在失重环境中,“天外之物”将面临何种命运!
人生在世,皆需“三要”,即便是遨游太空的宇航员也不例外。
400磅排泄物,这是3位神舟十八号航天员在太空180天所累积的总重量。
然而,太空与地球迥异,在失重状态下,液体与固体会飘浮无序,若是不妥善处理排泄物,空间站的景象将难以想象!
那么,宇航员在太空中是如何应对如厕挑战?这400磅排泄物又该如何处理呢?
自从中国成功建成自己的空间站,我们在太空中也拥有了专属的“家园”。
我们的航天员不再像以往那样“匆匆出发、匆匆归来”,而是能够有更充足的时间探索宇宙的奥秘。
通常情况下,我们的航天员会在空间站执行为期180天的任务,此次神十八的3位航天员正是如此。
但必须明确,空间站与地球截然不同,其内部空间有限,可谓“寸土寸金”!
而3位航天员仍需排泄,据报道,一个人每天会产生1.6公斤的小便和0.2公斤的大便。
以此推算,在6个月的时间内产生的排泄物至少有400磅。
在失重状态下,大小便不会像在地面上那样“水往低处流”,若无专门的处理技术,空间站将面临极度尴尬的局面!
回顾历史,人类首次踏入太空,还是上世纪60年代的苏联迈出了关键一步。
1961年4月12日这一天,苏联宇航员乘坐“东方1号”,环绕地球飞行了一圈。
因此,这天被定为“世界航天节”!
由于此次太空任务时间短暂,仅持续了108分钟,所以宇航员只能全程“忍耐”。
但在狭小的太空舱内,穿着笨重的航天服,还要承受生理需求的折磨,再加上任务时间不断延长,“忍耐”显然已不再可行。
于是,各种“创新”的如厕方式应运而生。
例如,通过“太空服上的排泄管”来小便,这种方法虽然解决了燃眉之急,却引发了新的问题:
尿液在太空的低温环境下会结冰,形成冰层,不仅影响太空服的功能,还存在安全隐患。
除了上述方法,还有一种最直接但也最粗略的方法,即直接“尿湿裤子”!
你别说,这种方法确实是早期宇航员最常用的策略,例如美国的宇航员就曾这样做过。
彼时的美国宇航员谢泼德已经进入了“自由7号”飞船内。
但发射时间却一再推迟,面对突如其来的尿意,他只能无奈地在航天服里“解决”,并成为了第一个在航天器内尿湿裤子的宇航员。
在随后的太空任务中,他将与自己的尿液共处一室,想想都令人不适。
这也暴露了当时太空厕所技术的严重滞后,美国在深刻反思后,也研发了一种特殊材料制成的纸尿裤。
但纸尿裤终究不是长久之计,它能处理小便,又能处理大便吗?
至此,“太空马桶”正式问世……
早期的太空马桶,工作原理类似于抽气机,能够将排泄物吸入到一个特制的垃圾箱中。
这种方式虽然简单,但却存在一个重大问题,当垃圾箱满后,会将其直接排放到太空中,造成太空垃圾污染。
你想想,万一未来飞船在飞行中撞上排泄物,那后果不堪设想。
因此,这种方法很快就被废止了。
此后,太空马桶的设计不断改进,出现了类似于地面卫生间的分体式马桶。
这种马桶将大小便分开收集,并采用真空干燥和压缩技术,减少排泄物占用的空间,同时也更加环保。
然而,这种马桶也并非没有缺陷,而且缺陷还相当明显……
由于太空的特殊环境,小便出口容易结冰,导致马桶堵塞。
在2009年,“国际空间站”上的厕所就出现了故障,结果13名宇航员的内急问题无法解决,最终只能使用航天飞机上的厕所。
为了彻底解决太空如厕难题,美国航天局不惜花费巨资,于2020年用“天鹅座”货运飞船向“国际空间站”运送了一个价值1.5亿美元的新马桶。
这款新马桶采用了更加先进的技术,解决了之前太空马桶存在的诸多问题,让美国宇航员终于摆脱了“人有三要”的困扰。
然而,人无完人,物无完物,其高昂的成本也让人们望而却步,因此,还是得看我们中国……
中国“太空马桶”的发展历程,堪称一部自力更生、自主创新的光辉历程。
2003年,杨利伟乘坐神舟五号前往太空,由于飞行时间不长,所以他用的是那种特制的纸尿裤。
这一消息,也是引发了打工青年金徐凯的关注,于是他立志要为中国航天员研制出更舒适的如厕设备。
经过不懈努力,金徐凯和他的团队最终研制出了中国自己的“太空马桶”。
你可能认为这款马桶应该和老美的天价马桶差不多,造价极高。
但恰恰相反,一直以来“降低成本”,都是我们中国人所热衷的事情。
而这款马桶采用“体内螺旋式采挖”技术,价格仅为一万元人民币,与美国的天价马桶相比,性价比极高。
更重要的是,它代表的是中国在太空厕所技术领域实现了零的突破!
正所谓万事开头难,有了第一代马桶后,第二代、第三代也就水到渠成了。
如今,随着我们的技术日益强大,“太空马桶”也越来越智能化。
就说目前神舟飞船上的厕所,不仅使用起来非常方便,而且特别环保高效。
它能自动识别排泄物的种类,然后进行相应的处理。
更令人惊叹的是,尿液经过过滤、蒸馏和消毒后,竟然可以转化为饮用水!
这项技术,不仅解决了空间站水资源的循环利用问题,也大大降低了地面补给的成本。
据报道,神舟十二号任务期间,尿处理子系统处理了600余升尿液,产生了500余升尿蒸馏水,转化率高达83%。
这项技术每年可节省超过20亿元的运费,相当于省下了一艘天舟货运飞船的成本。
不过呢,比起处理小便,处理大便就相对复杂了一些。
现在主要有两种处理大便的方法:一种是高温焚烧,另一种是压缩处理。
高温焚烧可以将大便彻底分解,节省舱内空间,但比较耗费能源。
压缩处理则相对简单,将大便压缩成块状,方便储存和处理,但压缩后的大便容易滋生细菌,需要进行额外的消毒处理。
不过,这些处理过的大便还有一些其他用途!
科学家们能通过研究这些压缩后的大便,了解宇航员在太空中的身体变化,这样以后去太空就有更多的参考数据。
从最初苏联的“忍耐”,到如今我国的人性化马桶,真是一段科技的飞跃啊……
那么,对于太空如厕的发展,你有什么高见?欢迎在评论区留言。
参考信息源:
[1].官方媒体环球网2021-04-29《中国十大冷漠城市排行榜》
[2].官方媒体华商韬略2021-12-14《美国独掌“尿变水”技术,俄国也向美空间站运尿求水,中国破垄断》
[3].官方媒体中国载人航天2012-06-19《航天员的生理废弃物如何处理》
[4].官方媒体海奥网2009-11-17《美航天史上离奇事:首位宇航员舱中尿湿裤子》
[5].官方媒体航天206所 2021年09月17日 《圆满成功!环控生保尿处理子系统圆满完成神舟十二号乘组在轨保障任务》
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