徐侃彥，馬玲玲，印紅，張秦，鄒樂洋

（1.航天神舟生物科技集團有限公司，北京 100190；2.北京市空間生物工程技術研究中心，北京 100190；3.中國航天科技集團公司空間生物工程研究中心，北京100190；4.北京空間飛行器總體設計部，北京 100086）

1 背景介紹

1.1 火星探索的歷史和計劃

人類向深空探索的步伐永無停歇，火星作為距離地球最近的兩個行星之一，是最有可能存在地外生命的星球之一，長期以來一直是國際航天界和宇宙生物學界的重點研究對象。無人火星探索起始于20世紀60年代，美國的“海盜號”（Viking）在1975年首次實現(xiàn)了在火星表面的著陸和地外生命探索，成為火星探索的第一個高峰[1]。從20世紀90年代開始，美國陸續(xù)發(fā)射了“火星探路者號”（Mars Pathfinder）、“勇氣號”（Spirit）、“機遇號”（Opportunity）、“鳳凰號”（Phoenix）以及“好奇號”（Curiosity）著陸器，對火星環(huán)境進行了大量的科學研究，無人火星探索進入了第二個高峰期。

大量的無人探索研究使人類對火星的認識越來越深入，載人航天技術的進步也為載人火星探索創(chuàng)造了條件。2004年，美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）開始制定載人火星探索計劃，根據(jù)NASA深空探索發(fā)展路線圖，如果進展順利，2033年將開展首次載人火星探索任務[2]。而歐洲空間局（European Space Agency，ESA）也計劃在2033年左右實施載人火星探索[3]。

1.2 行星保護的定義和法理依據(jù)

“行星保護”是指在深空探測過程中，為避免地球生物污染其它星球，以及保護地球免遭其它星球的生物侵襲所采取的行為[4]。行星保護包括正向污染防護和逆向污染防護，其中正向污染防護指的是避免地球物質(zhì)通過航天器被帶到地外天體上，從而干擾地外天體生命探索的進行，甚至污染地外天體的生物進化或生物圈的行為。逆向污染防護指的是避免探測地外天體的航天器返回后帶回其它天體物質(zhì)，對地球生物圈帶來未知的生物風險的行為。

行星保護是國際社會公認的行為準則，1967年生效的《外太空條約》的第九條中寫道：“開展包括對月球和其它行星在內(nèi)的外太空研究和探索時，要避免對這些星球產(chǎn)生有害的污染，也要避免地球外的物質(zhì)導致地球環(huán)境產(chǎn)生有害變化，在必要時應采取適當?shù)拇胧┻_到上述目的”[5]。1967年成立的空間研究委員會（Committee for Space Research，COSPAR）是行星保護的主要管理機構(gòu)，負責制定行星保護的標準和要求，世界各航天大國在以往開展深空探索的過程中，均嚴格遵照COSPAR的要求執(zhí)行了行星保護。

2 載人深空探索的行星保護

2.1 載人深空探索對行星保護的挑戰(zhàn)

載人深空探索對行星保護提出了新的挑戰(zhàn)，載人深空探索的行星保護所面臨的主要問題是：①航天員是大量微生物的攜帶者，因此會對正向污染防護造成遠大于無人深空探索的壓力；②航天員及其所在飛船作為地球生物圈的延伸，不可避免的會與地外星球物質(zhì)接觸，從而使逆向污染防護的難度大大增加；③逆向污染防護與航天員健康的關系密切，航天員健康防護成為載人深空探索行星保護的重點關注對象[6]；④載人探索任務周期長，行星保護技術需要減少對地面支持的依賴。盡管面對這些問題，COSPAR認為不能放松載人深空探索任務中對行星保護的要求，載人深空探索擁有無人深空探索所無法比擬的技術優(yōu)勢，但這一優(yōu)勢發(fā)揮的前提是必須控制所有和人類相關的污染[7]。

2.2 載人深空探索行星保護的實例——“阿波羅計劃”

