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  • 1 # 談科論普

    也許會產生蝴蝶效應。

    下面是對行星包括的科普。

    行星保護

    太陽系的空間探索計劃涉及到的遠不止於火箭、宇航員和行星。這一使命的規劃者還必須考慮到行星的保護,防止在探索期間因人為因素而讓行星和太陽系的其他天體產生交叉汙染。從太空專案的早期階段開始,科學家們就意識到了透過無意地向發射自地球的宇宙飛船或者裝置中傳遞的細菌而汙染地外地點的非常現實的可能性。對這些關切的國際協商開始20世紀50年代的蘇聯人造衛星(Sputnik)時代,並促使最終於1967年通過了《聯合國外太空條約》(United Nations Outer Space Treaty,OST),該條約規定對外太空和其他太陽系天體的探索應該以既避免給行星天體帶來有害汙染又避免給地球環境帶來因引入地外物質而導致不利變化的方式進行。行星保護政策是美國和其他國家太空專案的重要組成部分,然而卻極少出現在媒體報道中。

    在很多方面,行星保護類似於地球上對外來有害物種或者病原微生物從一個地方到另外一個地方的運動進行控制的政策,目的是防止有潛在危害的物種或者入侵物種因人類輔助的傳播而擴散到它們的自然宿主、棲息地或者生態系統之外。太空飛船和裝置上“搭便車的”微生物或者生物汙染物會給地球之外的環境帶來不可逆轉的變化。這種搭便車者的出現不僅會干擾對處於自然狀態的其他天體的科學研究,而且還會讓對土著地外生命的搜尋打折扣,如果有地外生命的話。因而,即使我們不能確定未受存在外星生命,行星保護政策採取了刻意的保守型方式,並旨在確保對地球之外進行探索的行動不會顯著地擾亂那裡的環境和可能存在的生命。

    行星保護(planetary protection,PP)這個術語通常被用於幾個不同的方面。它正式指代的國際政策和國內政策,這些政策源於《聯合國外太空條約》,並以最小化離開太空飛船的地球微生物和生物汙染物(向外汙染)的傳播以及對返回地球的可能危害我們地球棲息者或者生物圈的地外生命形式或者物質進行控制(返回汙染)為目標。行星保護還指代太空機構施行的管理原則和控制,在發射之前和重返地球后對太空飛船和使命活動進行管理以滿足該條約的政策目標。最後,行星保護此外還指代用於清潔和準備太空飛船以最小化向外汙染和返回汙染的執行實踐和方法。根據現行政策,行星保護適用於行星,以及衛星、小行星、彗星以及太陽系之內的其他天體。

    隨著時間的推移,《聯合國外太空條約》已經被90多個國家簽署了,每個國家都同意在開展或者參與空間探索時遵守其政策。在實踐中,行星保護政策由國際空間研究委員會(Committee on Space Research,COSPAR)進行推薦和監管。在來自於很多航天機構列表中的科學家和專家的協助下,國際空間研究委員會定期地審查最新的科學發現和科學方法,並相應地修改行星保護政策。在美國,國家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration, NASA)是對由美國發起的機器人任務和人類任務如何開展太陽系探索釋出具體指南和要求的機構。國家航空航天局的行星保護幹事(Planetary Protection Officer)是受委派的個體,他負責確保準守行星保護政策、描述達到政策準則的標準和程式、承擔所需的研發工作並確證使命符合恰當的要求。國家航空航天局會定期地向國家研究理事會(National Research Council,NRC)的空間研究委員會(Space Studies Board,SSB)進行諮詢,以就與行星保護相關的話題獲得專家建議。

    行星保護的執行

    把條約的語言轉化為實際的要求以及對太空使命的控制是一個涉及到科學資訊和技術資訊結合的持續過程,也是涉及到各種方法論和實踐的持續過程。在策劃的早期階段,每個被提議的使命都會被評估且被分配給五個行星保護類別(類別Ⅰ到Ⅴ)中的一個,它們規定著緊迫性、所需的程式以及將會適用的控制措施,包括對使命各個階段的記錄。這個類別反應了在使命執行過程中將開展什麼型別活動的結合,以及目標地點是否有潛在生物(也就是,它是否有可能含有生命體,或是目標位置固有的,或是來自於地球的)。類別Ⅰ適用於對理解化學進化過程沒有直接科學利益的天體;因而,不需要有特殊的保護,也不需要採用行星保護要求(比如,金星和其他天體)。類別Ⅱ適用於與化學進化過程有重要利益的天體,但是太空飛船引起的任何汙染會危及未來研究的可能性微乎其微(這包括彗星、月球、木星、土星、天王星、海王星、冥王星/卡戎、柯伊伯帶天體和碳質小行星)。類別Ⅲ(透過飛掠任務和軌道飛行器進行的研究)和類別Ⅳ(涉及到著陸飛船和裝置)適用於去往對科學進化過程以及(或者)生命的起源具有重大利益的任務,或者科學家認為這種汙染危害未來生物實驗的可能性很大的任務(比如火星和木衛二)。最後,類別Ⅴ適用於將有從任何的或者全部的太陽系天體返回地球階段的任務。

    機器人任務的要求

    對於機器人任務來說,行星保護的要求涉及到適用於不同任務階段的各種程式和實踐——發射前、飛行途中、在任務執行期結束的時候或者返回地球。比如,機器人太空飛船是在“無塵車間”組裝的,科學儀器或者零件可能是熱消毒的,以降低生物負荷(微生物的數量)。發射之前會在飛船上開展生物測定實驗以確保生物負荷水平滿足所需的行星保護標準。根據需要也會施行操作性要求(比如,旨在避免影響未成熟的天體的軌道壽命的使用或者調整飛船軌道以避免無意地影響其他天體)。除了在背地標飛行段遵守所需的向外汙染控制外,往返的機器人使命在返回地球時還必須要考慮到它們返回汙染的可能性。

