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下面从“行星保护”这一层面来简要说一下,可能大家在国内没怎么听说过行星保护,实属正常。以往主要有美国、欧洲、日本、印度等国家涉足于此,初始是上世纪五六十年代NASA的JPL牵头的(喷气推进实验室 Jet Propulsion Laboratory,JPL,钱学森曾工作之地)。
前些年,有专家称在外太空发现生命迹象,因为其在返回样本里检测到了微生物。本来新大陆似的新发现,最后被证实是航天器被污染,导致返回样本沾有地球上的微生物。成了一大滑稽。
来源pressfrom.info
这足以说明人类在外太空的频繁活动使得外层空间环境发生了不可避免、无法挽回的变化。这种变化不仅可能给外太空行星地质和地外生物包括生命起源的研究带来误差,严重的甚至可能威胁地球环境和人类自身。
因此,人类探索外太空的行为,应尽可能避免对外层空间的潜在负面影响,特别是生物污染,同时还应确保地球免受来自星际飞船返回地球的外太空物质所带来的潜在危险,由此就提出了行星保护(Planetary Protection)的概念。
行星保护定义:
行星保护至少应包括三类基本活动:政策制定,政策执行,遵守和验证。
行星保护包括为了确保任何行星际空间任务不会对当前或未来科学研究的目标天体造成危害,也不会给地球带来不可接受的风险(如采样返回任务)所涉及的目标、理由、政策、流程和实质性要求。
如果上述第三条理由成立,行星保护的定义还包括在保障地球和其他天体的生物安全方面,行星保护具有保障未来研究的科学目标的作用,特别是针对其他太阳系天体上生命发生的可能及其性质研究(韩淋 2018)。
简单一句话,来概括即:
行星保护是指在深空探测任务中,通过采取一定的预防和控制手段,避免地球和地外星球之间发生交叉生物污染的活动,这对于地球生物安全和生命起源探索均具有重要的意义。(张兰涛等 2016)
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当然了,行星保护是双方的,既不能把地球污染待到外太空,也不能将外天空的污染带进地球。
这不,阿波罗11号宇航员们在月球溜达了一圈返回地球后,并未直接回家,而是进行了为期21天的隔离,以确保未从月球带回任何污染物。这便是行星保护,具体如下。
载人行星保护——阿波罗载人登月:
分别使用塑料包和吸附材料收集排泄物;用包装袋收集大便并贮存;尿接收装置不与人体接触,向外通风排放。
对返回地球的宇航员和样品制定了极为严格的行星保护逆向防护措施,包括月球样品防护和宇航员防护。
宇航员从返回舱出来后进入隔离室;参与回收返回舱和月球样品的回收人员也和宇航员一起隔离处理。
尼克松总统正在欢迎阿波罗11号的宇航员们返回地球,来源于网络
选取部分关键事件简要时间轴,
1956年,在罗马举行的国际宇航联合会第七届大会上提出了对月球和行星污染的担忧。
1958年,国际科学联合会委员会小组委员会发表的一份报告描述了第一个行星保护行为准则,并建议新成立的空间研究委员会( Committee on Space Research,COSPAR)应恢复对行星保护事项的责任(1958年10月)。
1958年,联合国和平利用外层空间委员会成立(1958年12月)。
1961年,第一个使用新的行星保护建议的飞行项目是Ranger项目。
1964年,COSPAR重新建立了第一套定量行星保护目标。
1975年,维京(Viking)登陆舱1和2采用干热微生物还原法进行终端灭菌。
1978年,空间研究委员会发表了关于火星、木星、土星、天王星、海王星和土卫六隔离政策的建议。
1984年,COSPAR接受修订的行星保护政策,其中包括以目标物体和任务类型为重点的任务类别(I-IV)。
1992年,空间研究委员会发表了《火星生物污染:问题与建议》,其结论是污染可能损害生命探测实验的完整性。
2003年,COSPAR修改了行星保护政策,将IVc列为保护火星上“特殊区域”的类别。“特殊区域”被定义为“陆地生物可能繁殖的区域,或者被解释为存在现存火星生命形式的高潜力区域”。
明年(2020年)夏天,大家将看到火星2020号任务的启动,该任务将向这颗古老的红色星球发送一艘自主漫游车,以了解它是否适合人类居住,并试图找到那里存在的任何微生物生命的残余物。
来源NASA
虽然火星探测计划正在全速进行,但对污染的关注正在增加。几十年来,NASA和其他管理机构一直关注这个问题,但是随着我们越来越接近派遣人类去收集行星样本,回答关于我们如何与他们互动的复杂问题是一个关键的优先事项。
美国国家航空航天局人类探索和操作任务局的计划执行和行星保护专家Bette Siegel在一份新闻稿中解释说,“我们已经有了火星、一些彗星和小行星的样本。一些彗星和小行星样品由航天器收集并直接返回地球,但许多在太空中度过数百万年的其他样品也会不定期落到地球上。
来源NASA
这些生物一旦被击中就很快被地球生物污染(醉月伐桂戏嫦娥:如何评价「美宇航局清洁室被真菌污染」?)。根据美国国家科学院、工程院和医学院的说法,最大的污染风险与到火星的飞行任务有关,在那里人类将采集样本,以及到太阳系外层冰层表面之下有海洋的那些天体的飞行任务。(翻译自BOSS Magazine | Safe Space)
Poster,第42届cospar大会展出的关于对火星行星保护计划
我们还可以换一种方式看待月球保护问题:在前往生物脆弱度更高的星球(如火星)前,不妨先将不存在生命的月球作为任务测试基地。
“随着我们不断发展和完善火星探索的行星保护要求,可以借月球探索对这些要求进行评估,然后再前往火星这样对微生物敏感的环境中进行探索。”NASA约翰逊航天中心天体材料研究与探索科学部“冰与有机物”小组的负责人朱莉·米切尔(Julie Mitchell)指出。
例如,月球基地可帮助我们了解太空聚居地中的微生物群会如何变化,还可帮助我们寻找更好的灰尘与其它污染物预防措施。(详细见探月任务前后宇航员需要进行隔离吗?)
从这些来说,登月意义甚大,因为离地球近,比登录火星较易。
附一个国际现行的行星保护要求类别划分
国际现行的行星保护要求类别划分参考文献:
张兰涛, 杨宏, 印红,等. 行星保护的防控环节分析及实施建议[J]. 航天器工程, 2016, 25(5):105-110.
韩淋. 美国国家科学院发布行星保护政策中期报告[J]. 空间科学学报, 2018(1).
BOSS Magazine | Safe Space
mars.nasa.gov/mars2020/
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