目前人類唯一的載人深空探索實例是美國的“阿波羅登月計劃”，因此可以“阿波羅計劃”中采取的行星保護措施為參考，探討未來載人火星探索所應該采取的行星保護技術和實施方法。

美國在“阿波羅登月計劃”啟動之初，就開展了行星保護方面的論證工作。NASA對返回地球的航天員和樣品制定了極為嚴格的行星保護逆向防護措施，其中既包括對月球樣品的防護，也包括對接觸月球環(huán)境的航天員的防護。為此，美國建造了一座8 000 m2的月球樣品回收實驗室（Lunar Receiving Laboratory，LRL），負責對航天員和月球樣品進行隔離和分析處理[8]。“阿波羅計劃”行星保護的主要措施包括：

1）由航天員在返回地球途中對艙內(nèi)沾染的月球灰塵進行清潔和過濾。

2）著陸回收后航天員第一時間穿上生物隔離服，并和月球樣品儲存容器一起進入移動隔離艙。

3）月球樣品儲存容器在滅菌處理后空運到LRL，并在真空分析室中進行分析處理，直到確定不具有生物風險才被解除隔離。

4）航天員隨移動隔離艙一起運往LRL，并在LRL的隔離室進行觀察和醫(yī)護，直至21天的隔離期結(jié)束。

5）對返回艙以及所有在回收過程中可能接觸月球物質(zhì)的設備和表面，均作了消毒滅菌處理。

美國在“阿波羅登月計劃”實施過程中所采用的行星保護措施，為載人深空探索的行星保護積累了寶貴的經(jīng)驗和教訓。然而，由于月球和火星的環(huán)境差異較大，且地月之間距離遠比地火距離近，因此“阿波羅計劃”所采用的許多行星保護技術并不完全適用于載人火星探索的行星保護。

2.3 載人火星探索行星保護的原則和政策文件

國際宇航界在啟動載人火星探索論證的同時，就開始討論載人火星探索中的行星保護，COSPAR于21世紀初在載人深空探索行星保護的原則和指導方面達成了國際共識[4,7,9]，主要的行星保護原則包括：

1）保護地球不被逆向污染是火星探索行星保護的最優(yōu)先目標。

2）只有在與人相關的污染能被控制和理解的前提下，人類的能力才能在火星宇宙生物學的探索中發(fā)揮正面作用。

3）對于一個涉及火星表面操作的著陸任務，將所有與人相關的任務操作行為限制在完全閉合系統(tǒng)是不可能實現(xiàn)的。

4）探索火星的航天員和他們的支持系統(tǒng)將不可避免的暴露于火星物質(zhì)與環(huán)境中。

根據(jù)這些原則，COSPAR提出了載人火星任務的行星保護指導意見，這些意見進一步成為COSPAR以及NASA等機構(gòu)后續(xù)制定載人深空探索行星保護政策、需求和實施文件的基礎[4]。

NASA根據(jù)COSPAR的指導意見，于2012年開始制定有關載人深空探索的行星保護政策，最終在2014年5月發(fā)布了關于載人深空探索行星保護的政策文件——NPI8020.7。該文件對進一步制定載人深空探索行星保護具體執(zhí)行文件所必須開展的理論研究和技術開發(fā)提出了建議[10]。

3 載人火星探索的行星保護策略

針對載人火星探索的行星保護策略，國際宇航界從21世紀初開始召開了多次研討會，對載人火星探索產(chǎn)生的主要污染物、污染途徑、相應的污染防護策略以及需要開展的技術研發(fā)工作進行了深入的探討[11-15]。載人火星探索行星保護的主要關注領域包括3個方面：①保護火星和火星樣品不受正向污染影響，即“保護火星和科學”；②保護航天員健康免遭火星環(huán)境的威脅，即“保護人類健康”；③保護地球免遭火星有害污染的逆向污染防護，即“保護地球”[11]。

3.1 主要污染物

3.1.1 正向污染物

載人火星探測的正向污染物主要來自發(fā)射后，航天員在地火轉(zhuǎn)移和火星表面活動的過程中產(chǎn)生的可能對火星生態(tài)環(huán)境造成污染的物質(zhì)，包括：

