人在太空，如何與微生物和平共處？

空間站作為一個複雜、封閉、相對獨立的生態系統，為航天員長期駐留創造了良好環境，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麼？可能造成哪些影響？如何防控？一起來了解下吧。

微生物是一類數量繁多、分布廣泛且適應性極強的群體，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，共同構成空間站上的微生物群落。空間站的微生物主要來源於以下幾個方面：

① 航天員自身攜帶

人體自身內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，並通過艙內氣體和其他接觸途徑引入。

② 空間站使用材料和設備上攜帶

建造空間站使用的結構金屬、非金屬等各類材料在生產、存放、使用和安裝過程中，以及相關設備在裝配過程中，會通過人員、工具和環境（如廠房空氣、放置表面）將微生物引入並附著在材料、設備表面或內部。

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，都會將廠房內地（牆）面和其他設施表面的微生物引入艙內。

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，並通過人員對貨物轉移和艙內氣體流通傳遞至艙內。

要實現人在太空的長期生存，必須構建相應的生態系統，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系統穩定性帶來挑戰。

① 構成航天員健康威脅

致病性微生物會對航天員的健康構成威脅，在長期飛行過程中，航天員自身體內的微生態平衡會發生變化。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險增加。

② 導致空間站設備及材料損壞

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

國際空間站上微生物在各種材料上的生長情況（從左到右依次為：橡膠、金屬鈦、電路板、金屬鋁）

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；某些微生物還會產生毒素，污染艙內空氣、水源和食物，導致艙內環境惡化。

國際空間站上各種材料的微生物腐蝕情況（從左到右依次為：飛船舷窗有機玻璃腐蝕、密封圈腐蝕、金屬鋁板損傷）

在軌開展空間站微生物防控，對於保障航天員健康和設備在軌長期穩定運行具有重要意義。那麼，如何進行微生物防控，從而與它們和平共處？

① 在軌微生物監測

空間站微生物監測是微生物控制的基礎。微生物監測主要是對艙內氣體、表面、水系統等不同介質中的微生物的菌種和菌落進行定期的檢測，並對微生物生長狀況進行評估，為微生物的控制提供依據。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採樣的相關畫面。為何要從這幾方面進行監測呢？

一方面，密閉環境氣體中的微生物水平可較為真實地反映整個環境的平均水平，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鍵。

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

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

目前，中國空間站已在軌穩定運行兩年多，在微生物培養法檢測技術方面開展了多項研究和應用。

在軌微生物培養法檢測技術

基於微生物的生長和繁殖能力，通過提供適宜的營養物質和環境條件，使微生物在培養基上生長和繁殖，從而實現對微生物的檢測和分析。我國科研團隊就研製了微生物在線監測模塊，配備在軌微生物培養和觀察系統，可監測空氣、水和表面樣本中的微生物活性。

在軌微生物免培養法檢測技術

由於培養法的微生物種屬鑒定需下行至地面後進行，存在時間滯後性，在軌培養過程也增加了航天員暴露於高水平微生物的潛在風險，隨著相關技術和檢測設備的改進，我國空間站已成功開展了基於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

一是嚴格標準及規範。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計、研製、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規定，為我國空間站的微生物控制提供了依據。

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域的研究工作，科研團隊研製的微生物-材料相互作用科學試驗裝置已開展了多批次微生物與材料相互作用試驗，包括黑麴黴對聚氨酯塗層電路板、裸銅電路板、熱縮管等多種材料的微生物腐蝕試驗等。

微生物-材料相互作用科學實驗裝置

表面塗層防護技術

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方面取得了顯著進展。在軌微生物檢測技術已涵蓋培養法與免培養法，並且均有相應設備和技術應用；在微生物控制方面，也制定了明確要求並配備了有效的技術手段。

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