鲲鹏、昇腾已发展超665万开发者,今年将进一步开放
鲲鹏、昇腾已发展超665万开发者,今年将进一步开放
鲲鹏、昇腾已发展超665万开发者,今年将进一步开放空间站作为一个复杂、封闭(fēngbì)、相对独立的(de)生态系统,为航天员长期驻留创造了良好环境,同样也为微生物(wēishēngwù)的滋生提供了有利条件。空间站微生物的来源是什么?可能造成哪些影响?如何防控?一起来了解。
01 空间站微生物从何而来(cónghéérlái)?
微生物(wēishēngwù)是一类数量繁多、分布广泛且(qiě)适应性极强的(de)群体,可通过多种途径进入空间站。这些(zhèxiē)微生物在温度、湿度等生长条件满足的情况下会不断滋生,共同构成空间站上的微生物群落。空间站的微生物主要来源于以下几个方面:
① 航天员自身(zìshēn)携带
人体自身内部或体表天然存在细菌、真菌等大量微生物(wēishēngwù),随(suí)航天员身体进入空间站,并通过舱内气体和其他接触途径引入。
② 空间站使用材料和设备上携带(xiédài)
建造空间站使用的结构金属、非金属(fēijīnshǔ)等各类材料在生产、存放、使用和安装过程(guòchéng)中,以及(yǐjí)相关设备(shèbèi)在装配过程中,会通过人员、工具和环境(如厂房空气、放置表面)将微生物引入并附着在材料、设备表面或内部。
③ 地面(dìmiàn)总装、测试等阶段引入
空间站在地面总装、测试、试验和(hé)(hé)发射准备过程中,操作人员自身携带或穿戴的衣物、使用的工具,都会(huì)将厂房内地(墙)面和其他设施表面的微生物引入舱内。
④ 来访航天器及其(jíqí)货物携带
为空间站运送货物的货运飞船自身及货物均会携带微生物,并通过人员对货物转移(zhuǎnyí)和(hé)舱内气体流通传递至舱内。
02 微生物(wēishēngwù)对空间站有何影响?
要实现(shíxiàn)人(rén)在太空的长期生存,必须构建相应的生态系统,不仅要有动植物,也要有微生物。但如果空间站微生物失衡,就会给航天员健康安全及舱内系统稳定性(wěndìngxìng)带来挑战。
① 构成航天员(hángtiānyuán)健康威胁
致病性微生物会对航天员的(de)健康构成威胁,在长期(chángqī)飞行过程中,航天员自身体内的微生态平衡会发生变化。当人体免疫力下降时,某些致病性微生物的感染毒性(dúxìng)可能增强,使航天员在轨健康风险增加。
② 导致(dǎozhì)空间站设备及材料损坏
微生物会腐蚀电缆、接插件、电路板等,造成舱内设备(shèbèi)短路或断路等故障;一些微生物会形成(xíngchéng)生物膜堵塞管道,引发设备故障。
△国际空间站上微生物在(zài)各种材料上的生长情况(从左到右依次为:橡胶、金属(jīnshǔ)钛、电路板、金属铝)
此外,微生物会侵蚀材料,降低材料性能,进而影响(yǐngxiǎng)空间站使用寿命(shǐyòngshòumìng);某些(mǒuxiē)微生物还会产生毒素,污染舱内空气、水源和食物,导致舱内环境恶化。
△国际空间站上各种材料的微生物腐蚀(fǔshí)情况(从左到右依次为:飞船舷窗有机玻璃腐蚀、密封圈腐蚀、金属铝板损伤(sǔnshāng))
03 空间站(kōngjiānzhàn)微生物防控如何开展?
在(zài)(zài)轨开展空间站微生物防控,对于保障航天员健康和设备在轨长期稳定运行具有重要意义。那么,如何进行微生物防控,从而与(yǔ)它们和平共处?
