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、相对独立的生态系统,为航天员长期(chángqī)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(shì)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(wēishēngwù)从何而来?
微生物是一类(yīlèi)数量繁多、分布广泛且(qiě)适应性极强的(de)群体,可(kě)通过多种途径进入空间站。这些微生物在温度、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(hángtiānyuán)自身携带
人体自身内部或体表天然(tiānrán)存在细菌、真菌等大量微生物,随航天员身体进入空间站,并通过舱内气体(qìtǐ)和其他接触途径引入。
② 空间站使用材料和设备上(shàng)携带
建造(jiànzào)空间站使用的结构金属、非金属等(děng)各类材料在(zài)(zài)生产、存放、使用和安装过程中,以及相关设备在装配过程中,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 地面总装、测试等阶段引入(yǐnrù)
空间站在地面总装、测试、试验(shìyàn)和发射准备过程中,操作人员自身携带或穿戴的衣物、使用的工具,都会将厂房内地(墙)面和其他(qítā)设施表面的微生物引入舱内(cāngnèi)。
④ 来访航天器(hángtiānqì)及其货物携带
为空间站(kōngjiānzhàn)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和舱内(cāngnèi)气体流通传递至舱内。
02 微生物(wēishēngwù)对空间站有何影响?
要实现人在太空的长期(chángqī)生存,必须构建相应(xiāngyìng)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(huì)给航天员健康安全及舱内系统稳定性带来挑战。
① 构成航天员(hángtiānyuán)健康威胁
致病性微生物会对航天员(hángtiānyuán)的健康(jiànkāng)构成威胁,在(zài)长期飞行过程中,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可能增强,使航天员在轨健康风险增加。
② 导致空间站设备及材料损坏(sǔnhuài)
微生物会腐蚀(fǔshí)电缆、接插件(jiēchājiàn)、电路板等,造成舱内设备短路或断路等故障;一些微生物会形成生物膜堵塞管道,引发设备故障。
△国际空间站上微生物在各种材料上的(de)生长情况(从左到右依次为:橡胶、金属钛(tài)、电路板、金属铝)
此外,微生物会侵蚀材料,降低材料性能,进而影响空间站使用寿命(shǐyòngshòumìng);某些微生物还会产生(chǎnshēng)毒素,污染舱内空气、水源和食物,导致舱内环境恶化(èhuà)。
△国际空间站上(shàng)各种材料的微生物腐蚀情况(从左到右依次为:飞船舷窗(xiánchuāng)有机玻璃腐蚀、密封圈腐蚀、金属铝板损伤)
03 空间站微生物防控如何开展(kāizhǎn)?
在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(wěndìng)运行具有(jùyǒu)重要意义。那么,如何进行微生物防控,从而(cóngér)与它们和平共处?
空间站微生物(wēishēngwù)(wēishēngwù)(wēishēngwù)监测是微生物控制的基础(jīchǔ)。微生物监测主要是对舱内气体、表面、水系统等不同介质中的微生物的菌种和(hé)菌落进行定期的检测,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、饮水分配器出水口微生物采样的相关(xiāngguān)画面。为何要从这几方面进行监测呢?
△开展水样微生物(wēishēngwù)检测
一方面,密闭环境气体中的(de)微生物水平(shuǐpíng)可较为真实地(dì)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的关键。
另一方面,表面是密闭环境中内表面微生物生长的载体,其数量直接反映(fǎnyìng)了(le)对舱内材料(cáiliào)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(shuǐ)系统中微生物生长速度较(jiào)快,而空间站中的再生水循环系统、热控管路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(jiāncè)尤为必要(bìyào)。
目前(mùqián),中国(zhōngguó)空间站已在轨稳定运行两年多,在微生物培养法检测技术方面开展了多项研究和应用。
在轨微生物培养法检测(jiǎncè)技术
基于(jīyú)微生物的生长和(hé)繁殖能力,通过提供适宜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,配备在轨微生物培养和观察系统,可监测空气、水(shuǐ)和表面样本中的微生物活性(huóxìng)。
在轨微生物免培养法检测技术(jìshù)
由于培养(péiyǎng)法(fǎ)的微生物(wēishēngwù)种属鉴定需下行至地面后进行(jìnxíng),存在(cúnzài)时间滞后性,在轨培养过程也增加了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(mùqián)我国实施的国家标准GB/T 43421-2023《载人航天器(hángtiānqì)微生物控制要求(yāoqiú)》中(zhōng),对载人航天器密封舱设计、研制、在轨运行等阶段的微生物控制提出了(le)明确要求,同时对实/试验载荷、货物、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。我国空间站正在(zhèngzài)开展空间微生物腐蚀领域的研究工作,科研团队研制的微生物-材料相互作用科学试验装置已开展了多批次(pīcì)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(děng)多种(duōzhǒng)材料的微生物腐蚀试验等。
△微生物-材料相互作用(xiānghùzuòyòng)科学实验装置
微生物(wēishēngwù)腐蚀防护的重要(zhòngyào)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(shāsǐ)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(wēishēngwù)检测与控制技术方面取得了(le)显著(xiǎnzhù)进展。在轨微生物检测技术已涵盖培养(péiyǎng)法与免培养法,并且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(yùnxíng)的持续性(chíxùxìng)工作,需要随时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(bǎozhàng)长期载人航天任务中航天员安全和空间站长期在轨稳定(wěndìng)运行的关键技术之一。
(来源:中国(zhōngguó)载人航天)
空间站作为一个复杂、封闭、相对独立的生态系统,为航天员长期(chángqī)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(shì)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(wēishēngwù)从何而来?