1）航天員

人類是大量微生物的載體，航天員的活動會對艙內(nèi)表面和設備造成污染，呼吸排出的微生物會污染居住艙的空氣，代謝活動和日常生活會產(chǎn)生含有大量微生物的廢物。因此，航天員是載人火星探索絕大多數(shù)正向污染物的來源[16-19]。

2）人類生命保障系統(tǒng)廢物

生命保障系統(tǒng)會產(chǎn)生各種類型的廢物，包括：人類固體廢物、食物殘渣、種植物的不可食部分、包裝物、醫(yī)學廢物、布和紙張、濾膜以及各種氣體等；此外，生命保障系統(tǒng)更換下來的組件也是廢物的重要來源[20]。這些廢物如果不能有效處理，將成為火星表面主要的微生物和有機物污染的來源。

3）科學應用載荷和廢物

在火星表面開展包括地外生命探索在內(nèi)的各種科學研究所使用的裝置和產(chǎn)生的廢棄物也會對火星造成污染。尤其是從事火星樣品采集和原位資源利用的裝置和工具，由于接觸火星特殊區(qū)域[21]（“地球生命有可能繁殖或火星生命存在可能很高的區(qū)域”）的可能性較大，因此是火星探索行星保護的重要污染源之一。

4）熱/動力系統(tǒng)的廢物

火星基地和巡游車的熱控/動力系統(tǒng)也會產(chǎn)生不同類型的廢物，包括散熱器、熱交換液體、太陽能陣列和核廢物等。一些系統(tǒng)會釋放大量的廢熱，會破壞當?shù)氐木植凯h(huán)境/生態(tài)（例如：融化表面冰層），從而人為創(chuàng)造一個局部的特殊區(qū)域，為地球微生物的生長繁殖創(chuàng)造了條件[22]。

5）其它

載人火星探索任務結(jié)束后會在火星表面遺留大量的廢棄裝置和設備。廢棄不用的巡游車和火星艙外活動用的航天服，甚至使用完畢的火星基地，都可能成為正向污染物的來源。

3.1.2 逆向污染物

載人火星探索的逆向污染物是指火星上的生命體以及可作為潛在的火星生命載體的任何火星固體或液體物質(zhì)。這類污染物一旦在不受控制的條件下進入地球環(huán)境，將具有危害人類健康和安全，甚至危害地球生態(tài)系統(tǒng)的潛力[23-24]。

返回地球的飛船的設備、內(nèi)表面、攜帶火星返回樣品的容器以及接觸過火星環(huán)境的航天員，都可能是逆向污染物的載體，其中航天員或其它生物系統(tǒng)（例如：受控生保系統(tǒng)中的植物、生物處理廢物系統(tǒng)中的活性污泥等）還可能作為火星生命體的食物來源，從而使污染放大。

3.2 污染途徑

3.2.1 正向污染途徑

1）火星表面的廢物處理

雖然將廢棄物儲存或丟棄在火星表面時都會采取隔離措施，但任何隔離容器最終都會失效，一旦隔離容器失效，廢棄物就會被釋放并污染火星環(huán)境，火星大氣的流動可以進一步擴大污染的范圍。地下掩埋的方法雖然可以限制空氣傳播，但同時也產(chǎn)生了兩個不利因素：①屏蔽了火星表面強輻射的滅菌效應；②增加了廢棄物接觸火星亞表面生態(tài)系統(tǒng)的可能。由此可見，對于火星上的廢物處理必須設立嚴格的標準和操作準則，包括：是否允許在火星表面儲存/丟棄廢物，需要采取什么級別的隔離措施，隔離措施的有效時間，對需要儲存/丟棄的廢棄物狀態(tài)的要求等[20]。

