置已開展了多批次微生物與材料相互作用試驗，包括黑曲霉對聚氨酯涂層電路板、裸銅電路板、熱縮管等多種材料的微生物腐蝕試驗等。

表面涂層防護技術(shù)

微生物腐蝕防護的重要手段之一，防護方式主要分為以下三種：防止微生物在其表面生長、釋放抗菌劑殺死微生物以及通過接觸殺死微生物。

總的看，目前我國在空間站微生物檢測與控制技術(shù)方面取得了顯著進展。在軌微生物檢測技術(shù)已涵蓋培養(yǎng)法與免培養(yǎng)法，并且均有相應(yīng)設(shè)備和技術(shù)應(yīng)用；在微生物控制方面，也制定了明確要求并配備了有效的技術(shù)手段。

微生物監(jiān)測與控制是一項伴隨空間站長期運行的持續(xù)性工作，需要隨時了解和掌握微生物的演變及規(guī)律，不斷地改進和更新控制措施。因此，空間站微生物防控技術(shù)將是持續(xù)保障長期載人航天任務(wù)中航天員安全和空間站長期在軌穩(wěn)定運行的關(guān)鍵技術(shù)之一。

編輯：余鳳

責(zé)任編輯：陳翠

編審：張宏彥