空间站微生物(wēishēngwù)监测是微生物控制的(de)基础。微生物监测主要是对(duì)舱内气体、表面、水系统(xìtǒng)等不同介质中的微生物的菌种和菌落进行定期的检测(jiǎncè),并对微生物生长状况进行评估,为微生物的控制提供依据。在《天宫TV》中,我们也会看到航天员乘组定期开展空气微生物、表面微生物、饮水分配器出水口(chūshuǐkǒu)微生物采样的相关画面。为何要从这几方面进行监测呢?
△开展(kāizhǎn)水样微生物检测
一方面,密闭环境气体(qìtǐ)中的微生物水平可较为真实(zhēnshí)地反映整个环境的平均水平,且气体中的微生物与航天员的接触更为密切,是影响航天员在轨健康(jiànkāng)的关键。
另一方面,表面是密闭环境中内表面微生物生长的(de)载体,其数量直接反映(fǎnyìng)了对(duì)舱内材料的破坏腐蚀情况,定期监测表面中微生物水平,能够预防材料中微生物的大量繁殖,防止其短期快速爆发。
同时,水系统中微生物生长(shēngzhǎng)速度(sùdù)较快,而空间站(kōngjiānzhàn)中的再生水循环系统、热控管路(lù)都是水大量聚集的场所,直接关系到航天员饮用水和空间站热控系统的稳定性。因此,对上述环境中微生物的定期监测尤为必要。
目前,中国空间站已在轨稳定(wěndìng)运行两年多,在微生物培养法检测技术方面开展(kāizhǎn)了多项研究和应用。
在轨微生物培养法(fǎ)检测技术
基于微生物的(de)生长(shēngzhǎng)和繁殖能力,通过提供适宜(shìyí)的营养物质和环境条件,使微生物在培养基上生长和繁殖,从而实现对微生物的检测和分析。我国科研团队就研制了微生物在线监测模块(mókuài),配备在轨微生物培养和观察系统,可监测空气、水和表面样本中的微生物活性。
在轨微生物免培养法检测(jiǎncè)技术
由于培养法的(de)(de)微生物种属鉴定需下行至地面后进行,存在(cúnzài)时间滞后性,在轨培养过程也增加了(le)航天员暴露于高水平微生物的潜在风险,随着相关技术和检测设备(shèbèi)的改进,我国空间站已成功开展了基于分子法的在轨微生物检测验证试验,证明了该方法在空间进行实时测序分析和直接微生物鉴定的可行性。
一是严格标准及规范。目前我国实施的国家标准GB/T 43421-2023《载人航天器(hángtiānqì)微生物控制(kòngzhì)要求》中,对载人航天器密封舱设计、研制、在轨运行等(děng)阶段的微生物控制提出(tíchū)了明确要求,同时对实/试验载荷、货物(huòwù)、航天员等微生物控制作出了相应规定,为我国空间站的微生物控制提供了依据。
二是空间微生物腐蚀防护(fánghù)。我国空间站正在开展空间微生物腐蚀领域的研究工作,科研团队(tuánduì)研制的微生物-材料相互作用科学(kēxué)试验装置已开展了(le)多批次微生物与材料相互作用试验,包括黑曲霉对聚氨酯涂层电路板、裸铜电路板、热缩管等多种材料的微生物腐蚀试验等。
△微生物-材料相互作用科学实验(kēxuéshíyàn)装置
微生物腐蚀(fǔshí)防护(fánghù)的(de)重要手段之一,防护方式主要分为以下三种:防止微生物在其表面生长、释放抗菌剂杀死微生物以及通过接触杀死微生物。
总的看,目前我国在空间站微生物检测(jiǎncè)与控制技术方面取得了显著进展(jìnzhǎn)。在轨(guǐ)微生物检测技术已涵盖培养法与免培养法,并且(bìngqiě)均有相应设备和技术应用;在微生物控制方面,也制定了明确要求并配备了有效的技术手段。
微生物监测与控制是一项伴随空间站长期运行的持续性工作,需要随时(suíshí)了解和掌握微生物的演变及规律,不断地改进和更新控制措施。因此,空间站微生物防控技术将是持续保障长期载人航天任务中(zhōng)航天员安全和空间站长期在轨(guǐ)稳定运行的关键技术(guānjiànjìshù)之一。
(来源:中国载人(zàirén)航天)
空间站作为一个复杂、封闭(fēngbì)、相对独立的(de)生态系统,为航天员长期驻留创造了良好环境,同样也为微生物(wēishēngwù)的滋生提供了有利条件。空间站微生物的来源是什么?可能造成哪些影响?如何防控?一起来了解。
01 空间站微生物从何而来(cónghéérlái)?
