袁俊霞，鄒樂(lè)洋，孫振業(yè)，黃倫倫，趙繼丁，張?zhí)m濤，徐侃彥

（1. 航天神舟生物科技集團(tuán)有限公司； 2. 北京市空間生物工程技術(shù)研究中心：北京 100190；3. 北京空間飛行器總體設(shè)計(jì)部，北京 100086； 4. 北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094）

0 引言

對(duì)地外生命及其相關(guān)物質(zhì)的探測(cè)是深空探測(cè)任務(wù)的主要目標(biāo)之一。為了避免探測(cè)器對(duì)目標(biāo)星體的生物污染，對(duì)地外星體開(kāi)展飛越、環(huán)繞、著陸和巡視等形式的深空探測(cè)活動(dòng)時(shí)必須實(shí)施行星保護(hù)任務(wù)，即采用適宜的微生物控制技術(shù)進(jìn)行前向污染防護(hù)以保證探測(cè)結(jié)果的正確性；同時(shí)，也應(yīng)避免將未知的地外物質(zhì)帶回地球，對(duì)地球生物圈造成危害[1-2]。根據(jù)深空探測(cè)任務(wù)的目標(biāo)和類(lèi)型不同，國(guó)際空間研究委員會(huì)（COSPAR）采用了以任務(wù)等級(jí)劃分為核心的行星保護(hù)指導(dǎo)方法，將行星保護(hù)劃分為5 級(jí)，并制定了具體的微生物控制要求。以火星探測(cè)中IVa 類(lèi)任務(wù)為例，要求探測(cè)器表面的微生物密度≤300 個(gè)/m2芽孢，探測(cè)器表面的微生物總量≤3×105個(gè)芽孢，而對(duì)于從事地外生命探測(cè)的探測(cè)器則要求更高[1-3]。NASA 的行星保護(hù)政策文件NPR 8020.12D 中詳細(xì)規(guī)定了探測(cè)器執(zhí)行地外探測(cè)任務(wù)的行星保護(hù)具體要求，包括以著陸、飛越或以其他方式到達(dá)目標(biāo)星體前的前向污染控制，以及可能來(lái)自地外天體的返向污染控制要求[4]。

“海盜號(hào)”火星探測(cè)計(jì)劃是人類(lèi)歷史上第一次登陸可能存在生命的地外星球并進(jìn)行地外生命調(diào)查的行為，采取了美國(guó)深空探測(cè)以來(lái)最嚴(yán)苛的微生物控制措施[5]。通過(guò)對(duì)探測(cè)器的元器件、部組件、系統(tǒng)進(jìn)行清潔、滅菌以及對(duì)探測(cè)器的二次污染防護(hù)等微生物控制手段，確保探測(cè)器在探測(cè)火星生命時(shí)的潔凈度符合行星保護(hù)要求[5-7]。

在微生物控制環(huán)節(jié)中，實(shí)現(xiàn)探測(cè)器硬件的微生物滅菌是保障潔凈度的重要一環(huán)。近年來(lái)，干熱滅菌、氣相過(guò)氧化氫滅菌、輻照滅菌、化學(xué)消毒劑滅菌等技術(shù)被先后用于探測(cè)器組裝建造階段。本文通過(guò)調(diào)研現(xiàn)階段國(guó)外在探測(cè)器研制過(guò)程中采用的主要微生物滅菌技術(shù)，分析其技術(shù)現(xiàn)狀與特點(diǎn)，并提出未來(lái)我國(guó)在深空探測(cè)器建造中微生物滅菌技術(shù)的發(fā)展思路。