2）居住地和其它艙室容器的氣體泄漏

火星基地、巡游車等工具內(nèi)部和火星環(huán)境之間存在壓力差，由于艙室的氣密性技術的限制，會存在氣體泄漏的問題；此外，在人員或設備進/出艙室的過程中，以及出于安全原因所進行的壓力釋放操作，或發(fā)生氣體或液體管道破裂或其它事故時，都會產(chǎn)生氣體泄漏。氣體泄漏會導致大量艙內(nèi)污染物直接釋放到火星大氣，對火星環(huán)境造成污染，因此在設計和建造火星居住基地和巡游車時需要盡量減少氣體的泄漏[25]。

3）艙外活動

航天員在火星表面的艙外活動行為是正向污染的又一個重要途徑，艙外活動所使用的設備可能會攜帶污染物，加壓的航天服和居住艙一樣也會有氣體泄漏，而航天員在艙外活動期間會污染航天服的內(nèi)部空間，這些污染物會隨著航天服氣體的泄漏排放到火星環(huán)境中[26-27]。

3.2.2 逆向污染途徑

任何與火星特殊區(qū)域接觸的操作都可能導致逆向污染，其中航天員所參與的活動、火星樣品采集和原位資源利用造成的污染風險最大。主要的逆向污染途徑包括：人員進出火星基地過程，火星樣品采集和進/出基地的過程，火星資源（例如火星土壤中的水）獲取和利用的過程，以及火星上升器和返回飛船對接過程等。進入居住地的逆向污染物根據(jù)狀態(tài)的不同可以通過諸如空氣粒子傳播、接觸轉(zhuǎn)移（例如樣品處理、多表面接觸）以及基地內(nèi)部運輸系統(tǒng)（例如水管、過濾膜）等不同方式傳播，火星基地和返回地球的飛船內(nèi)部的生命保障系統(tǒng)也有助于逆向污染物在艙內(nèi)的擴散[25]。

3.3 主要防護策略

載人深空探索的行星保護包括3個要點：①正向污染防護；②逆向污染防護；③航天員健康和安全的防護。載人火星探索的行星保護和航天員的健康和安全是密切相關的。

載人火星探索行星保護的主要工作從發(fā)射后才開始，覆蓋地火轉(zhuǎn)移過程、火星表面活動、返回地球過程，直至著陸后的隔離檢疫結(jié)束，是一個長期、復雜的過程。其中主要的防控策略包括如下幾點。

3.3.1 對火星表面的分區(qū)

根據(jù)火星環(huán)境的不同，對火星表面進行分區(qū)，即將載人火星探索可能接觸到的火星環(huán)境劃分為“安全區(qū)”“未知區(qū)”和“風險區(qū)”，并將人類活動的區(qū)域限制在“安全區(qū)”。對于后兩個區(qū)域的探索，可通過自動化或可遠程遙控的無人工具進行，這樣既可以降低對火星環(huán)境的正向污染，又最大程度的避免了航天員與火星環(huán)境或樣品的直接接觸[28-30]。

為了對火星表面進行正確分區(qū)，首先需要加深對火星環(huán)境的認識，NASA自20世紀90年代重啟火星探索計劃以來，就利用大量的軌道探索器和著陸器，對火星大氣和表面環(huán)境進行了深入的研究，其中“鳳凰號”“好奇號”等著陸器對火星表面水冰和液態(tài)水存在證據(jù)的研究結(jié)果，為未來載人火星探索的選址和火星特殊區(qū)域的劃分奠定了堅實的基礎[31-32]。此外，對地球生物生存環(huán)境極限的研究也有助于火星區(qū)域的劃分，研究發(fā)現(xiàn)：一些嗜極生物可以在地球上任何類似火星環(huán)境的地區(qū)生長[33]，也能夠在實驗室模擬火星環(huán)境條件下存活[34-35]，甚至能在一定的防護下存活于空間暴露環(huán)境[36-37]。上述研究加深了宇宙生物學對生命生存極限的認識，同時為火星表面和亞表面特殊區(qū)域的劃分提供了理論依據(jù)。

