微生物控制—我国空间站面临的新挑战

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1、Vol_19No．238载人航天第19卷第2期2013年3月微生物控制—我国空间站面临的新挑战杨宏，侯永青，张兰涛(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要微生物控制是我国空间站面临的新挑战，是载人空间站一项长期、需要持续改进的工作。综合国外空间站资料，对空间站微生物的来源、种类及其衍变，以及微生物对航天员和空间站的危害进行分析，提出空间站在地面阶段与在轨阶段的控制措施和空间站微生物的监测方法。关键词空间站：微生物中图分类号：V423．7R851文献标识码：A文章编号：1674—5825(2013)02—0038—091引言载人空间站为航

2、天员长期驻留创造的良好环境，同样也为微生物的滋生提供了有利条件。致病微生物会导致航天员生病；真菌和霉菌会腐蚀和降解空间站的各种材料，导致空间站设备故障，出现平台失效和密封性下降等风险。航天员长期处在空间辐射环境下，自身免疫力会有所降低，空间站材料的性能会退化，而微生物的活性却会得到增强，对人体和空间站的危害性将逐渐增大[1]。因此，微生物控制成为空间站工程设计中的一项重要工作，同时也是一项伴随空间站长期运行的持续性工作，它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。微生物的控制必须从控制微生物的来源，杜绝适宜微生物生长的环境，清除滋生

3、的微生物，监测微生物生长情况，研究微生物的演变与应对措施等几个方面形成闭环控制。它涉及到生物学、生物化学和材料学的基础研究，以及空间站载人环境设计技术和生物检测技术；涉及到单机设备生产环境、航天器集成环境、发射场准备环境等的卫生学条件保障，包括操作人员的卫生操作规范；还涉及到为空间站运送航天员和货物的载人飞船与货运飞船微生物控制水平等【2]。因此，空问微生物控制是一个需要工程研制各环节、各大系统全方位开展才能共同实现的系统工程，是我国空间站工程面临的一个重大挑战。2空间站的微生物2．1微生物的来源空间站上的微生物主要来源于以下几个方面，它们共同构成了空间

4、站上的微生物群落，在温度、湿度等生长条件满足的情况下，这些微生物就会不断滋生。①乘员自体携带的微生物群。航天员作为正常成年个体，在自身内部或体表活跃着500多万种微生物，总质量约占人体的1-2％，其种类涵盖细菌、真菌、病毒、支原体、衣原体等。这些微生物在发射时会随航天员身体进入空间站，并通过舱内气体和其他接触途径播散到空问站各个角落。②空间站使用材料上携带的微生物。空间站使用的结构金属材料、复合材料，大量的内装饰材料、热控隔热材料及非金属材料(如密封圈等)，使用的气体、液体(如冷却液、冷凝水等)，都会在生产、存放、使用、安装过程中，通过人员、工具和环境(

5、如厂收稿日期：2012—07—27；修回日期：2013—03—03作者简介：杨宏(1963一)，男，硕士，研究员，主要从事空间飞行器总体设计工作。E—mail：yanghon955@gmail．eom第2期杨宏等：微生物控制一我国空间站面临的新挑战39房空气、放置表面)将微生物引入并附着在材料表面或内部【3I。③空间站上设备携带的微生物。设备在装配过程中，装配人员及工具、装配厂房的空气和设备表面等会将微生物引人设备内部和表面。④空间站在地面总装测试阶段和发射准备阶段引入的微生物。在地面总装、测试、试验和发射准备过程中，操作人员进出舱体时其衣服、鞋、帽、手

6、会将厂房内地(墙)面和其他设施表面，以及工具上的微生物带进舱内，厂房内空气中的微生物也会直接扩散至舱内；操作人员身体携带的微生物也会通过手等皮肤表面、口腔唾液、毛发等带入舱内。⑤空间站来访航天器及其货物所携带的微生物。为空间站运送航天员和货物的载人飞船、货运飞船自身，以及新的乘组人员和携带的货物均会携带微生物，这些微生物将会通过人员、货物的转移和舱内气体的流通而传递到空间站的舱内。由于上述微生物来源地域分布于国内各地甚至国外，所经历的气候、环境和接触的人员等因素混杂，导致空间站中的微生物菌种繁多、差异性大。2．2微生物的种类迄今为止，国际空间站上发现了8

7、4种微生物，分别属于18类细菌和12类真菌，其中细菌49种，真菌35种。致病细菌有葡萄球菌、链球菌和杆菌等，致病真菌有黄曲霉、黑曲霉、近平滑念珠菌、深红类酵母菌等，具有生物腐蚀性的霉菌有黑曲霉、杂色曲霉、桔灰青霉、腊叶芽枝霉、枝状枝孢霉、细基格孢霉等。空间站上发现的真菌种类及占主导地位的菌种见表1，细菌种类及占主导地位的菌种见表2。从表中可以看出，空间站上各种真菌中曲霉菌、青霉菌、孢霉菌和酵母菌四种菌是最主要的真菌，其中兼具致病和腐蚀双重危害的占到16．5％；表面上的细菌中葡萄球菌和微球菌占比例较高，且都是危害人体健康的致病菌。我国也在地面进行了检测分析

8、，所得菌种与国际空间站上检测到的优势细菌菌种一致。表1国际空间站上发现的真菌种类