微生物(wēishēngwù)是一类数量繁多、分布广泛且(qiě)适应性极强的(de)群体,可通过多种途径进入空间站。这些(zhèxiē)微生物在温度、湿度等生长条件满足的情况下会不断滋生,共同构成空间站上的微生物群落。空间站的微生物主要来源于以下几个方面:
① 航天员自身(zìshēn)携带
人体自身内部或体表天然存在细菌、真菌等大量微生物(wēishēngwù),随(suí)航天员身体进入空间站,并通过舱内气体和其他接触途径引入。
② 空间站使用材料和设备上携带(xiédài)
建造空间站使用的结构金属、非金属(fēijīnshǔ)等各类材料在生产、存放、使用和安装过程(guòchéng)中,以及(yǐjí)相关设备(shèbèi)在装配过程中,会通过人员、工具和环境(如厂房空气、放置表面)将微生物引入并附着在材料、设备表面或内部。
③ 地面(dìmiàn)总装、测试等阶段引入
空间站在地面总装、测试、试验和(hé)(hé)发射准备过程中,操作人员自身携带或穿戴的衣物、使用的工具,都会(huì)将厂房内地(墙)面和其他设施表面的微生物引入舱内。
④ 来访航天器及其(jíqí)货物携带
为空间站运送货物的货运飞船自身及货物均会携带微生物,并通过人员对货物转移(zhuǎnyí)和(hé)舱内气体流通传递至舱内。
02 微生物(wēishēngwù)对空间站有何影响?
要实现(shíxiàn)人(rén)在太空的长期生存,必须构建相应的生态系统,不仅要有动植物,也要有微生物。但如果空间站微生物失衡,就会给航天员健康安全及舱内系统稳定性(wěndìngxìng)带来挑战。
① 构成航天员(hángtiānyuán)健康威胁
致病性微生物会对航天员的(de)健康构成威胁,在长期(chángqī)飞行过程中,航天员自身体内的微生态平衡会发生变化。当人体免疫力下降时,某些致病性微生物的感染毒性(dúxìng)可能增强,使航天员在轨健康风险增加。
② 导致(dǎozhì)空间站设备及材料损坏
微生物会腐蚀电缆、接插件、电路板等,造成舱内设备(shèbèi)短路或断路等故障;一些微生物会形成(xíngchéng)生物膜堵塞管道,引发设备故障。
△国际空间站上微生物在(zài)各种材料上的生长情况(从左到右依次为:橡胶、金属(jīnshǔ)钛、电路板、金属铝)
此外,微生物会侵蚀材料,降低材料性能,进而影响(yǐngxiǎng)空间站使用寿命(shǐyòngshòumìng);某些(mǒuxiē)微生物还会产生毒素,污染舱内空气、水源和食物,导致舱内环境恶化。
△国际空间站上各种材料的微生物腐蚀(fǔshí)情况(从左到右依次为:飞船舷窗有机玻璃腐蚀、密封圈腐蚀、金属铝板损伤(sǔnshāng))
03 空间站(kōngjiānzhàn)微生物防控如何开展?
在(zài)(zài)轨开展空间站微生物防控,对于保障航天员健康和设备在轨长期稳定运行具有重要意义。那么,如何进行微生物防控,从而与(yǔ)它们和平共处?
空间站微生物(wēishēngwù)监测是微生物控制的(de)基础。微生物监测主要是对(duì)舱内气体、表面、水系统(xìtǒng)等不同介质中的微生物的菌种和菌落进行定期的检测(jiǎncè),并对微生物生长状况进行评估,为微生物的控制提供依据。在《天宫TV》中,我们也会看到航天员乘组定期开展空气微生物、表面微生物、饮水分配器出水口(chūshuǐkǒu)微生物采样的相关画面。为何要从这几方面进行监测呢?
