天问一号发射前需不需要采用什么专门的消毒灭菌程序，来确保火星环境不被地球微生物污染？ 第1页

有必要，这叫行星保护，是对可能存在生命的天体例如火星、木卫二、土卫二、土卫六甚至还有某些彗星等目标的航天科考任务的重要步骤，避免携带的地球微生物污染当地干扰对本土生物的寻找甚至入侵抹去当地生物的痕迹。想想有的物种还没发现就被灭绝甚至都没化石那多遗憾啊，地球上入侵物种导致土著消亡或者带来巨大麻烦的例子不计其数，包括因为天花而锐减的印地安人以及从新大陆传回欧洲的梅毒、从非洲传出的艾滋病和埃博拉。

已知不少地球生命可以承受长时间的低温、真空暴露、高过载、辐射等，在太空航行中存活，特别是耐辐射球菌、枯草芽孢杆菌等顽强微生物。行星间的生命交换还涉及道德、文化、宗教等问题，例如我们是否有权占有、为自身发展消灭外星土著生命、我们从哪里来？是不是祖先真的起源于地球还是来自遥远异星的蒲公英？当然从外星取样返回、宇航员回地球也要避免地球被外星污染。行星保护的关键是防止繁殖发展，如果微生物存活到目的地但丧失繁殖能力那问题不大。

其实人类第一颗人造卫星发射前一年也就是1956年，国际宇航联合会在罗马举行的第七次大会就提关注行星保护的问题。此后几年随着人类航天技术的蓬勃发展，对防止地球微生物污染外星的思考探讨、和呼声越来越多，担心地球微生物的某些特性甚至可能永久性改变外星环境，某些情况下航天器自身的活动也可能影响环境干扰科学数据的准确性，例如一度有人担心月球着陆器的引擎喷气和掀起的尘埃会严重影响极其稀薄的月球大气（月球有极其极其稀薄的大气，不过月球大气物质加起来可能不到100吨，所以航天器喷气对月球大气成分比例影响不小）研究以及地球月球物质同位素丰度差异检测。不过好在月球的环境实际上难以支持生物的繁殖生活，所以后来月球不在行星保护名单内了但NASA最早的徘徊者月球着陆器发射前还是拆开每个部件都杀菌，阿波罗登月头几次宇航员回来也消毒和隔离。金星一度也在讨论名单内，不过后来的探索也表明金星是能熔化铅的高温地狱，表面不可能存在已知生物。

相当一段时间争论主要在风险、成本、收益等上的平衡，应该采取何种措施、做到多少程度等。现在NASA的共识是去有关天体的载荷必须经过灭菌处理，包括航天器表面和内部。主要可用手段包括高压、化学消毒杀菌（例如甲基溴、环氧乙烷持续熏蒸、过氧化氢）、辐照灭菌（例如伽马射线）等，但还是存在挑战。首先航天器有些部件比较娇贵敏感例如某些电子元件这些地方不宜用力太猛。此外某些缝隙可能难充分顾及，特别是发射后一些原本安装固定的紧密贴合封闭部件可能松动从而放出其中躲过灭菌的微生物，此外一些密封器件制造时也可能混入微生物。还有发射前可能需要检修或者临时改装等，可能破坏灭菌效果。NASA长期研究合理的灭菌方式，包括分析不同灭菌方法对不同部件的影响，确保在灭菌和航天器本身部件状态下取得平衡，也致力于开发更坚固耐用的部件可以承受更猛的灭菌处理。

NASA第一次严厉消毒的火星任务是1975年发射的2个海盗号，由于海盗号的着陆器有探测火星是否有存在微生物的所以灭菌格外认真，免得检测出现假阳性，可以说行星保护是海盗任务关键重点，NASA最终采用的标准是要求一个地球微生物活着抵达火星的概率小于1/44000，每平米有多少残存孢子数也是重要指标，确保目标天体在50年内不被污染，以在这段生命寻找期中不受干扰欺骗探索土著生物。但因为海盗号着陆器比此前徘徊者月球着陆器庞大复杂多，每个海盗号火星着陆区大约共有61000个部件构成，所以要充分灭菌到把污染风险降低到可接受合理程度也困难的多。

对海盗号的行星污染风险，NASA分成三大块：首先是防止航天器接近火星时失控坠毁在火星表面导致藏匿的微生物污染（轨道器杀菌没着陆器严格）。这个关键是任务规划和控制问题。

其次是防止微流星体撞击等导致航天器材料、部件剥落携带地球微生物抵达火星表面，要知道后来灾难性的哥伦比亚号航天飞机事故中有实验用的生物奇迹般存活我记得是某种线虫。

最后就是着陆器本身了，这个由于预定和火星表面接触所以是重中之重，除了着陆器本身杀菌外还要防止灭菌强度相对低的轨道器对更灭菌干净着陆器的污染，所以特别弄了个生物保护罩来在飞行途中进一步隔离轨道器和着陆器。

权衡了各种因素后在海盗号上NASA决定使用135摄氏度灭菌程序。因为高温灭菌的要求，NASA和其承包商不得不特地根据灭菌要求来改变设计，涉及从生物防护罩到焊料、薄膜、电池等诸多材料、部件，尽可能避免反复灭菌导致的热胀冷缩松动和老化。由于有些材料在高温下会释放气体，其残留可能会影响敏感的仪器例如气相色谱仪等，这也是挑战为此NASA不得不一一实验了解不同材料不同部件在高温下挥发气体的情况，反正挑战不少。海盗号灭菌分四次，零部件组装前灭一次，航天器组装后灭一次，送到发射场灭一次，跟火箭组合后再灭一次。最终海盗号着陆器主体灭菌用111.7摄氏度，部分组件用更高的125-145摄氏度，除了本身加热外还用用导管把热氮气注入着陆器内部，更好的杀透避免时间过长影响外部一些零件和材料。每个灭菌阶段的前后都有采样检验。

先写到这里，以后看情况可能更新，反正去火星等有天体生物学价值的天体必须经过严格灭菌。