3.3.2 微生物原位檢測

對“未知區(qū)”和“風險區(qū)”中具有特殊科學價值位點的探索需要由無人探索器進行，包括在火星表面/亞表面進行采樣的采樣機器人。由于需要接觸火星的“特殊區(qū)域”，這些無人探索器需要滿足無人探索IVc類任務的行星保護要求，即探索工具所包含的微生物總量不能超過30個芽孢[38]。為此，需要開發(fā)可在火星表面操作的原位檢測技術，其中拉曼光譜技術[39-40]、生物檢測芯片[41]以及納米孔測序技術[42]等先進的快速生物檢測技術已經(jīng)在阿卡塔馬沙漠等地球表面類似火星環(huán)境的生命探索中得到了使用，未來可以利用月球進行原位生物檢測技術的技術驗證，為載人火星探索創(chuàng)造條件[43-44]。

3.3.3 生物風險的檢測和預警技術

載人火星探索器和火星基地由于距離地球較遠，難以靠地面專家的協(xié)助進行艙內(nèi)微生物的監(jiān)測和預警，因此需要建立一套能獨立對艙內(nèi)微生物風險進行快速檢測和評估，并具備區(qū)分地球微生物和潛在火星生物能力的檢測預警系統(tǒng)，以滿足實時、實地監(jiān)測和預警需求。為此，國外航天強國利用地面模擬火星基地[45]和國際空間站[46-48]試驗了一系列微生物快速檢測技術和裝置，同時還加強了對火星生命探索技術的研究[49-50]。

3.3.4 降低微生物和有機物負荷的技術

1）微生物清除

載人火星探索的不同階段所采用的微生物清除手段各不相同，其中在飛船發(fā)射前，通過在潔凈廠房環(huán)境進行裝配和測試，可以清除環(huán)境中大多數(shù)微生物，從而有效降低飛船的微生物水平，對于艙內(nèi)的一些通用設備和科學載荷，需要開發(fā)不影響材料和設備功能的微生物清除技術。在載人火星探索的空間飛行過程中，微生物清除的對象主要是人類活動所產(chǎn)生的微生物。其中礦化處理是有效的廢棄物處理手段，它一方面能殺滅廢棄物中的微生物，另一方面還可以消除可被生物體利用的營養(yǎng)物，同時還可以有效降低廢物的體積[51]。對于飛船艙內(nèi)環(huán)境的微生物，可以利用現(xiàn)有的空間站微生物清除技術，并在空間站對新技術進行試用和驗證。對于火星表面活動期間從事生命探索活動或在特殊區(qū)域操作的艙外設備，由于需要滿足行星保護IVb和IVc類的要求，需要在建造階段進行嚴格的滅菌和生物隔離，目前美歐通用的滅菌技術是干熱滅菌和伽馬射線滅菌。對于無法采用上述滅菌技術的一些緊密設備，NASA還在積極研究替代性的微生物清除技術，包括：過氧化氫蒸汽技術[52]、低溫等離子體技術[53-54]、短波長紫外線滅菌技術[55]等。此外，還可以利用空間環(huán)境和火星環(huán)境的滅菌效應，在空間飛行和火星表面停留期間對這些設備進行原位滅菌，這也是NASA火星著陸器所采用的主要滅菌方法之一。地面和空間試驗證明，空間和火星環(huán)境能有效殺滅大多數(shù)地球微生物，但對于芽孢和一些耐輻射微生物的殺滅作用并不能滿足行星保護的要求[56-58]，因此原位滅菌只能作為行星保護的輔助滅菌方法[59]。

2）有機物控制

除了控制微生物，行星保護正向污染防護對于有機物也有嚴格的控制要求。有機物除可以作為生物印記，干擾地外生命探索以外，還是一些地球微生物的食物來源。對于載人火星探索任務的有機物污染防護，可以在參考對火星采樣返回任務的有機物污染防護要求[60]的基礎上，進一步通過提升生命保障系統(tǒng)的物質(zhì)閉合度減少有機廢物的產(chǎn)生量，同時利用礦化的處理方法將廢物中的絕大多數(shù)有機物轉(zhuǎn)化為無機物[51]。