1 AIT 階段的微生物

在“海盜1 號(hào)”和“海盜2 號(hào)”研制過(guò)程中，NASA從探測(cè)器表面采集了大約7000 個(gè)樣品，數(shù)據(jù)分析顯示：產(chǎn)芽孢菌是探測(cè)器攜帶的典型污染物[8]。近年來(lái)，對(duì)國(guó)外多個(gè)深空探測(cè)器的微生物組成分析也與該結(jié)果保持一致[9-11]。基于培養(yǎng)法對(duì)我國(guó)某AIT（組裝、集成與測(cè)試）廠房進(jìn)行環(huán)境微生物采樣和檢測(cè)數(shù)據(jù)表明，AIT 環(huán)境微生物中產(chǎn)芽孢菌含量占細(xì)菌總量的50%～60%[12]。芽孢是細(xì)菌在生長(zhǎng)發(fā)育后期為了抵御外界不良環(huán)境而形成的含水量低、抗逆性強(qiáng)的休眠體，具有極強(qiáng)的環(huán)境耐受性。AIT 環(huán)境中的高潔凈條件對(duì)處于其中的產(chǎn)芽孢菌構(gòu)成了極高的選擇壓力，一些能在極端嚴(yán)苛環(huán)境條件下生存的產(chǎn)芽孢菌具備更強(qiáng)的耐受性，上述因素進(jìn)一步增大了AIT 環(huán)境中微生物滅菌的難度。NASA 從AIT 廠房中分離得到的一株短小芽孢桿菌Bacillus pumilusSAFR-032 對(duì)全紫外波譜的抗性與標(biāo)準(zhǔn)菌B. pumilusATCC 7061 相比提升約300 倍，暴露在5%的過(guò)氧化氫溶液中存活率提升了12%[13-14]。因此，在行星保護(hù)任務(wù)實(shí)施過(guò)程中，針對(duì)探測(cè)器的微生物滅菌效果也以殺滅芽孢的數(shù)量級(jí)來(lái)表征。

2 干熱滅菌技術(shù)在行星保護(hù)任務(wù)中的應(yīng)用

干熱滅菌（dry heat microbial reduction, DHMR）是指通過(guò)對(duì)流、傳導(dǎo)、熱輻射、紅外等方式加熱干燥空氣進(jìn)而實(shí)現(xiàn)滅菌的技術(shù)，具有操作簡(jiǎn)單、穿透性好、滅菌條件及效果易測(cè)定、無(wú)滅菌劑殘留等優(yōu)點(diǎn)，是經(jīng)NASA 和ESA 批準(zhǔn)可以在探測(cè)器硬件潔凈度控制中使用的微生物滅菌技術(shù)[15]。DHMR 的滅菌原理是高溫干熱過(guò)程使微生物的酶受熱變性，細(xì)胞內(nèi)的DNA 被破壞，細(xì)胞膜受損而導(dǎo)致微生物死亡[16]。

2.1 DHMR 技術(shù)規(guī)范

20 世紀(jì)60 年代， DHMR 技術(shù)最先被用于“海盜號(hào)”探測(cè)器的行星保護(hù)任務(wù)。在NASA 最初的NPR 8020.12D 文件中，針對(duì)微生物所在的不同探測(cè)器結(jié)構(gòu)，如表面暴露、耦合結(jié)構(gòu)（微生物位于結(jié)合面）及封裝結(jié)構(gòu)（微生物包埋于航天器材料中），測(cè)定干熱條件下將微生物數(shù)量降低1 個(gè)數(shù)量級(jí)（1log，即殺滅90%微生物）所需的時(shí)間-溫度相關(guān)性[17]。受技術(shù)發(fā)展條件限制，DHMR 的滅菌溫度控制范圍通常為104～125 ℃，在特殊情況下可達(dá)146 ℃；濕度控制相當(dāng)于在0 ℃和1 個(gè)大氣壓下相對(duì)濕度的25%；DHMR 滅菌效果也被限定于實(shí)現(xiàn)4 個(gè)數(shù)量級(jí)的微生物降低。利用DHMR 技術(shù)，NASA 最終實(shí)現(xiàn)對(duì)“海盜號(hào)”整器級(jí)滅菌，將芽孢數(shù)量從300 000 個(gè)（滅菌前）降低至30 個(gè)芽孢（滅菌后）[18]。同時(shí)，基于NASA 在“海盜號(hào)”任務(wù)中的成功經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施DHMR 所需的操作程序、滅菌設(shè)備、滅菌周期、包裝、環(huán)境條件、驗(yàn)證標(biāo)準(zhǔn)等規(guī)范被應(yīng)用于“火星探路者”（MPF）、“火星極地著陸器”（MPL）、“火星漫游者”（MER）和“火星科學(xué)實(shí)驗(yàn)室”（MSL）等探測(cè)器的硬件滅菌，包括安全氣囊、蜂窩型部件、降落傘、推進(jìn)劑箱等[19-21]。

