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在太空中如厕是什么体验?未来的太空厕所又将会是什么样?

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 Connor Feng • 2020-06-30 17:13:09 来源:前瞻网 E2019G0

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尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林。来源:NASA

1957年10月4日,前苏联R-7洲际弹道导弹搭载着俄罗斯第一颗人造卫星成功发射升空,美苏之间的太空竞赛也正式拉开了帷幕。

随后,苏联还成功发射了月球1号、月球2号、月球3号,还将尤里·阿列克谢耶维奇·加加林(Yuri Alekseyevich Gagarin)送上了太空,完成了世界上首次载人宇宙飞行,实现了人类进入太空的愿望。

这时候美国坐不住了,世上第一颗人造卫星、第一次月球探测和第一艘载人飞船这三个重要的节点全给前苏联拿下了。但在加加林上太空仅仅23天之后,1961年5月5日,艾伦·谢泼德(Alan Shepard)搭载自由7号成功发射升空,成为了第一个进入太空的美国宇航员,也是人类历史上的第二个。

尴尬的发射

谢泼德在发射的时候经历了一些小小的意外,其实本来谢泼德这次的任务时长并不长,只有区区15分钟左右,但是在发射台上,谢泼德足足等了5个小时都还没能发射,在火箭里坐着了这么久,谢泼德想要上厕所小便了,但是当初NASA的工程师根本没想过上厕所的情况,谢泼德身上布满了医用传感器,如果弄湿了的话,这些传感器就会失效,但最终,控制中心还是只能让谢泼德尿在了自己的宇航服里。

自此之后,人类就一直和自己的排泄物在太空中作斗争。

太空厕所的历史

1962年,John Glenn搭载水星计划的友谊7号成功升空,成为了第一个绕行地球的美国人,在任务中,NASA为Glenn配备了一种外形类似避孕套的尿液装置,由于特殊的外形,这个尿液装置只能给男性使用。这个尿液收集器与塑料管、阀门、夹具和收集袋连接在一起,不过这个尿液收集系统效果并不算很好,有时候还会泄漏。

1963年,宇航员Gordon Cooper搭载最后一次水星任务升空,任务时长持续大概34个小时,绕了地球22圈,这次,NASA为Cooper准备了一套尿液收集系统,这套系统可以在单人太空舱内使用。但这次任务进行的并不顺利,就在任务快要结束的时候,太空舱的系统一个接着一个失灵,最后Cooper不得不手动驾驶飞船返回地球,着实惊险万分。后来检查发现,原来是这套尿液收集系统的尿袋发生泄漏,尿液进入到电子元件中,导致这些自动化系统失灵。

而在双子座计划中,NASA首次与宇航员的粪便打起了交道。

作为水星计划到阿波罗计划的过渡,双子座计划主要任务是研究、发展载人登月的技术和训练航天员长时间飞行及舱外活动的能力。为了证明人类可以在太空生存两个星期,Jim Lovell和Frank Borman执行了时长达14天的双子座7号任务,这在当时是时长最久的载人任务。

但他们当时仍然没有厕所,如果他们想要大便的话就只能用一个粘在屁股上的袋子,排便之后,他们还需要把袋子密封,并对袋子进行揉捏,好让液体杀菌剂能够和粪便混合起来,杀灭粪便里面的细菌,免得细菌繁殖导致袋子胀气爆炸。由于这种操作非常令人厌恶并且会花费大量时间,宇航员在任务前都会进食低残留食物和泻药。

到了阿波罗时代,太空如厕的条件仍然没好到哪里去,巴兹·奥尔德林和尼尔·阿姆斯特朗在上厕所的时候依然需要使用粪便收集袋,用粘合剂把收集袋黏在屁股上。在阿波罗的航天器中,这整个过程需要大概45分钟的时间,为了尽量减少肠胃活动,宇航员会吃高蛋白低残留的食物,例如牛排和鸡蛋还有之类的东西。同样,小便对于阿波罗宇航员来说也是一个麻烦,他们的尿液收集装置基本上是一个连接在软管上的避孕套状袋状物,它可以通过阀门的转动将尿液排出到真空。根据宇航员自己的描述,他们使用该设备时感到非常不适。

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来源:NASA

有时候一个不小心,这些粪便就会在真空中乱飞,在1969 年的阿波罗10号任务中,宇航员Tom Stafford突然说:“快给我拿餐巾来,空气中漂浮着一坨粪便。”

除了这些收集袋之外,NASA还曾经为阿波罗宇航员设计过一种排泄物收集系统,专门用于太空行走,这种系统是一条包含吸水材料的内裤。

到了天空实验室(Skylab)时期,NASA给宇航员造了一个“厕所”, 说是说厕所,其实就是墙上的一个洞,与一个风扇和一个收集袋相连,在如厕之后,天空实验室的宇航员必须给自己的粪便真空加热干燥,好放在收集袋或者用于研究。