微生物是一类(yīlèi)数量繁多、分布广泛且(qiě)适应性极强的(de)群体,可(kě)通过多种途径进入空间站。这些微生物在温度、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(hángtiānyuán)自身携带
人体自身内部或体表天然(tiānrán)存在细菌、真菌等大量微生物,随航天员身体进入空间站,并通过舱内气体(qìtǐ)和其他接触途径引入。
② 空间站使用材料和设备上(shàng)携带
建造(jiànzào)空间站使用的结构金属、非金属等(děng)各类材料在(zài)(zài)生产、存放、使用和安装过程中,以及相关设备在装配过程中,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 地面总装、测试等阶段引入(yǐnrù)
空间站在地面总装、测试、试验(shìyàn)和发射准备过程中,操作人员自身携带或穿戴的衣物、使用的工具,都会将厂房内地(墙)面和其他(qítā)设施表面的微生物引入舱内(cāngnèi)。
④ 来访航天器(hángtiānqì)及其货物携带
为空间站(kōngjiānzhàn)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和舱内(cāngnèi)气体流通传递至舱内。
02 微生物(wēishēngwù)对空间站有何影响?
要实现人在太空的长期(chángqī)生存,必须构建相应(xiāngyìng)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(huì)给航天员健康安全及舱内系统稳定性带来挑战。
① 构成航天员(hángtiānyuán)健康威胁
致病性微生物会对航天员(hángtiānyuán)的健康(jiànkāng)构成威胁,在(zài)长期飞行过程中,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可能增强,使航天员在轨健康风险增加。
② 导致空间站设备及材料损坏(sǔnhuài)
微生物会腐蚀(fǔshí)电缆、接插件(jiēchājiàn)、电路板等,造成舱内设备短路或断路等故障;一些微生物会形成生物膜堵塞管道,引发设备故障。
△国际空间站上微生物在各种材料上的(de)生长情况(从左到右依次为:橡胶、金属钛(tài)、电路板、金属铝)
此外,微生物会侵蚀材料,降低材料性能,进而影响空间站使用寿命(shǐyòngshòumìng);某些微生物还会产生(chǎnshēng)毒素,污染舱内空气、水源和食物,导致舱内环境恶化(èhuà)。
△国际空间站上(shàng)各种材料的微生物腐蚀情况(从左到右依次为:飞船舷窗(xiánchuāng)有机玻璃腐蚀、密封圈腐蚀、金属铝板损伤)
03 空间站微生物防控如何开展(kāizhǎn)?
在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(wěndìng)运行具有(jùyǒu)重要意义。那么,如何进行微生物防控,从而(cóngér)与它们和平共处?
空间站微生物(wēishēngwù)(wēishēngwù)(wēishēngwù)监测是微生物控制的基础(jīchǔ)。微生物监测主要是对舱内气体、表面、水系统等不同介质中的微生物的菌种和(hé)菌落进行定期的检测,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、饮水分配器出水口微生物采样的相关(xiāngguān)画面。为何要从这几方面进行监测呢?
△开展水样微生物(wēishēngwù)检测
一方面,密闭环境气体中的(de)微生物水平(shuǐpíng)可较为真实地(dì)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的关键。
另一方面,表面是密闭环境中内表面微生物生长的载体,其数量直接反映(fǎnyìng)了(le)对舱内材料(cáiliào)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(shuǐ)系统中微生物生长速度较(jiào)快,而空间站中的再生水循环系统、热控管路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(jiāncè)尤为必要(bìyào)。
目前(mùqián),中国(zhōngguó)空间站已在轨稳定运行两年多,在微生物培养法检测技术方面开展了多项研究和应用。
在轨微生物培养法检测(jiǎncè)技术
基于(jīyú)微生物的生长和(hé)繁殖能力,通过提供适宜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,配备在轨微生物培养和观察系统,可监测空气、水(shuǐ)和表面样本中的微生物活性(huóxìng)。
在轨微生物免培养法检测技术(jìshù)
由于培养(péiyǎng)法(fǎ)的微生物(wēishēngwù)种属鉴定需下行至地面后进行(jìnxíng),存在(cúnzài)时间滞后性,在轨培养过程也增加了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(mùqián)我国实施的国家标准GB/T 43421-2023《载人航天器(hángtiānqì)微生物控制要求(yāoqiú)》中(zhōng),对载人航天器密封舱设计、研制、在轨运行等阶段的微生物控制提出了(le)明确要求,同时对实/试验载荷、货物、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。我国空间站正在(zhèngzài)开展空间微生物腐蚀领域的研究工作,科研团队研制的微生物-材料相互作用科学试验装置已开展了多批次(pīcì)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(děng)多种(duōzhǒng)材料的微生物腐蚀试验等。
△微生物-材料相互作用(xiānghùzuòyòng)科学实验装置
微生物(wēishēngwù)腐蚀防护的重要(zhòngyào)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(shāsǐ)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(wēishēngwù)检测与控制技术方面取得了(le)显著(xiǎnzhù)进展。在轨微生物检测技术已涵盖培养(péiyǎng)法与免培养法,并且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(yùnxíng)的持续性(chíxùxìng)工作,需要随时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(bǎozhàng)长期载人航天任务中航天员安全和空间站长期在轨稳定(wěndìng)运行的关键技术之一。
(来源:中国(zhōngguó)载人航天)





相关推荐
评论列表
暂无评论,快抢沙发吧~
你 发表评论:
欢迎