3.3.5 廢物處理技術

1）固體和液體廢物的隔離和處理

對于從地球到火星的轉(zhuǎn)移期間產(chǎn)生的廢物，可開發(fā)行星際飛行期間的廢物處理技術，如在地火轉(zhuǎn)移期間向行星際空間拋射廢物。對于火星表面產(chǎn)生的固體和液體廢物，必須采取嚴格隔離的措施后才能丟棄到火星環(huán)境，而隔離的標準隨著廢物的狀態(tài)和特性，及丟棄處的火星環(huán)境的不同而有所差異[51]。

2）廢氣的處理和排放

通過提升火星基地、火星車以及艙外航天服的生命保障系統(tǒng)的氣密性，可以減少向火星環(huán)境排放/泄漏的氣體，如果必須要向火星環(huán)境排放氣體，需要開發(fā)相應的處理技術，例如：通過先進的空氣過濾處理系統(tǒng)捕獲空氣中的微生物和顆粒物，去除可能干擾地外生命探索的特定氣體成分[13]。相關技術的地基試驗可以在地球上類似火星環(huán)境的地區(qū)，利用模擬的火星車或航天服進行[16,27]。此外，由于航天員出入艙操作是最容易產(chǎn)生氣體泄漏的操作之一，國外有專家提出利用系統(tǒng)工程的方法，優(yōu)化航天員出入艙的過程，對每一個出入艙相關的細節(jié)操作進行分解，并制定相應的防止氣體泄漏的措施[61]。

3.3.6 逆向污染防護

1）切斷與火星的接觸鏈

逆向污染防護的關鍵是切斷地球與火星的接觸鏈[24,62]。盡量避免接觸過火星環(huán)境的設備和物品進入火星基地和返回地球，可將它們留在火星上，或在進入地球之前拋射到行星際空間。

2）艙外活動

包括航天服在內(nèi)的所有艙外活動所涉及的設備和工具應與居住艙隔離，航天服更換應在一個隔離的空間進行，艙外活動用的設備工具可以儲存在居住艙外，同時對于艙外活動完畢的航天員，在進入居住艙前還應進行必要的清洗消毒[62]。

3）處理火星污染物

鑒于目前火星基地或飛船的隔離技術難以完全避免火星污染物進入，因此生命保障系統(tǒng)應具備一定控制和清除火星污染物的能力，其中可利用空氣處理系統(tǒng)去除艙室空氣中的火星塵?；蛄Ｗ?；水回收系統(tǒng)處理水，以防航天員通過飲水將火星污染物引入體內(nèi)；廢物處理系統(tǒng)可負責處理可能被火星物質(zhì)污染的物質(zhì)；同時，食物生產(chǎn)系統(tǒng)應負責防止人類食物和農(nóng)作物生長對艙室的污染。此外，還需要開發(fā)針對潛在火星生物的消毒和滅菌技術，用于對接觸過火星物質(zhì)的設備、樣品、航天服等的清潔和污染危機處理[63]。

4）原位資源利用和農(nóng)作物種植

火星原位資源利用（包括利用火星土壤進行農(nóng)業(yè)種植）是航天員在火星表面長期駐留的前提條件，但也是最容易引發(fā)逆向污染的操作，對于將要被人類利用的火星資源，以及農(nóng)業(yè)種植所需要的火星物質(zhì)，必須采取嚴格的檢測和滅菌措施消除潛在的火星生物威脅，從事原位資源利用和農(nóng)業(yè)種植的艙室也應該和人類居住艙隔離[64]。

3.3.7 返回地球途中的隔離技術

1）對火星樣品的隔離

開發(fā)可以覆蓋從火星樣品收集、原位分析、儲存到回收全過程的隔離技術，對火星樣品的隔離措施必須要等到確定樣品沒有生物風險之后才能解除。由于火星返回地球所需的時間較長，為確保航天員健康和安全，可以考慮將樣品隔離容器儲存在返回飛船的居住艙以外，儲存容器的設計應該首先確保樣品的完整性，同時應具備在必要時將樣品拋離飛船的能力[24,59]。