2011 年起，噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）在整合最新干熱滅菌研究結(jié)果的基礎(chǔ)上重新修訂了NPR 8020.12D中的DHMR 實(shí)施規(guī)范，見(jiàn)表1。具體修訂項(xiàng)包括：1）滅菌實(shí)施溫度從104～125 ℃修訂為最高200 ℃，實(shí)現(xiàn)絕對(duì)無(wú)菌的條件是在500 ℃時(shí)滅菌時(shí)間≥0.5 s；2）滅菌過(guò)程允許使用普通環(huán)境烘箱代替真空烘箱，簡(jiǎn)化試驗(yàn)要求并降低成本；3）DHMR 允許在≥125 ℃條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物數(shù)量6 個(gè)數(shù)量級(jí)的降低[17]。然而，為了實(shí)現(xiàn)4～6 個(gè)數(shù)量級(jí)的微生物殺滅效率，在相同滅菌溫度下，DHMR處理時(shí)間將顯著延長(zhǎng)，或在相同的時(shí)間內(nèi)采用更高的滅菌溫度。以“鳳凰號(hào)”（Phoenix）探測(cè)器為例，耦合面的微生物DHMR參數(shù)最低為112 ℃、37 h；“洞察號(hào)”探測(cè)器中的參數(shù)最低是112℃、132.2 h[18]。

DHMR 技術(shù)在ESA 的探測(cè)器研制中也被廣泛使用。ESA 利用DHMR 技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)行星保護(hù)等級(jí)為IVa 類(lèi)的“獵兔犬2 號(hào)”元器件的滅菌。在ESA正在研制的ExoMars2022中，設(shè)計(jì)了用于生命探測(cè)的火星有機(jī)分子分析儀-質(zhì)譜儀（MOMA-MS），其生物負(fù)載要求是：取樣設(shè)備管路內(nèi)部表面微生物不超過(guò)0.03 CFU/m2；外部和非樣品管路表面微生物300～1000 CFU/m2。對(duì)MOMA-MS 的微生物滅菌主要通過(guò)DHMR 實(shí)現(xiàn)[22-23]。ESA 在ECSS-Q-ST-70-57C 標(biāo)準(zhǔn)文件規(guī)定的DHMR 技術(shù)規(guī)范參數(shù)與NASA 相似，具體是：溫度控制110～200 ℃；絕對(duì)濕度控制＜1.2 g/m3，相當(dāng)于在0 ℃和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下相對(duì)濕度的25%，或20 ℃和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下相對(duì)濕度的7%[24]。

2.2 DHMR 生物指示劑

對(duì)DHMR 的滅菌效果驗(yàn)證主要通過(guò)對(duì)經(jīng)滅菌處理的生物指示劑的菌落計(jì)數(shù)獲得。目前，NASA 和ESA 采用的DHMR 生物指示劑主要是枯草芽孢桿菌黑色變種Bacillus atrophaeusATCC9372與Bacillus sp.ATCC29669。B. atrophaeusATCC9372由于具有優(yōu)良的抗干熱特性，已被作為標(biāo)準(zhǔn)菌株在國(guó)際滅菌質(zhì)量控制領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。同時(shí)，B.atrophaeus也是NASA 在探測(cè)器建造潔凈室中分離的常見(jiàn)菌種[25]，因此，B. atrophaeusATCC9372菌株通常被用于降低2～3 個(gè)數(shù)量級(jí)的滅菌效果驗(yàn)證。此外，Bacillus sp.ATCC29669 分離自“海盜號(hào)”探測(cè)器組裝潔凈室中，是目前已知的最耐熱的產(chǎn)芽孢菌株之一[26-27]。研究結(jié)果顯示：對(duì)Bacillus sp.ATCC29669 進(jìn)行1 個(gè)數(shù)量級(jí)的殺滅所需時(shí)間是B.atrophaeusATCC9372 的20～35 倍[17,28]，因此，NASA 將實(shí)施DHMR 的滅菌溫度提高至200 ℃，并將Bacillus sp.ATCC29669 用作微生物4～6 個(gè)數(shù)量級(jí)降低試驗(yàn)的生物指示劑。