    所有的往返性任務都被分配給了類別Ⅴ。被認為沒有潛在生物的從其他天體返回的航天任務被歸類為“未受限的”地球返回任務,沒有額外的要求。對於前往諸如火星或者土衛二這種可能存有生命的地方的往返性任務來說,根於源於空間研究委員會的建議,它對行星保護會採取保守性的做法。國家航空航天局承諾把返回的樣本和飛船作為具有潛在危害的物體,直到它們證明情況並非如此。在從樣本接受設施內解除嚴格的生物汙染之前,任何返回的樣本物質(土壤、灰塵和其他)都會經過一系列嚴格的測試,包括物理/化學鑑定、生命探測研究和生物危害評估。處理火星返回樣本的一個初步測試協議透過一系列國際研討會被開發出來,並且當火星樣本返回任務這個真正的計劃開始的時候,該協議還會被更新和正式化。雖然科學家們贊同釋放和擴散被汙染的生命體的可能性很低,但是特種裝置、人員和處理方式是為了保證把可能的危害最小化,如果有生命形式被發現的話。在避免與可能影響原始樣本的科學價值及其完整性的陸地汙染物接觸方面,特殊處理和控制也是重要的。

    人類任務的要求

    對地外物質的首次檢疫發生在40多年前的阿波羅計劃(Apollo Program)期間,當時來自於月球的樣本與接觸過月球的宇航員一道返回了地球。在首次登月之前,在返回汙染跨機構委員會(Interagency Committee on Back Contamination)的幫助下,一個詳盡的處理協議和特殊的檢疫設施就被研發出來了。在飛行器落入太平洋之後,帶回來的樣本和宇航員都被運送到了月球接受實驗室(Lunar Receiving Lab),即目前位於德克薩斯州休斯頓的約翰遜航天中心(Johnson Space Center ),在那裡他們在檢疫條件下接受了一系列測試。雖然事後想來在執行阿波羅計劃的檢疫方面存在著各種各樣的問題,但是這次經歷為策劃未來的任務——包括機器人的和人類的——提供了大量的有用資訊。

    因為在月球上沒有發現地外生命,未來的登月任務就不再需要行星保護控制了。相反,長時間的人類登陸火星任務將會有三重挑戰——需要保護行星環境不受有害的外向汙染的損害,在任務執行中保護宇航員,然後是保護地球不受返回汙染的損害。在科學的、工程的、操作層面的、醫學的以及行星保護共同體之間就需要有早期的協調規劃來保護地球方面已經達成了一致意見,該意見被認為是火星探測方面行星保護的當務之急。最後,行星保護指南將吸納最新的研究和發展,並把從先導的機器人探測月球和火星的任務中得到的發現結合進來。毫無疑問,對於人類登陸火星的行星保護要求將與阿波羅計劃期間所採用的要求具有很大的不同。

    行星保護及其未來

    幾十年來,隨著太空探索和天體生物學研究擴充套件了我們對地球和地球之外的生命和潛力的理解,我們在地球上對微生物的能力和微生物引發的疾病有了更高的認識。毫不奇怪,這些知識加強了公眾對把地外物質帶回地球所產生的潛在危害和倫理關切的問題。對樣本返回地球的早期討論已經認識到了在整個任務過程中同公眾進行開放且廣泛的交流的重要性。顯然,行星保護的細節將是樣本返回地球任務——包括機器人任務和人類任務——之前、進行時和結束後的重要因素。公共文書和未來的媒體報道都有望反應這個問題。

    在對太陽系探索的過程中對真正地外生命形式的可能發現也提出了“他者”生命的意義和倫理啟示問題。如果地外生命被證明是完全不同於我們所知道的地球上的生命,那麼我們就不能確定我們是否需要重新考慮行星保護政策,修改有關其他生命形式的權利的觀點,或者重新思考我們對它們以及它們的環境的義務。根據2006年國家研究理事會發表的關於向外汙染的研究的建議,國家航空航天局同國際空間研究委員會和其他機構在策劃一個國際研討會中一起合作,以從更廣的倫理視角來討論行星保護政策,它考慮的不僅僅是科學資訊和生物安全資訊。在未來幾年,行星保護政策有可能進行修改以明顯地包括倫理的考慮,督促增加或者修改對行星環境及其可能存在的生物群的保護。

    多年以來,有人認為行星保護要求是任務規劃複雜性的另外一層——有可能增加不必要的支出,妨礙任務的執行,或者危害科學目標。然而,行星保護不是可選擇的;它是以旨在確保太空探索以對科學和社會的利益負責的形式來開展的國際條約和可靠的科學資訊為基礎的。隨著太空探索在整個太陽系內的持續進行,行星保護政策以及對它進行修改的需求也是要持續進行的。以先進的科技能力與有關微生物多樣性以及極端環境中生命的知識的結合為基礎,科學家現在認為未來在太陽系中的任務有可能找出有它們自己土著生物群的環境——並且那些環境有可能也會支援適應力強的“搭便車的”地球生物體。因而,在對太陽系內的其他地點開展持續的研究期間,行星保護條款對於避免行星環境和可能生命形式的汙染仍然是至關重要的。

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