2）成員的隔離

在任務執(zhí)行期間，應設置針對個別成員的隔離設備，以應對單個航天員患病或與火星物質(zhì)接觸而產(chǎn)生健康問題的情況，保護其他成員。飛船返回地面之前，應在地面建立人員隔離中心，全體成員在返回地面后必須通過隔離檢疫程序才能與公眾接觸[65]。

3.3.8 火星生物污染疾病的診斷和治療

需要建立能夠在軌判斷航天員是否被火星微生物感染的診斷系統(tǒng)，以迅速確定是否需要對生病的航天員進行隔離。同時，需要開發(fā)在有限的地面協(xié)助下，在軌對火星生物感染引起的疾病的治療技術和設備[64,66]。

4 未來技術研究方向和建議

由于載人火星探索所涉及的行星保護技術的復雜性，國際航天界經(jīng)過多次研討會的交流，在2016年COSPAR關于載人火星探索行星保護的技術需求研討會上，從微生物和人類健康檢測、污染控制、以及污染傳播機制這3個方面總結(jié)出20多項與載人火星探索行星保護相關的知識和技術的不足之處，并從中精煉出4項優(yōu)先度最高的未來研究方向[64]：

1）火星上地球生物污染的自然傳播。

2）無人和載人飛行系統(tǒng)上微生物組學的狀態(tài)和演化。

3）火星環(huán)境因素對地球微生物生存的影響和殺菌作用。

4）可接受的從人類生命保障系統(tǒng)中釋放到火星環(huán)境的生物和有機污染的等級。

針對這4個研究方向，研討會進一步提出了未來載人火星探索行星保護研究的途徑建議：

1）在至少一個火星年的周期內(nèi)，對于計劃開展載人火星探索的火星表面區(qū)域進行環(huán)境監(jiān)測，獲取包括空氣溫度、氣壓、濕度和風速、灰塵濃度、大氣柱豐度、灰塵的沉積和腐蝕率在內(nèi)的數(shù)據(jù)，建立并驗證污染傳播模型。

2）研究開發(fā)針對無人火星飛船（在硬件裝配、測試和發(fā)射期間在地面進行）和載人飛船的微生物群體和組學監(jiān)測技術，系統(tǒng)性的監(jiān)測微生物多樣性和時間演化，并利用空間站或后續(xù)運載工具進行在軌試驗。

3）利用地面自然和模擬環(huán)境，以及空間暴露試驗，研究火星環(huán)境因素的協(xié)同殺菌對飛船所攜帶微生物的生存和生長的影響。

4）對人類生命保障系統(tǒng)（包括航天服、飛船、火星基地等）中釋放的微生物和有機污染的特性進行測量研究。

這些建議為后續(xù)開發(fā)載人火星探索行星保護的關鍵技術，填補相關技術鴻溝指明了方向。

5 結(jié)束語

火星是繼月球之后人類邁向太空的下一個重要目標。然而，人類登陸火星并建立有人駐留的火星基地必然會對火星當?shù)丨h(huán)境造成重大的影響，并對探索地外生命的科學行為造成嚴重威脅；另一方面，火星上的未知生物對航天員健康及地球生物圈的危害也不容忽視。因此，無論是從科學探索角度，還是從人類自身安全角度出發(fā)，行星保護都是每一個計劃開展載人火星探索的國家必須遵守的行為準則。

我國雖然尚未制定載人火星登陸的計劃，但是作為一個航天大國，為了緊跟國際上載人深空探索的技術前沿，應該在載人火星探索方面進行必要的技術積累，而行星保護正是載人火星探索的關鍵技術之一。因此，在現(xiàn)階段開展載人火星探索行星保護相關策略和技術的研究，對未來我國載人火星探索和其它非地星球探索中確保任務成功，滿足國際社會對行星保護的要求，維護我國負責任的航天大國的形象具有重要的意義。