2.3 DHMR 與材料相容性

空間探測(cè)任務(wù)的多樣化與復(fù)雜化發(fā)展，對(duì)探測(cè)器材料也提出了高性能、高穩(wěn)定、長(zhǎng)壽命、高可靠的指標(biāo)要求[29]。在DHMR 實(shí)施過(guò)程中，高溫、干熱環(huán)境對(duì)航天器材料的影響不容忽視，包括：材料由于加熱所導(dǎo)致的降解、破裂、斷裂，或由于膨脹導(dǎo)致尺寸變化、廢氣排放等直接效應(yīng)；材料結(jié)晶度改變、老化加速、排放廢氣后引起的再次污染等間接效應(yīng)；產(chǎn)生長(zhǎng)期活性中心（如自由基）和后續(xù)的降解反應(yīng)引起的長(zhǎng)期效應(yīng)[30]。因此，在對(duì)探測(cè)器硬件進(jìn)行滅菌前，需要基于大量試驗(yàn)驗(yàn)證滅菌技術(shù)與材料的相容性。如圖1 所示，相容性評(píng)價(jià)主要對(duì)滅菌處理前后材料的性能指標(biāo)變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。實(shí)施DHMR時(shí)，對(duì)于金屬材料，滅菌溫度、處理次數(shù)主要影響材料的力學(xué)性能與耐腐蝕性能；對(duì)于高分子材料及其復(fù)合材料如墊圈、密封、膠粘材料等，除了關(guān)注材料的耐溫范圍外，耐高低溫沖擊性能以及逸出和分解產(chǎn)生有害氣體的毒性也需要重點(diǎn)關(guān)注。同時(shí)，由于干熱滅菌過(guò)程中材料的熱膨脹系數(shù)會(huì)改變，因此，應(yīng)結(jié)合擬用環(huán)境對(duì)高分子材料的蠕變及應(yīng)力松弛特性進(jìn)行驗(yàn)證。ESA 針對(duì)部分探測(cè)器材料開(kāi)展的材料相容性評(píng)價(jià)測(cè)試如表2 所示。

圖1 微生物滅菌技術(shù)與材料相容性評(píng)價(jià)流程Fig. 1 Microbial sterilization technique and material compatibility evaluation

表2 ESA 開(kāi)展的DHMR 技術(shù)與材料相容性研究示例[30]Table 2 Example of DHMR sterilization compatibility studies conducted by ESA[30]

盡管DHMR 長(zhǎng)期以來(lái)一直是NASA 和ESA等機(jī)構(gòu)對(duì)探測(cè)器進(jìn)行微生物滅菌的主要方法，但它被證明存在一定技術(shù)局限性：1）使用DHMR 滅菌時(shí)需要考慮材料的相容性，不耐熱的材料難以適用[15]；2）多次系統(tǒng)級(jí)高溫滅菌對(duì)部分材料會(huì)產(chǎn)生性能影響，最終導(dǎo)致設(shè)備損壞[20]；3）高溫加熱過(guò)程會(huì)產(chǎn)生高運(yùn)行成本以及長(zhǎng)時(shí)間成本等[6]。

3 氣相過(guò)氧化氫滅菌技術(shù)在行星保護(hù)任務(wù)中的應(yīng)用

針對(duì)一些不耐高溫的材料的微生物滅菌，氣相過(guò)氧化氫（vaporized hydrogen peroxide, VHP）滅菌技術(shù)被NASA 和ESA 批準(zhǔn)作為DHMR 的補(bǔ)充技術(shù)[31-32]，其主要的滅菌機(jī)理是：過(guò)氧化氫通過(guò)形成羥基自由基、活性氧等物質(zhì)對(duì)微生物形成氧化脅迫而殺死微生物[32]。如圖2 所示，典型的VHP 滅菌過(guò)程分為除濕、氣化、滅菌和通風(fēng)4 個(gè)階段。為了確保過(guò)氧化氫蒸氣的高濃度、均一性和安全性，所有階段都在一個(gè)密閉腔室內(nèi)進(jìn)行。VHP 技術(shù)已經(jīng)在醫(yī)療、食品和運(yùn)輸行業(yè)中廣泛應(yīng)用，美國(guó)曾將該技術(shù)用于炭疽粉末污染的滅菌處理[15,33]。

