空間站微生物來自哪里？微生物培養(yǎng)法檢測(cè)技術(shù)
空間站作為一個(gè)復(fù)雜、封閉、相對(duì)獨(dú)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？......一起探秘！
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(qiáng)的群體，可通過多種途徑進(jìn)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(huì)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(gè)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(xì)菌、真菌等大量微生物，隨航天員身體進(jìn)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(huì)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(cè)試等階段引入
空間站在地面總裝、測(cè)試、試驗(yàn)和發(fā)射準(zhǔn)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(huì)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(yùn)送貨物的貨運(yùn)飛船自身及貨物均會(huì)攜帶微生物，并通過人員對(duì)貨物轉(zhuǎn)移和艙內(nèi)氣體流通傳遞至艙內(nèi)。
02微生物對(duì)空間站有何影響？
要實(shí)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(dòng)植物，也要有微生物。但如果空間站微生物失衡，就會(huì)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(huì)對(duì)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(huì)發(fā)生變化。當(dāng)人體免疫力下降時(shí)，某些致病性微生物的感染毒性可能增強(qiáng)，使航天員在軌健康風(fēng)險(xiǎn)增加。
②導(dǎo)致空間站設(shè)備及材料損壞
微生物會(huì)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(huì)形成生物膜堵塞管道，引發(fā)設(shè)備故障。
此外，微生物會(huì)侵蝕材料，降低材料性能，進(jìn)而影響空間站使用壽命；某些微生物還會(huì)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(duì)于保障航天員健康和設(shè)備在軌長期穩(wěn)定運(yùn)行具有重要意義。那么，如何進(jìn)行微生物防控，從而與它們和平共處？
①在軌微生物監(jiān)測(cè)
空間站微生物監(jiān)測(cè)是微生物控制的基礎(chǔ)。微生物監(jiān)測(cè)主要是對(duì)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(jìn)行定期的檢測(cè)，并對(duì)微生物生長狀況進(jìn)行評(píng)估，為微生物的控制提供依據(jù)。在《天宮TV》中，我們也會(huì)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(jìn)行監(jiān)測(cè)呢？
一方面，密閉環(huán)境氣體中的微生物水平可較為真實(shí)地反映整個(gè)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(duì)艙內(nèi)材料的破壞腐蝕情況，定期監(jiān)測(cè)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(shí)，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(duì)上述環(huán)境中微生物的定期監(jiān)測(cè)尤為必要。
目前，中國空間站已在軌穩(wěn)定運(yùn)行兩年多，在微生物培養(yǎng)法檢測(cè)技術(shù)方面開展了多項(xiàng)研究和應(yīng)用。
在軌微生物培養(yǎng)法檢測(cè)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(shí)現(xiàn)對(duì)微生物的檢測(cè)和分析。我國科研團(tuán)隊(duì)就研制了微生物在線監(jiān)測(cè)模塊，配備在軌微生物培養(yǎng)和觀察系統(tǒng)，可監(jiān)測(cè)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(cè)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(jìn)行，存在時(shí)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(xiǎn)，隨著相關(guān)技術(shù)和檢測(cè)設(shè)備的改進(jìn)，我國空間站已成功開展了基于分子法的在軌微生物檢測(cè)驗(yàn)證試驗(yàn)，證明了該方法在空間進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)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(yán)格標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范。目前我國實(shí)施的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 43421-2023《載人航天器微生物控制要求》中，對(duì)載人航天器密封艙設(shè)計(jì)、研制、在軌運(yùn)行等階段的微生物控制提出了明確要求，同時(shí)對(duì)實(shí)/試驗(yàn)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(hù)。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(tuán)隊(duì)研制的微生物-材料相互作用科學(xué)試驗(yàn)裝置已開展了多批次微生物與材料相互作用試驗(yàn)，包括黑曲霉對(duì)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(yàn)等。
表面涂層防護(hù)技術(shù)
微生物腐蝕防護(hù)的重要手段之一，防護(hù)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(cè)與控制技術(shù)方面取得了顯著進(jìn)展。在軌微生物檢測(cè)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(cè)與控制是一項(xiàng)伴隨空間站長期運(yùn)行的持續(xù)性工作，需要隨時(shí)了解和掌握微生物的演變及規(guī)律，不斷地改進(jìn)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(yùn)行的關(guān)鍵技術(shù)之一。
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