宇宙飞船是如何做到无菌的？

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无论是送人登月还是补给空间站、在地球轨道上发射卫星或只是探索太阳系，我们与太空的幽会都没有停止的迹象。
人类太空旅行的一项重要任务是寻找外星生命，我们正在尽最大努力寻找答案。
为了满足这种好奇心，所以我们发送到宇宙中的宇宙飞船必须是无菌的。
为什么？
因为我们有责任保护地球。
必须保护行星免受其他行星生命的影响。
试着想象一下，如果来自木星的食肉细菌搭乘返回的宇宙飞船前往地球，后果会怎样！
嗯，人类或许会变成它们的食物。
这就是为什么科学家们尽最大努力确保宇宙飞船是无菌的。
主要问题是……他们如何做到这一点？
宇宙飞船是如何消毒的？

热

在太空旅行的早期，宇宙飞船的部件在湿度受控的干燥烤箱内以110-200°C的高温加热。
它们还在热风炉内保存了数天，以确保最大程度的灭菌。
1975年，这种方法被用于对送往火星的维京登陆器进行消毒。


然而，热灭菌并非一直都是一种选择。
辐射

首先，宇宙飞船组装具有挑战性。
对复杂的电子部件（如敏感温度传感器）进行热消毒会损坏部件。
另一种方法采用紫外线 (UV) 或伽马辐射。
宇宙飞船部件及其设备暴露在这些高能射线下，会破坏微生物的DNA并杀死它们。
作为一项额外措施，组装好的部件也用70% 的酒精或过氧化氢擦拭，以杀死任何剩余的幸存者。
然而，这些化学品不能在任何地方使用，因为它们会损坏飞船部件或设备上的环氧树脂或银涂层。
因此，热量、辐射和化学物质都被用来保持宇宙飞船和设备无菌，但这并不是预防措施的结束。
宇宙飞船也在必须符合联邦标准（FS 209）的洁净室中组装。
即使有这么多远见，这些方法也不是万无一失的。
一些细菌可以适应并且耐热，例如芽孢杆菌。
芽孢杆菌的孢子也非常坚韧，可以承受高温、高压和辐射暴露。它们可以在高温下存活几分钟。
化学品的使用也不是 100% 有效的。
此外，由于我们新的和物理敏感的现代技术仪器，使用上述方法不可能完全消毒。
什么是更安全的替代方法？有请等离子登场！
什么是等离子灭菌？

你可能知道等离子体是物质的第四态。
等离子体本质上是带电或电离的气体。
天然等离子体的例子包括暴风雨中的闪电和北极光。
等离子体是通过激发气体分子直到它们的电子脱离原子核轨道而制成的。
随着这些电子释放它们的能量，可以看到明亮的特征等离子体颜色。


这种消毒技术最初由强生公司发明，用于对湿热敏感的医疗设备进行消毒。
带有含有反应性化学物质（如硝酸或过氧化氢）的电极室用于制造等离子体。
电流通过化学物质并将其蒸发。
产生的气体分子，如O 3分子，被电离。
带电气体分子轰击细菌并破坏它们的生物过程并破坏它们的DNA，基本上杀死它们。
等离子在几个方面优于其他灭菌方法。这些气体可以在低至40 °C 的温度下使用电流充电。
这使得在热敏材料和设备上使用更安全。
它还可以防止与设备的直接化学接触，因此在不同的宇宙飞船材料上使用更安全。
等离子灭菌也比热或辐射灭菌具有更高的灭菌效率。它甚至可以杀死耐热细菌孢子。
至此，你可能想知道为什么我们首先要费力地杀死宇宙飞船上的细菌……
毕竟，一些细菌不会那么糟糕，对吧？
为什么保持航天器无菌很重要？

在本文的开头，我们提到了行星保护这个词，还记得吗？
保护其他行星和太阳系天体免受地球生命侵害是国际公认的做法。
它是双向的，因为我们还想保护地球免受来自外太空的潜在外来生命形式的影响。
这就是行星保护的用武之地。
让我们假设另一辆火星车降落在火星上寻找外星生命。
然而，这艘船没有经过适当的消毒，它把一种细菌从地球一路带到了火星。
一旦火星车降落在火星上并绕着这颗红色星球行驶，来自火星车的地球细菌就会降落在火星上。
那时，它可以变异并适应火星环境。
现在，火星车开始采集土壤样本，并最终拾取这种经过修饰的细菌进行研究。
地球上的科学家会认为他们在火星上发现了生命，但丑陋的事实是，这种生命实际上来自地球。
这样的错误可能会破坏对外国生活的寻找。
太空旅行并不便宜，因此此类错误将浪费数十亿美元并破坏太空探索的完整性。
细菌在太空中迅速变异，因此在我们夸大的假设情景中，理论上有可能太空任务的持续时间足以“发现”并将地球细菌误认为火星品种。
此外，细菌不仅会变异并在太空中生存，它们还可能转化为危险的东西。
一项研究发现，由于微重力的变化，在太空中生长的大肠杆菌具有不同的物理特性。
这些物理变化使抗生素药物分子难以穿透其细胞膜，这意味着在太空中生长的大肠杆菌具有抗生素抗性。
细菌在太空中可能面临的其他危险变化只能推测，但我们谁都不想以艰难的方式找到答案。
此外，携带细菌感染的宇宙飞船对宇航员的健康构成威胁。
宇航员的免疫系统在太空中已经被削弱了。
如果一名宇航员感染了一种可怕的疾病或感染，如果没有合适的医院或足够的医疗资源，将很难治疗，这仍然是地球上的奢侈品。
结论

在建造宇宙飞船时，已经有严格的质量控制措施。
行星的要求似乎微不足道，但不应掉以轻心。
外星生命对地球生态系统和平衡的影响是无法估量的。
这也是为什么，如果任何来自太空的物体坠入地球，周围的坠机地点都会被封锁和净化。
等离子消毒可以更轻松地对宇宙飞船进行均匀消毒，而不会损坏船上的敏感设备或脆弱材料。
有必要确保宇宙飞船保持无菌，因为如果大量进入飞船，它们可能对任务的完整性和安全性造成很大危害。
宇航员也必须保持良好的卫生习惯，因为他们的皮肤或肠道细菌也可以进入宇宙飞船的空气循环并扩散到各处。
说到太空旅行，清洁才是王道！
<hr/>参考资料：

• 慕尼黑路德维希马克西米利安大学（博士论文）
  
• 期刊：行星与空间科学
  
• 期刊：微生物学研究
  
• 期刊：Acta Astronautica