圖2 VHP 滅菌階段[18]Fig. 2 VHP sterilization stage[18]

3.1 VHP 技術(shù)規(guī)范

近年來(lái)，JPL 與STERIS 公司開(kāi)發(fā)出用于行星保護(hù)任務(wù)的VHP 滅菌設(shè)備，并聯(lián)合ESA 開(kāi)展了廣泛的滅菌驗(yàn)證研究。目前，NASA 已經(jīng)建立并審查了關(guān)于VHP 的技術(shù)規(guī)范，但尚未正式發(fā)布。ESA在標(biāo)準(zhǔn)ECSS-Q-ST-70-56C 中對(duì)VHP 滅菌技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)規(guī)定[34]：VHP 可以在“受控環(huán)境條件”或“受控真空條件”下進(jìn)行。受控環(huán)境條件一般指：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，25～45 ℃，相對(duì)濕度3%～50%（35 ℃下測(cè)定）；受控真空條件一般指：壓力范圍130～330 Pa，25～45 ℃[12]。在上述受控環(huán)境條件下，NASA/ESA對(duì)VHP 滅菌技術(shù)的滅菌規(guī)范定義為：1）VHP 技術(shù)適用于對(duì)探測(cè)器表面2～6 個(gè)數(shù)量級(jí)的微生物滅菌；2）在“受控真空條件”下表面滅菌的過(guò)氧化氫蒸氣濃度需介于0.5～1.1 mg/L；在“受控環(huán)境條件下”表面滅菌的過(guò)氧化氫蒸氣濃度需≥1.1 mg/L；3）實(shí)現(xiàn)探測(cè)器表面微生物總量降低1 個(gè)數(shù)量級(jí)的最低控制條件是200 (mg/L)s。VHP 滅菌過(guò)程的效應(yīng)是逐步累積的，如當(dāng)環(huán)境條件累積達(dá)到600 (mg/L)s可以降低3 個(gè)數(shù)量級(jí)微生物。在JPL 開(kāi)展的試驗(yàn)中曾利用1 mg/L、30 min 滅菌，累積過(guò)氧化氫蒸氣達(dá)到1800 mg/L，實(shí)現(xiàn)對(duì)9 個(gè)數(shù)量級(jí)微生物的降低[18]。對(duì)VHP 滅菌效果主要通過(guò)對(duì)生物指示劑嗜熱脂肪芽孢桿菌Geobacillus stearothermophilusATCC7953與枯草芽孢桿菌黑色變種B. atrophaeusATCC9372進(jìn)行驗(yàn)證。

3.2 VHP 與材料相容性

為了保證探測(cè)器表面的生物負(fù)載能夠滿足行星保護(hù)要求，NASA/ESA 在探測(cè)器研制中已經(jīng)使用VHP 技術(shù)對(duì)一些部件進(jìn)行表面滅菌，如Micro-D微型連接器、陽(yáng)極氧化鋁板、環(huán)氧樹(shù)脂等[18,33]。目前，VHP 已被應(yīng)用于對(duì)“獵兔犬2 號(hào)”、“ExoMars2022”等探測(cè)器元器件的滅菌。

實(shí)施VHP 滅菌須重點(diǎn)考慮過(guò)氧化氫的腐蝕性與活潑的氧化性引起的材料相容性。Conley 等認(rèn)為VHP 對(duì)多數(shù)金屬與非金屬材料具有良好的相容性，如2024 鋁合金、7075 鋁合金、304 不銹鋼、316不銹鋼和ABS 等材料在VHP 處理后都未顯示出機(jī)械性能的明顯變化；但是對(duì)一些銅基材料進(jìn)行滅菌時(shí)，過(guò)氧化氫可以與其發(fā)生氧化還原反應(yīng)，材料相容性較差[35-36]。

