化學污染不容忽視，空間站“保潔”知多少？

最近，有研究表明，國際空間站的潛在有害化學污染物濃度已經(jīng)超過了美歐家庭地板灰塵中的同類物質(zhì)濃度。航天員的太空生活歷來廣受關(guān)注，那么他們在太空常態(tài)化駐留期間有可能遭遇哪些環(huán)境污染方面的挑戰(zhàn)？科研人員和航天員又該如何解決這些問題呢？

潛在隱患不容忽視

近日，英國伯明翰大學和美國宇航局格倫研究中心的科研聯(lián)合團隊在《環(huán)境科學與技術(shù)快報》刊物上發(fā)表的論文表明，國際空間站的有害化學污染物濃度已經(jīng)達到了不容忽視的地步。

2019年，航天員從國際空間站空氣過濾器中收集了大量氣體、灰塵、頭發(fā)、棉絨等材料。后來，科研團隊測量了這些材料中的有害化學物質(zhì)濃度，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，所含污染物的種類相當復(fù)雜多樣，主要包括多溴二苯醚、溴化阻燃劑、有機磷酸酯、多環(huán)芳烴、多氯聯(lián)苯和全氟烷基等物質(zhì)。

日益老化的國際空間站內(nèi)部存在很多潛在污染源

雖然研究認為，污染物濃度“仍然處于正常范圍內(nèi)”，但畢竟數(shù)值已超過了美國、西歐家庭和其他室內(nèi)環(huán)境里的灰塵所含有害物質(zhì)濃度的中位數(shù)。

那么國際空間站上怎么會有大量有害化合物呢？原來，隨著空間站長期在軌運行，各種基體材料、電子儀器、家具、織物等在天上越積累越多，潛在污染威脅也逐漸顯現(xiàn)出來。

雖然國際空間站上安裝了空氣過濾系統(tǒng)，能夠高效去除氣體中的部分污染物，還可以依靠空氣流動系統(tǒng)來驅(qū)動、吸附空氣中的懸浮顆粒物，但科研人員對于太空中可能出現(xiàn)的高強度異常電離輻射仍然研究不足。它是否會造成空間站內(nèi)部空氣中殘存的有害化學物質(zhì)濃度進一步上升，甚至超出正常范圍，威脅航天員的生命健康？仍然需要科研人員長期深入探索。

防護材料也要小心

上述有害化學物質(zhì)是國際空間站運行生涯中日積月累的，似乎難以避免。不過，科研人員和航天員在工作中不會放過任何一個細節(jié)，盡最大努力消除各種污染因素和危險隱患。

比如，火災(zāi)是威脅生命安全的大敵,滾滾濃煙釋放有毒物質(zhì)，威脅呼吸健康?？臻g站為航天員提供了與外太空隔離的安全空間，相對狹小的艙室內(nèi)布置了眾多科學實驗儀器，一旦不慎發(fā)生火災(zāi)，空間站的安全結(jié)構(gòu)就有可能遭到破壞，進而威脅航天員生命安全。

為了防范火警，科研人員在設(shè)計、建設(shè)空間站的過程中會反復(fù)詳盡篩選結(jié)構(gòu)材料、實驗儀器基材等，注重阻燃特性。此外，空間站內(nèi)的織物等易燃品也與地球上的不同，普遍含有一定的無機阻燃劑，包括負責輔助航天員飄移的扶手和腳限位裝置、座椅、靠墊等。

不過，傳統(tǒng)阻燃材料同樣有可能產(chǎn)生多溴二苯醚、有機磷酸酯等對人體有害的物質(zhì)，這也成為新一代載人航天器設(shè)計時必須考慮的重要因素。

