飞船呼叫指挥中心,我憋不住了!


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 | www.nasa.gov

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

这不是一只大号保险套!这是NASA宇航员早期“嘘嘘”时使用的方便尿袋 | www.businessinsider.com

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龙飞船内部,然而至今外界尚未搞清楚那个神秘的太空厕所位置在哪里 | www.wired.com

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。

NASA近日公布的“通用废物管理系统” | www.nasa.gov

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。

通用废物管理系统是一种紧凑的白色圆柱体,它有一个用于吸尿的漏斗,一个可移动的垃圾压缩器,宇航员可以在这里排泄粪便,同时马桶小开口周围有突出的座位,以帮助宇航员瞄准。它与NASA旧厕所相似,最大的不同在于紧凑且完全独立,维修方便。它还有一个内置的系统,可以对尿液进行预处理后再将尿液送到废液净化装置。

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。但是NASA这种设施也只是套套式粪便袋的增强版——在墙上开一个洞,一个风扇和一个粪便收集袋。排泄后宇航员仍需手动将自己的粪便高温干燥后放入收集袋中密封保存以便后续研究。

阿波罗登月飞船上的太空厕所结构图 | www.businessinsider.com

直到80年代,NASA为航天飞机计划配备的 “废物收集系统”(Waste Collection System,WCS)才可以被称为真正意义上的太空厕所:该系统使用旋转扇叶将固体废物分散在容器中,后将容器暴露在真空空间中使其干燥。不过这个设施开口只有普通马桶的四分之一,使用前需要进行严格的“瞄准特训”以防粪便逃跑,且这个厕所不允许用纸,宇航员只能尴尬地提着裤子到别处擦屁股。

意大利宇航员萨曼莎·克里斯托弗雷蒂手持排泄物收集袋,演示如何使用国际空间站上的厕所 | www.businessinsider.com

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。

NASA为女性宇航员研发的可吸收功能内衬裤,以防她们在飞船发射或者太空行走阶段中发生内急 | www.nasa.gov

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。

撒切尔·卡登的宇航员太空服内置“方便”设备 | www.businessinsdier.com

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。

参考文献

[1]https://www.nasa.gov/feature/help-nasa-design-a-toilet-for-artemis-astronauts-on-the-moon

[2]https://www.theverge.com/2020/6/25/21302406/nasa-artemis-astronauts-human-lunar-lander-toilet-competition

[3]https://www.wired.com/story/why-nasa-designed-a-new-dollar23-million-space-toilet/

[4]https://www.reddit.com/r/SpaceXLounge/comments/i8q2qx/spacex_crew_dragon_toilet_bathroom_waste_disposal/[5]http://www.bjnews.com.cn/world/2019/02/11/545970.html

作者:娉娉

编辑:朱步冲

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