與DHMR 相比，VHP 技術(shù)具有快速、高效的特點(diǎn)，可以在常溫或低溫下有效殺滅微生物，是熱敏零件滅菌的理想選擇。然而，VHP 是一種非滲透性殺菌技術(shù)，只能減少結(jié)構(gòu)表面的微生物，對(duì)于復(fù)雜器件結(jié)構(gòu)則難以達(dá)到深層滅菌的目的[20,35]。

4 其他滅菌技術(shù)在行星保護(hù)任務(wù)中的應(yīng)用

γ 輻射是一種高能形式的電離輻射，通過(guò)使介質(zhì)中的某些物質(zhì)氧化或產(chǎn)生自由基作用于生物分子而使微生物失活；最常見(jiàn)的輻射源是鈷60。根據(jù)現(xiàn)有研究數(shù)據(jù)，殺滅大多數(shù)芽孢的輻射劑量大約為25 kGy，采用的輻射劑量主要取決于待滅菌的材料和生物總量[37]。研究顯示，γ 輻射與DHMR 技術(shù)聯(lián)用時(shí)，具有協(xié)同效應(yīng)。與DHMR 或單獨(dú)的γ 輻射相比，兩者聯(lián)用可以在較低溫度（95～110 ℃）、較低輻射劑量（＜1.5 kGy）和較短的處理時(shí)間（≯15 h）下實(shí)現(xiàn)枯草芽孢桿菌黑色變種B. atrophaeus和其他常見(jiàn)芽孢的4～7 個(gè)數(shù)量級(jí)降低[33,38]。該方法適用于能夠同時(shí)承受高溫和輻射環(huán)境的元器件、部組件及系統(tǒng)滅菌。

低溫等離子體滅菌技術(shù)是一種新型的滅菌技術(shù)，主要作用機(jī)理是如空氣、氬氣、氮?dú)獾确磻?yīng)氣體在電場(chǎng)作用下，被解離為帶電粒子形成等離子體、羥基自由基以及輻射出紫外線，對(duì)微生物形成全方位的殺滅環(huán)境[39]。低溫等離子體滅菌技術(shù)具有滅菌溫度低、時(shí)間短和無(wú)毒性等諸多優(yōu)點(diǎn)，對(duì)溫度熱敏感材料滅菌顯示出了獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。近年來(lái)，NASA、ESA 等機(jī)構(gòu)都在致力于低溫等離子體滅菌技術(shù)的開(kāi)發(fā)，并開(kāi)展了大量驗(yàn)證試驗(yàn)。研究顯示：低溫等離子體技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)將耐輻射奇球菌Deinococcus radiodurans、嗜熱脂肪芽孢桿菌G.stearothermophilus、枯草芽孢桿菌黑色變種B.atrophaeus等微生物的總量降低3～6 個(gè)數(shù)量級(jí)[40-42]。

5 微生物滅菌技術(shù)發(fā)展分析

分析NASA、ESA 在微生物滅菌技術(shù)領(lǐng)域的發(fā)展特點(diǎn)，可以發(fā)現(xiàn)：對(duì)探測(cè)器硬件實(shí)施微生物滅菌是把雙刃劍：一方面，它能夠滿足行星保護(hù)任務(wù)要求，從而保障探測(cè)任務(wù)的可靠性與有效性；另一方面，微生物滅菌過(guò)程在一定程度上也會(huì)導(dǎo)致探測(cè)器硬件的功能受損。因此，如何選擇對(duì)探測(cè)器硬件安全、可靠的微生物滅菌技術(shù)成為深空探測(cè)任務(wù)實(shí)施和管理新的挑戰(zhàn)。如表3 所示，在現(xiàn)行的微生物滅菌技術(shù)體系中，DHMR 是唯一經(jīng)NASA 大規(guī)模測(cè)試的滅菌技術(shù)，在材料和元器件水平已經(jīng)積累了大量的研究基礎(chǔ)，目前NASA 正重點(diǎn)開(kāi)發(fā)適用于大型探測(cè)器部組件的滅菌設(shè)施；VHP 技術(shù)、γ 輻射等技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療、食品、航空及航天等領(lǐng)域，但多以簡(jiǎn)單的材料滅菌為主，未來(lái)需要進(jìn)一步對(duì)探測(cè)器等具有復(fù)雜幾何形狀的結(jié)構(gòu)進(jìn)行滅菌效率驗(yàn)證；低溫等離子滅菌等技術(shù)仍處于起步階段，未來(lái)需要充分探索該技術(shù)在行星保護(hù)任務(wù)中的適用性。