此外，空間站在各艙室對接機構(gòu)、出艙氣閘艙、舷窗結(jié)構(gòu)等處均有密封圈和密封劑，以確保氣密性。但是，密封劑往往會產(chǎn)生多氯聯(lián)苯，如果含量超出允許范圍，可能會影響航天員皮膚組織、呼吸和消化系統(tǒng)等。雖然國際空間站內(nèi)的多氯聯(lián)苯濃度經(jīng)多次檢測均處于正常范圍內(nèi)，但這種潛在威脅仍然不容忽視，引發(fā)了不少擔憂。

航天員的生活越來越個性化，從地球帶衣物上天不新鮮，但其中的全氟烷基物質(zhì)值得警惕。所以，從地球上發(fā)運的航天員生活必備物品和實驗儀器設(shè)備都有必要經(jīng)過仔細檢測，盡量減少潛在化學污染物。

科技加持助力安全

考慮到潛在太空污染物種類多樣，為了保障航天員健康安全，防護去污手段也要不拘一格，主要包括源頭初始控制和中間過程隔離兩大類。

在空間站設(shè)計建造伊始，科研人員就要對保溫材料、結(jié)構(gòu)基材等進行篩選，廣泛搜集資料，排除之前研究發(fā)現(xiàn)的可能產(chǎn)生超標化學污染物的材料，優(yōu)先使用或研發(fā)無污染、化學性質(zhì)穩(wěn)定的材料，從源頭上減少化學污染物排放。

此外，材料在外太空極端惡劣條件下難免分解，務(wù)必要降低其產(chǎn)生有害氣體的概率。隨著技術(shù)發(fā)展，越來越多的化學性質(zhì)穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)強度特性優(yōu)秀的新材料被應(yīng)用于空間站建造中。

在太空中，沒有大氣層保護，電離輻射和異常電離風暴“猖獗”，勢必使空間站上的塑料制品、橡膠制品、電子元器件基材等加速老化。

太陽風暴、宇宙空間強電離輻射等會影響航天器正常運行，短時間內(nèi)造成衛(wèi)星通信質(zhì)量降低。更強大的宇宙射線和太陽離子甚至有可能破壞航天器外部結(jié)構(gòu)，威脅航天器使用壽命。因此，在空間站結(jié)構(gòu)外壁中加入防護材料，不僅可以提供運行安全保障，還能夠吸收離子波，削弱電離輻射對空間站內(nèi)各種材料的分解、催化反應(yīng)，降低產(chǎn)生化學污染物的概率。

研究表明，電子元器件在使用過程中會釋放有害化學物質(zhì)，有可能產(chǎn)生一定的化學污染。如果空間站充分安裝環(huán)保材料，同樣可以延緩其污染過程。

至于空間站內(nèi)部空氣中已存在的化學污染物，通常使用過濾吸附法去除。畢竟空間站要求構(gòu)建密閉環(huán)境，無法開窗通風，在微重力條件下，化學污染物顆粒流動主要由通風系統(tǒng)驅(qū)動。

航天員想要及時去除空氣中懸浮的污染物顆粒，需要借助強有力的空氣循環(huán)系統(tǒng)，使空氣中的懸浮物、顆粒物最終聚集在通風格柵收集處，幫助空氣凈化系統(tǒng)高效處置。

即便如此，隨著懸浮在空氣中的雜質(zhì)碎片在空氣循環(huán)系統(tǒng)作用下聚集于通風格柵處，難免會出現(xiàn)不可測的隱患。航天員定需要期清理殘存的沉積物與雜質(zhì)顆粒，并對接觸過的物品及時消毒，降低細菌污染概率。

隨著新一代空間站建設(shè)推進與常態(tài)化運行，人類對太空生活的體驗和認知不斷加深，太空環(huán)境監(jiān)測、航天材料、生命支持系統(tǒng)、特殊清潔劑、清理機器人等技術(shù)成果逐漸出現(xiàn)，空間站的潔凈程度將進一步提升，為航天員在軌工作生活提供更加可靠的保障。（作者：蔡洋 圖片來源：美國宇航局 把關(guān)專家：中國航天科技集團科技委副主任 江帆）