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鲲鹏、昇腾已发展超665万开发者,今年将进一步开放

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鲲鹏、昇腾已发展超665万开发者,今年将进一步开放

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空间站(kōngjiānzhàn)作为一个复杂、封闭、相对独立的生态系统,为航天员长期驻留创造了良好环境,同样也为微生物的滋生提供了有利条件。空间站微生物的来源是什么?可能(kěnéng)造成哪些影响?如何(rúhé)防控?一起来了解。  01 空间站微生物(wēishēngwù)从何而来? 微生物是(shì)一类数量繁多、分布广泛且适应性极强的(de)群体,可通过多种途径进入空间站(kōngjiānzhàn)。这些微生物在温度、湿度等生长条件满足的情况(qíngkuàng)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 航天员自身携带(xiédài) 人体自身内部或体表天然存在细菌、真菌等大量微生物,随航天员身体进入(jìnrù)空间站,并通过舱内(cāngnèi)气体和其他接触途径引入。  ② 空间站使用材料和设备上(shàng)携带 建造空间站使用的结构金属、非金属等各类(gèlèi)材料(cáiliào)在(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(kōngqì)、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(miàn)总装(zǒngzhuāng)、测试、试验和发射准备过程中,操作人员自身携带或穿戴的衣物(yīwù)、使用的工具,都会将厂房内地(墙)面和其他设施表面的微生物引入舱内。 ④ 来访航天器及其(jíqí)货物携带 为空间站运送货物的货运飞船(fēichuán)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气体流通(liútōng)传递至舱内。  02 微生物对空间站有何影响(yǐngxiǎng)? 要实现人在太空的长期生存,必须构建相应的生态系统,不仅要有动植物,也(yě)要有微生物(wēishēngwù)。但如果空间站微生物失衡,就会给航天员健康安全(ānquán)及舱内系统稳定性带来挑战。  ① 构成航天员健康(jiànkāng)威胁 致病性微生物(wēishēngwù)会对航天员的健康构成威胁,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(réntǐ)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(jí)材料损坏 微生物会腐蚀电缆、接插件、电路板(diànlùbǎn)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(guǎndào),引发设备故障。 △国际空间站上(shàng)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、电路板、金属铝) 此外,微生物会侵蚀材料,降低材料性能,进而(jìnér)影响(yǐngxiǎng)空间站使用寿命;某些微生物还会产生毒素,污染舱内空气、水源(shuǐyuán)和食物,导致舱内环境恶化。 △国际空间站上各种材料的微生物腐蚀(fǔshí)情况(从左到右依次为:飞船舷窗有机玻璃腐蚀、密封圈腐蚀、金属铝板损伤(sǔnshāng))  03 空间站微生物(wēishēngwù)防控如何开展? 在(zài)轨(guǐ)开展(kāizhǎn)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运行具有重要意义。那么,如何进行微生物防控,从而与它们和平共处? 空间站微生物(wēishēngwù)监测是(shì)微生物控制的(de)基础。微生物监测主要(zhǔyào)是对舱内气体、表面、水系统等不同(bùtóng)介质中(zhōng)的微生物的菌种和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(qìtǐ)中的微生物水平可较为(jiàowéi)真实地反映(fǎnyìng)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(biǎomiàn)是密闭环境中内表面微生物生长的载体,其数量直接(zhíjiē)反映了对(duì)舱内材料的破坏腐蚀情况,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快,而空间站中的(de)再生(zàishēng)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(huánjìng)中微生物的定期监测尤为必要。 目前,中国空间站已在(zài)轨稳定运行两年(liǎngnián)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(fǎ)检测技术 基于微生物的生长和繁殖能力,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(cóngér)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(jiāncè)模块,配备在轨微生物培养和观察(guānchá)系统,可监测空气(kōngqì)、水和表面样本中的微生物活性。  在轨微生物免培养法(fǎ)检测技术 由于培养法的微生物种属鉴定需下行至地面后进行,存在时间滞后性,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(hé)检测设备的改进,我国空间(kōngjiān)站已成功开展了基于分子(fènzǐ)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(shíshí)测序(cèxù)分析和直接微生物鉴定的可行性。 一是严格标准及规范。目前我国实施的国家标准(guójiābiāozhǔn)GB/T 43421-2023《载人航天器微生物控制要求》中,对载人航天器密封舱设计、研制、在轨(guǐ)运行等阶段的微生物控制提出(tíchū)了明确要求,同时对实/试验(shìyàn)载荷、货物、航天员等微生物控制作出了相应(xiāngyìng)规定,为我国空间站的微生物控制提供了依据。 二是空间(kōngjiān)微生物(wēishēngwù)腐蚀防护。我国空间站正在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(luǒtóng)电路板、热缩管等多种材料的微生物腐蚀试验等。 △微生物-材料(cáiliào)相互作用科学实验装置 微生物腐蚀防护的重要手段之一,防护方式主要(zhǔyào)分为以下三种:防止微生物在(zài)其(qí)表面生长、释放抗菌剂杀死微生物以及通过接触杀死微生物。 总的看,目前我国(wǒguó)在空间站微生物检测与控制技术方面取得了显著进展。在轨(guǐ)微生物检测技术已涵盖培养法与免培养法,并且(bìngqiě)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(yǒuxiào)的技术手段。 微生物(wēishēngwù)监测与控制是一项伴随空间站长期(chángqī)运行的持续性工作,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长期载人(zàirén)航天任务中航天员安全(ānquán)和空间站长期在轨稳定运行的关键技术之一。 (来源(láiyuán):中国载人航天)
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