表3 常見(jiàn)微生物滅菌技術(shù)在航天器工程的應(yīng)用Table 3 Application of microbial reduction techniques in spacecraft engineering

同時(shí)，航天新技術(shù)、新材料的發(fā)展也將進(jìn)一步催生新的微生物滅菌技術(shù)、規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的形成。以DHMR 技術(shù)為例，隨著NASA 科學(xué)家對(duì)探測(cè)器建造環(huán)境中耐熱微生物的認(rèn)知逐步加深，特別是以Bacillus sp.ATCC29669 為代表的極端耐熱菌株的分離與發(fā)現(xiàn)，以及對(duì)耐熱芽孢滅活動(dòng)力學(xué)和熱致死效應(yīng)研究的深入，NASA 將DHMR 滅菌的最大允許溫度從125 ℃提高至200 ℃[25]，以滿足行星保護(hù)任務(wù)要求。

目前，我國(guó)部分研制單位已經(jīng)搭建了DHMR、輻照滅菌、低溫等離子體滅菌系統(tǒng)，并對(duì)我國(guó)探測(cè)器材料開(kāi)展了初步的滅菌效果評(píng)價(jià)與材料相容性研究[43-45]，但現(xiàn)有基礎(chǔ)遠(yuǎn)不能滿足我國(guó)未來(lái)行星保護(hù)任務(wù)的需要，國(guó)外行星保護(hù)任務(wù)的既有技術(shù)體系與標(biāo)準(zhǔn)也不完全適用于我國(guó)。為了全面提升我國(guó)在深空探測(cè)行星保護(hù)任務(wù)領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力與影響力，未來(lái)應(yīng)著力從以下3 方面進(jìn)行布局：

1）結(jié)合我國(guó)現(xiàn)有探測(cè)器的研制現(xiàn)狀，梳理我國(guó)探測(cè)器建造過(guò)程中環(huán)境微生物組成、豐度和遺傳特征，評(píng)估我國(guó)探測(cè)器負(fù)載的微生物總量與分布特征，從而有針對(duì)性地制定適用于我國(guó)AIT 環(huán)境的微生物滅菌技術(shù)；

2）以我國(guó)現(xiàn)有探測(cè)器研制任務(wù)為基礎(chǔ)，分析探測(cè)器的材料選型、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、研制流程等特征，對(duì)探測(cè)器常用材料與結(jié)構(gòu)建立相應(yīng)的微生物滅菌技術(shù)體系，開(kāi)展微生物滅菌技術(shù)與材料相容性分析驗(yàn)證，為后續(xù)開(kāi)展探測(cè)器硬件的微生物滅菌奠定技術(shù)基礎(chǔ)；

3）我國(guó)應(yīng)緊隨前沿科學(xué)技術(shù)發(fā)展，不斷開(kāi)展新技術(shù)驗(yàn)證，逐步建立適用于我國(guó)探測(cè)任務(wù)的行星保護(hù)全流程技術(shù)體系、規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。

6 結(jié)束語(yǔ)

隨著我國(guó)深空探測(cè)活動(dòng)的不斷深入，行星保護(hù)任務(wù)中微生物控制的重要性突顯，其中包括深空探測(cè)器在AIT 階段的微生物潔凈度控制。本文總結(jié)了用于探測(cè)器硬件的幾種主要的微生物滅菌技術(shù)，對(duì)其技術(shù)規(guī)范和與材料的相容性等進(jìn)行了綜述。與美國(guó)和ESA 等國(guó)家和機(jī)構(gòu)相比，我國(guó)針對(duì)深空探測(cè)器硬件的微生物滅菌技術(shù)積累相對(duì)有限。開(kāi)發(fā)滅菌效率更高、對(duì)深空探測(cè)器材料影響更小的新型技術(shù)是我國(guó)微生物滅菌技術(shù)研究的方向。