△开展(kāizhǎn)水样微生物检测
一方面,密闭环境气体(qìtǐ)中的微生物水平可较为真实(zhēnshí)地反映整个环境的平均水平,且气体中的微生物与航天员的接触更为密切,是影响航天员在轨健康(jiànkāng)的关键。
另一方面,表面是密闭环境中内表面微生物生长的(de)载体,其数量直接反映(fǎnyìng)了对(duì)舱内材料的破坏腐蚀情况,定期监测表面中微生物水平,能够预防材料中微生物的大量繁殖,防止其短期快速爆发。
同时,水系统中微生物生长(shēngzhǎng)速度(sùdù)较快,而空间站(kōngjiānzhàn)中的再生水循环系统、热控管路(lù)都是水大量聚集的场所,直接关系到航天员饮用水和空间站热控系统的稳定性。因此,对上述环境中微生物的定期监测尤为必要。
目前,中国空间站已在轨稳定(wěndìng)运行两年多,在微生物培养法检测技术方面开展(kāizhǎn)了多项研究和应用。
在轨微生物培养法(fǎ)检测技术
基于微生物的(de)生长(shēngzhǎng)和繁殖能力,通过提供适宜(shìyí)的营养物质和环境条件,使微生物在培养基上生长和繁殖,从而实现对微生物的检测和分析。我国科研团队就研制了微生物在线监测模块(mókuài),配备在轨微生物培养和观察系统,可监测空气、水和表面样本中的微生物活性。
在轨微生物免培养法检测(jiǎncè)技术
由于培养法的(de)(de)微生物种属鉴定需下行至地面后进行,存在(cúnzài)时间滞后性,在轨培养过程也增加了(le)航天员暴露于高水平微生物的潜在风险,随着相关技术和检测设备(shèbèi)的改进,我国空间站已成功开展了基于分子法的在轨微生物检测验证试验,证明了该方法在空间进行实时测序分析和直接微生物鉴定的可行性。
一是严格标准及规范。目前我国实施的国家标准GB/T 43421-2023《载人航天器(hángtiānqì)微生物控制(kòngzhì)要求》中,对载人航天器密封舱设计、研制、在轨运行等(děng)阶段的微生物控制提出(tíchū)了明确要求,同时对实/试验载荷、货物(huòwù)、航天员等微生物控制作出了相应规定,为我国空间站的微生物控制提供了依据。
二是空间微生物腐蚀防护(fánghù)。我国空间站正在开展空间微生物腐蚀领域的研究工作,科研团队(tuánduì)研制的微生物-材料相互作用科学(kēxué)试验装置已开展了(le)多批次微生物与材料相互作用试验,包括黑曲霉对聚氨酯涂层电路板、裸铜电路板、热缩管等多种材料的微生物腐蚀试验等。
△微生物-材料相互作用科学实验(kēxuéshíyàn)装置
微生物腐蚀(fǔshí)防护(fánghù)的(de)重要手段之一,防护方式主要分为以下三种:防止微生物在其表面生长、释放抗菌剂杀死微生物以及通过接触杀死微生物。
总的看,目前我国在空间站微生物检测(jiǎncè)与控制技术方面取得了显著进展(jìnzhǎn)。在轨(guǐ)微生物检测技术已涵盖培养法与免培养法,并且(bìngqiě)均有相应设备和技术应用;在微生物控制方面,也制定了明确要求并配备了有效的技术手段。
微生物监测与控制是一项伴随空间站长期运行的持续性工作,需要随时(suíshí)了解和掌握微生物的演变及规律,不断地改进和更新控制措施。因此,空间站微生物防控技术将是持续保障长期载人航天任务中(zhōng)航天员安全和空间站长期在轨(guǐ)稳定运行的关键技术(guānjiànjìshù)之一。
(来源:中国载人(zàirén)航天)





相关推荐
评论列表
暂无评论,快抢沙发吧~
你 发表评论:
欢迎