离开地球表面,这些保护措施不能少

时间:2021-11-29 18:50:23 来源:环球网

原标题:离开地球表面,这些保护措施不能少

近期,国内出现快递货物新冠病毒检测结果呈现阳性的案例,这对疫情防控是个相当大的挑战,相关的快递点和线路必须采取大规模消杀灭菌和隔离后才能继续使用。虽然消杀灭菌对生活和工作造成了一定影响,但相信不少读者也非常能够理解这些严格防控措施的重要性。一个安全健康的环境,是所有人的期盼。

对于航天探索、尤其是载人航天相关的探索项目而言,由于涉及到航天员进入太空中工作,必须对所有环节采取更严格的消杀灭菌工作。毕竟,太空中的天宫空间站,既是航天员工作的地方,也是他们生活的地方,必须保证没有从地面带来的细菌病毒,整个系统才能安全无虞地运行。

航天员王亚平在空间站展示日常食用的苹果,它们都经过了严格的食品安全测试

因此,航天员自身、随身携带的物品和货物、天舟货运飞船补给的货物,都必须经过严格消杀灭菌,才能维持空间站内洁净健康的生活环境。

而随着航天技术的快速发展,人类逐渐将足迹迈出地球、踏上月球,目前也在努力踏上火星。在这个过程中,我们采用了无人探测器飞掠、环绕、着陆、巡视甚至采样返回的方式探测,最终目标是通过载人航天器运送航天员抵达并安全无虞返回。但与此同时,也有一个问题浮出水面:人类对于地外天体的了解还极其有限,那里是否存在生命的情况还扑朔迷离。那么,人类该如何保护它们?

这便是在人类航天探索中必须要面对的行星保护问题。一方面,人类需要做到正向保护,在探测过程中要尽可能保护地外天体的自然状态,避免探测的结果被自身因素所污染,甚至影响后续的探测活动;另一方面,也要做到逆向保护,避免从地外天体带回的物质污染地球生物圈。

中国的嫦娥五号探测任务实现了月球采样返回的壮举,在它的任务周期内就需要同时面对正向保护(着陆月球)和逆向保护(采样返回)

更通俗点的说法是:我们既要避免成为入侵地外天体的“外星生物”,也要避免从地外天体带回来入侵地球的“外星生物”。关于外星生物入侵带来的影响,相信读者们从儿时动漫时代到如今商业电影时代的各种作品中,已经颇有感受了。

因此,在用于地外天体探测的航天器研发制造、转运发射和深空巡航等过程中,需要严格执行行星保护相关的内容,尽一切可能降低对地外天体的污染风险,也是为了保护我们最为宝贵的地球。

对于祝融号火星着陆器,如果带有地球上微生物甚至有机物,不仅会污染火星表面环境,甚至会诱导相关生命探测设备作出错误的分析结论(图源:人民画报)

事实上,早在航天时代掀开大幕后,人类就将行星保护列入航天探索的重要约束标准中。例如1958年成立的空间研究委员会(COSPAR)就成立了专门的行星保护科学小组,针对不同探测任务制定了五大等级的保护准则。联合国也在1967年发布了著名的《外太空条约》,规定了行星保护相关内容。相关约束内容,还在随着人类航天的发展和对地外天体的认知,不断更新换代。我国作为负责任的航天大国,自然也始终按照相关标准执行。

这一切从具体生产制造过程中就开始了。为符合后续干热灭菌等流程的需要,部分航天制造材料和零部件需要进行改造,自身清洁等级要提高,也要适应高温灭菌环境。总装期间,不仅需要在无菌洁净间中,也要严格控制工作人员引进的污染物,同时长期监测洁净间内的微生物水平。部分器件,还要求实现灭菌后严格密封。

工作人员对消毒灭菌后的天问一号探测器进行封装作业

总装集成测试完毕后,航天器需要进行消杀灭菌流程,主要指利用高压、高温/低温、强辐射、等离子体、化学物质等手段灭菌。例如NASA常用的干热灭菌技术,通过把航天器整体置于充斥着高温惰性气体的环境中,尽力减少残存的微生物。曾经的维京号火星探测任务的着陆器,就经历了30个小时、125摄氏度干热环境的“烘烤”,才能进入下一环节。

完成消杀灭菌后,依然要防止二次污染,这对于目标着陆行星表面的着陆器尤为重要。消杀过后的着陆器,需要使用生物防护罩严格防护,防止微生物渗透穿过,甚至内部维持较高气压并密封。此外,还要防止低消杀等级的探测器其他部分带来的二次污染,需要在着陆器和巡视器之间增加额外防护器件。抵达发射场,与火箭总装测试,转运发射等流程,也需要严格防护。

土卫二恩克拉多斯,体积虽小却拥有巨大的冰下海洋,这里极有可能孕育生命

在规划深空探测任务时,还需要考虑行星保护等因素进行任务轨道设计,尤其是针对目前太阳系内被认为有一定可能存在生命的天体,例如火星,彗星,泰坦(富含甲烷),欧罗巴,卡利斯托和恩克拉多斯等冰卫星,要尽一切可能减少对它们大气和表面的影响。火星探测器卡西尼号最终走向“华丽终章”的重要原因,就是避免它在推进剂耗尽后轨道失控、落入土星附近可能存在生命的卫星,造成化学污染甚至地球微生物入侵,为此它最终选择主动焚毁在了土星大气中。毕竟,消杀灭菌并不能保证完全无菌,现有的人类高标准消杀也允许探测器表面每平米存在30个芽孢。

对同一颗地外天体的探测,也会有一定区别。例如月球南北极附近依然保有一定的水冰,这里也有一定的可能性孕育生命,或者作为人类未来月球基地的选择地,在对这些地方进行着陆探测时,也需要加强行星保护的各项措施。

宇宙很大,我们的每一次航天探索,都在逐渐拓展人类对它的认知。因为充满未知,我们也必须小心翼翼迈出每一个“一小步”。等到未来对这些地外天体的了解一切明了,或许我们才能迈出一个又一个“一大步”,最终成为跨越行星际生存的物种。

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