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空间站的大敌
作者: 发布于:2012/10/8 15:04:52 点击量:

 

    微生物成了国际空间站上真正的主人,宇航员不过是造访它们的客人罢了。 
 

国际空间站上的真正“主人”

    多年前就有报道说,“和平号”轨道空间站上麇集着多种微生物,它们以惊人的速度繁殖着,不断蛀蚀、毁坏空间站上各种精良、独特的设备。现在,国际空间站上也有大量微生物“落户”,宇航员在一些舱中发现了像是霉菌的灰白色痕迹,显然,这些细菌已开始“品尝”国际空间站的覆面层和设备了。

    微生物有其极为独特的生活方式。它们能够适应最严酷的环境并在其中舒适地生存。俄罗斯联邦国家科学中心微生物实验室主任、生物学副博士娜塔莉娅·诺维科娃说:“在地球上的每一个角落,无论是最寒冷还是最炎热的地方,也无论是盐碱滩还是很深的地层里,都能遇到微生物。它们在8万多米的高空和1.1万米深的海洋里(压力达到1000多个大气压)都能保持其生命力。它们能出现在4000米深的矿井、一毛不生的沙漠和盐分极高的死海里。它们还能生存在核反应堆的回路中,接受远超过其他生命体所能承受的核辐射量。它们在90℃以上的高温和-10℃以下的低温里仍能存活。有些种类的细菌甚至能耐受150℃的高温(达半小时之久)。总之,在宇宙空间极为严酷的生存条件下会出现大量的微生物,是一点也不令人奇怪的事。”
按照诺维科娃的说法,航天器上微生物的行为表明,似乎它们具有某种特定的目的。其实,这目的也很简单,那就是:利用可能获得的一切养料,履行作为生物体的一种天生的基本功能——生殖和繁衍后代。
    在轨道空间站上,微生物又能找到什么样的食料来维持其如此巨大的活力呢?当然,只能是有什么算什么了!国际空间站上的细菌能分解各种各样的化合物。英国科学家黑尔把微生物的这种特性称为“微生物的杂食性”,指的是微生物具有从分解氧化理论上说可以被氧化的任何物质的能力。微生物落到各种各样的材料上,会迅速适应环境并开始“大吃大喝”起来。结果,这些肉眼看不见的“饕餮之徒”所喜爱的材料便开始变色,其强度、密封性以及介电和其他性能都开始下降。 “和平号”空间站就发生了聚合物结构材料遭微生物破坏、金属发生生物性腐蚀、水再生系统液压管路形成生物膜层和栓塞物等航天器生态危机。
    科学家是在1980年“礼炮6号”空间站运行期间首次碰到这一问题的。该站的第5批乘员组在宇航员活动舱内一些装饰处、健身器拉索上和其他一些区域发现了一层白色薄膜。对带回地面的样品进行研究后发现,这层白色薄膜不是别的什么东西,而是霉菌——青霉、曲霉和镰孢霉。正是从那时起,俄罗斯开始就微生物对航天器造成损坏的问题进行有针对性的研究。
    5年之后,在“礼炮7号”空间站上宇航员报告说,在工作舱的一些部件接合处和电缆上发现长有肉眼见得到的霉菌。将一些样品带回地面仔细观察研究后发现,样品的表面有25~50%的面积为霉菌菌丝体所覆盖。在显微镜下还发现样品的结构发生了改变,在某些材料(如绝缘带)上甚至发现了穿透性缺陷。
    特别有趣的是一艘“联盟号”运载飞船的导航窗上发生的事。这艘飞船同“和平号”空间站对接后,在轨道上运行了半年时间。第3批乘员组的宇航员发现导航窗的光学性能愈来愈差。飞船回到地面后曾对导航窗进行研究,发现在中央导航窗和周边大部分的舷窗以及钛合金窗框的珐琅面上,有霉菌菌丝体存在。有一处还能清晰地看到正在生长着的霉菌菌落。用石英制成的超强度的窗玻璃,好像沿着菌丝体生长线被蚀刻出了一道道的纹路。
    另一个直观例子是“和平号”通讯交换设备控制器的报废。这个控制器被拆卸下来带回了地面,检查人员取下金属外罩后,发现在绝缘管、插头和高强度的聚氨脂油漆上均生长着大量的霉菌,绝缘材料遭破坏处的铜导线都被氧化腐蚀了。

航天站能避免微生物的危害吗?

    20余年的研究发现,宇宙航行器中生存着250多种微生物。所有这些微生物均来源于地球,所以过去人们曾经设想,它们的表现应当是与地面微生物相似的。但由于微生物在太空受到的辐射大大高于地面的水平,本身发生了极大的变异。据专家称,这就是它们的活力大大高于地面上的同类的原因。
    空间站的宇航员们一直竭力与侵入航天器的微生物作斗争。苏联和俄罗斯英雄、宇航科学院院士、宇宙航行世界纪录(438个昼夜)创造者瓦列里·波利亚科夫说:“我们每周都使用吸尘器和特制的布巾进行一次卫生大扫除,乘员组的全体人员都参加。微生物活动最厉害的地方我们用药剂进行消毒处理,这之后就不会再出现这些东西了。这些微生物并没有给我们带来特别大的麻烦。我们甚至还进行过代号为M-35的试验,在每次升空进行宇航活动的前后都要取样做试验。结果表明,如果航天器内部能达到国家标准规定的洁净水平,那就毫无问题。”这些卫生大扫除和对微生物的试验研究已经是常规性的工作了。俄罗斯宇航管理中心还采取过许多防止微生物大量繁殖的措施,其中包括对航天站的特定部位作补充加热等。
    “和平号”在多年的运行过程中,已成为现在运用于国际空间站上的许多技术性决策和技术措施的真正试验场。如果没有俄罗斯这一具有传奇色彩的空间站所积累的经验,很可能在今天的国际空间站上得长上两三层的霉菌。俄罗斯的科学家们正在研究制定一套用以评价材料的抗微生物蛀蚀性能的适当方法。同时,他们还在研究、找寻防微生物蛀蚀以及早期发现和诊断微生物损坏的种种办法。

未来世界的环保功臣 

    自然,微生物无情地“啃食”宇航设备,破坏光学仪器是一件令人忧心的事。有人估计,每年微生物对地面和宇宙空间聚合材料的破坏所造成的损失,占全球总工业产值的2%。
    在宇宙空间生长的微生物的标本,现在都保存在俄罗斯科学院医学生物学研究所的密封试管里。科学家们不知道它们在地面环境中将会有何种表现。之所以保存这些经历过突变的微生物,还有一个原因。专家们断言,如果将在宇宙空间生长出来的、以金属作为其生存环境的一部分微生物放在拥有更多金属的环境中继续加以培养,人们就有可能获得能真正“啃掉”坦克或直升机的生物武器。
    绝不要以为宇宙空间的微生物只会对技术进步起阻碍作用。由于它们具有实际上几乎可以摧毁和消灭任何材料的高强本领,人们可以因势利导,使之成为造福人类的力量。按照医学生物学研究所新闻处长德米特里·马拉申科夫的说法,人们完全可以利用微生物来处理废料。科学家正在进行大量的工作,以设法制造出能够分解塑料的细菌来。由于自然界中没有类似塑料的物质,因此它的分解是一个极为漫长的过程。科学家们预料,利用微生物有可能将塑料分解为水和甲烷,而后者可以用来取暖或用在化学工业上。这样一来,可恶的细菌在不久的将来便可能成为造福人类的环保功臣了。