1986年,前苏联建设了和平号太空站,它的厕所会将排泄物直接排放到太空,到2001年和平号空间站退役的时候,空间站的太阳能电池板已经失去了大约40%的效率。他们意识到,这些太阳能板很大一部分的损害是由在太空中高速漂浮的冰冻尿液造成的。

到了航天飞机时期,航天飞机上装备的是一种价值五万美元的厕所,名为废物收集系统(Waste Collection System, WCS),不过这个系统使用起来仍然有一定的难度,系统的开口只有正常马桶大小的四分之一,宇航员还必须现在地球上进行如厕训练才能使用,这些训练会在马桶的洞里面装上摄像机,好让宇航员进行瞄准。这个太空厕所也不能带纸,纸需要另外进行处理。而小便则使用一根会吸气的尿管。

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训练用的厕所。来源:NASA

曾经在NASA训练宇航员如厕的Scott Weinstein表示:“瞄准很重要。”

宇航员Mike Massimino表示,他使用这个厕所的时候会用固定自己的大腿,“我想起了《逍遥骑士》里面的Peter Fonda,我和他的姿势一模一样。”

而在当今的国际空间站,宇航员会在一个碟状的洞上如厕,然后真空风扇会把粪便吸走,装进一个收集袋里,最终装进补给飞船,在返回大气层的时候燃烧殆尽。而尿液会和粪便分开收集,装在铝罐的袋子里。在小便时,男女宇航员会使用各自的漏斗(漏斗形状根据性别而不同),漏斗则与厕所相连接。不过有趣的是,漏斗的大小有三种,而男性宇航员每次都只会选择最大的那种,看来太空虽然缺少了引力,但并不缺少自尊。

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来源:YouTube/ESA

退休宇航员Peggy Whitson是在太空中生活最久的NASA宇航员,她曾经表示,在太空中漂浮的感觉很好,但是在太空中如厕的感觉恰恰相反,“在收集袋满了之后,你需要戴上橡胶手套把粪便塞进去。”

国际空间站的厕所在收集尿液方面非常高效,80%~85%的尿液都会经过重复利用,变成宇航员的饮用水,但Whitson希望NASA可以做得更好,“我们想要一个密封的系统,我们想要重复利用所有的水。”

而在太空行走的时候,男性和女性宇航员都会穿上一种超强吸力的短裤,这种短裤本来由Absorbancies生产,这家公司倒闭之后,NASA只能依靠自己的库存了。

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来源:NASA

在2008年5月,国际空间站的厕所部分失灵,不过还好粪便收集功能还能正常运作,当时停靠在国际空间站的联盟号飞船上也有一个容量小一点的厕所,但宇航员小便的时候就只能用尿袋了。

6个月之后,美国花费1900万美元向俄罗斯买了一个新的太空厕所,使用奋力号航天飞机运上了国际空间站。

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来源:NASA

在2017年,NASA发起了一次太空便便挑战(Space Poop Challenge),旨在解决长时间穿着宇航服如何进行如厕的难题(比如去火星),而空军军官Thatcher Cardon的想法拔得了头筹,获得了15000美元的奖金。

这个空军军官的想法是在宇航服的裆部开一个洞,这样管道和袋子就可以附着在人的身体上收集排泄物,这个洞还可以让宇航员在不脱宇航服的情况下更换内裤。

NASA方面还没准备采用Cardon的想法,但表示会借鉴这个想法的某些方面,为未来的宇航员设计更好的排泄物收集装置。

SpaceX的新厕所?

在北京时间2020年5月31日凌晨3点22分,马斯克的SpaceX公司在美国佛罗里达州的肯尼迪宇航中心成功发射猎鹰9火箭,将Crew Demo-2任务成功发射进入轨道,但在与国际空间站对接之前,这两名宇航员要在轨道上度过19个小时。

所以,在载人龙飞船上装一个厕所就显得很有必要了,而据说,这个厕所比此前的太空厕所有着更新的改进,但细节要在宇航员返航之后才能公布。

载人龙飞船升空了,猎户座飞船也没闲着,NASA在官方网站表示,NASA正在为猎户座飞船的废物收集系统进行改进。这种新的太空厕所被称为“通用垃圾管理系统”(UWMS, Universal Waste Management System),将会设计成“一种未来可以在多种载人载具和栖息地中使用的紧凑厕所系统。”

NASA官员还表示,他们的目标是让下一代太空厕所不仅要比之前的型号性能更好,而且要让宇航员感到更舒适。

未来,对于像飞往火星这样的长期任务,一些研究人员也在考虑如何回收粪便。一些科学家提议,人类排泄物可以排列在未来航天器的墙壁上,就像一个辐射屏障一样,保护宇航员免受宇宙射线的有害影响。但最终太空厕所未来的发展方向如何,还是需要我们耐心等待。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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