太空中的“方便”问题:宇航员的如厕挑战

作者: 娉娉

来源: 果壳

发布日期: 2020-09-22

本文详细描述了宇航员在太空中的如厕挑战,从早期的简陋设备到现代高科技厕所的发展历程,以及NASA和SpaceX在解决这一问题上的努力和创新。

你能想象一坨坨便便自由自在地漂浮在空中的场景吗?这“有味道”的一幕曾真实地发生在“阿波罗10号”飞行任务的载人飞船中,指令长托马斯·斯塔福德一句“快给我一张手纸,这里有一坨屎飘在空中”让人浮想联翩的同时更是道出了微重力下“释放自我”之难。即将登上阿波罗11号飞船的尼尔·阿姆斯特朗与巴斯·阿尔德林,造成他们一脸忧虑的原因除了艰巨的登月任务,估计还有这一路上的“方便”问题。

无独有偶,1961年,美国的首位宇航员艾伦·谢泼德在升入太空后却突遭尿意偷袭,但在未配备厕所的太空飞船上,也只能在一众高层的指挥下尿了裤子,虽未成为飞入太空第一人,却尴尬地成为了第一位尿裤子的宇航员。自从人类勇敢地迈入太空探索时代,微重力下“释放自我”就一直困扰着宇航员和宇航工程技术人员,也拉开了科学家们与“太空如厕问题”拉锯战的序幕。

SpaceX于今年发射并成功返航的载人龙飞船示范2号(Crew Dragon Demo-2),不仅以全新的设计理念而备受关注,就连它配备的新型太空厕所也成为了媒体追逐的热点:该系统靠近顶部舱门,悬于宇航员头顶。一个连在抽吸系统上的漏斗用来收集尿液,这活像加了漏斗的吸尘器。真空抽吸装置将便便转移至蓝色部分储藏。但是具体细节SpaceX尚未披露。

与此同时,NASA也宣布,耗时6年、斥资2300万美元研究的“通用废物管理系统”(Universal Waste Management System)将于今年9月投入空间站使用,并在不久的将来用于猎户座飞船——为猎户座将NASA宇航员送上月球贡献“通畅”的力量。

为什么宇航员需要一个黑科技厕所?

这是因为,如果设计不当,不仅会遭遇到便便和尿液漂浮在空中,宇航员追着跑的尴尬境遇,更会威胁未来宇航员的健康:NASA的科学家们曾收集空间站厕所等地的细菌,发现了五种以前未知、对抗生素具有高耐药性的肠杆菌菌株。它们很有可能性进化成致病细菌,或将导致宇航员患病,无法在太空中正常履行任务与职责,造成重大损失。

回首往事,早期太空飞行器上配备的宇航员排泄装置,曾经无比简陋:在经历了套套式尿袋、黏在屁股上的套套式粪便袋(便后需手动将满载粪便的收集袋密封并揉碎杀菌,以防细菌繁殖使袋子爆炸)以及超强尿不湿之后,直至天空实验室(Skylab)时代,才出现类似厕所的设施。

目前,国际空间站使用的厕所是一个开口仅10厘米的盘状马桶,使用时真空抽吸系统的气流会将粪便切割并吸进收集内胆,真空高温干燥后压缩保存;而尿液则会被装有漏斗的真空抽吸装置抽走,然后经过废液净化装置处理,80%~85%的尿液都会重复利用变成宇航员的饮用水。但科学家对于“让宇航员更舒服地释放自己”的追求并未止步。

在2017年,NASA发起了太空便便挑战(Space Poop Challenge),主要解决长时间穿宇航服的情况下如何“释放自己”的问题。最终空军军官撒切尔·卡登(Thatcher Cardon)的想法拔得了头筹,并获得了1.5万美元的奖金。该系统基于胯部的小通道向外部输送排泄物,甚至可以在不脱掉宇航服的情况下更换内裤。

今年,NASA又发起了“月球厕所挑战赛”(Lunar Loo Challenge)征集终极太空厕所的创意,获胜者将获得3.5万美元奖金。不同于太空微重力环境下使用的厕所,这次主要征集能够在月球重力下工作的厕所,因为月球引力大约是地球引力的六分之一,所以便便和尿液等在月球上运动方式会有所不同。希望未来每一位宇航员都能舒服地释放自我,每一朵菊花都能自由地绽放。

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