世界不思議

宇航員上廁所很難,新開發的馬桶值2300萬美元,看看長啥樣?

生活在地球上的人們,每天都會上廁所,隱約還有一種難以言喻的快感。因為隨著抽水馬桶的普及,甚至是智能沖洗馬桶為我們很大程度上解決了氣味和衛生的問題。
但這一切都得益於地球重力的幫忙,如果沒有重力,所有的東西不往下跑,而是在空間中胡亂的飛行,你想想那個場景…,很可怕。
而在地球之外的宇航員就會面臨這樣的問題,由於沒有重力,他們上廁所就成為了一個困擾人類幾十年的難題,至今都沒有完全徹底的解決,主要是氣味、便捷性、衛生的問題。

就在最近研究人員還新開發了一種新式馬桶,NASA準備將這個新馬桶送上國際空間站測試,如果完美,宇航員感覺體驗很好,那麼這個馬桶未來會在登月任務以及可能的火星任務中使用。
那麼宇航員上廁所有多難呢?下面我們就瞭解下在我們看來普普通通的廁所在航天器上的進化史。
我們人類的航天史是從上世紀60年代開始的,最初是蘇聯發射了第一顆人造衛星,機器送上去了,緊接著就是想辦法把人送上去,畢竟人類幾千年來的夢想就是想去天上看看。

1961年加加林駕駛東方1號進入距離地球300公里的軌道繞地球轉了一圈,早上出發中午就回來的。歷時1小時48分鐘,這個時間膀胱表示,我還能多抗幾個小時。
所以早期的航天任務設計師完全就沒有考慮到上廁所這件事,因為上去轉一圈就回來了,而且航天器內本身空間狹小,為了能多帶點人上去,甚至把宇航員的生命支持系統都縮減了,怎麼可能裝廁所。
直到有一個人尿褲子了,科學家才想起原來人要上廁所啊!第一個在航天任務中尿褲子的宇航員是艾倫·謝潑德。
他是美國第一位進入太空的宇航員,本來這次任務計畫飛行的時間很短,大約15分鐘,但是火箭在發射架上遲遲沒有起飛,躺在載入倉裡的艾倫·謝潑德膀胱慢慢就不樂意了,在不飛就要炸了。

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艾倫·謝潑德將自己膀胱的想法告訴地面指揮中心以後,得到的回覆是:自己解決!這明顯就是讓人家往航天服裡尿麼,所以謝潑德就成為了第一個尿褲子的宇航員。
由於宇航服是一個封閉的內循環系統,你想想那種酸爽。
科學家這就認識到往後隨著飛行時間的增加,宇航員上廁所是肯定要解決的問題,首先就是小號,畢竟比大號來的頻繁。
雖然當時上天的只有男性宇航員,但是這個問題解決起來也不是很容易。最開始的辦法,其實很簡單粗暴。

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給你一個袋子,但為了防止在尿尿的時候有液體飛濺出來,汙染環境、以及危險電子儀器,必須做到準確無誤全部將尿液收集起來,於是跟這個袋子配套的還有一個一次性的橡膠套,有不同的尺寸,可以供不同“身材”的宇航員使用。就像下圖這樣:

這個使用起來很簡單,相信動作熟練的你已經看懂了。但這樣的裝置並不能做到萬無一失,水星6號任務中宇航員在使用這種裝置的時候,就發生了洩露。
隨著人類航天技術的發展,能夠進入越來越高的軌道,甚至是阿波羅8號的繞月飛行,這一去就是好幾天,除了小號問題,大號也隨之而來。
這個簡直太麻煩了,這種固體排泄物不僅容易洩露,還很難收集,且味道很沖。最初的辦法也比較簡單粗暴,就是拿各個袋子,然後粘在屁股上;
等完事以後,往裡面加入殺菌劑,然後不斷的揉捏已充分的混合,並殺死其中的細菌,這樣做是為了防止這些細菌繁殖產生氣體最後導致袋子膨脹爆炸。
以上的操作簡直讓人難以接受,但不這樣幹又不行,所以當時的宇航員提起上大號都頭疼,為了減少大號的次數,他們會吃一些高能量低殘渣的食物。
直到1972年阿波羅任務結束以後,宇航員在太空艙內都是靠這種辦法解決的。宇航員在月球上出艙行走會專門穿這種褲子。

說白了就是紙尿褲,但是他有更強的吸附性和密封性,除了小號以外,如果你原因大號也可以在褲子裡解決。跟阿姆斯特朗一起登上月球的奧爾德林就說他是第一個在其他天體上尿尿的人。
這樣的情況一直延續到了1980年,在這之後工程師才開發了真正意義上的廁所,在航天飛機上以及空間站中使用。

這種廁所的開口非常小,是為了在開口處提供更大的負壓,能夠將廢物吸收進去,自動乾燥然後自行打包封存。
一般人用不了這玩意,因為太空中沒有重力,你很難讓自己保持平衡,並且準確的對準入口。除了廁所以外,還有封閉的淋浴間。

而現在國際空間站上使用的馬桶經過改造、升級換代是這樣的。

但是這種廁所設計的時候主要考慮的男性的使用方便,而現在國際空間站有很多的女航天員,由於身體結構的區別,她們使用這種廁所會很不適應,主要是小號問題。
而且現在的廁所回收系統雖然可以有效控制異味,但是時間久了依舊會散發出讓人難以描述的味道。

所以科學家新開發了一種通用的廢物管理系統(UWMS),比現在空間站使用的馬桶能夠更適應女性的生理需求。
這套系統的特點是它有一個漏斗,能夠更好的收集尿液,方便女性使用,而且在座位上還有小隆起能夠方便宇航員定位,找準位置。
並且這套系統有很強的生物過濾系統,比之前的系統能夠很好的處理異味。研究人員專門對人類排泄物中能夠產生臭味的氣體列了一份清單,專門針對這些氣體進行過濾。

過濾後的氣體會通過儀器檢測,使其濃度降低到了百萬分之一。
而且與之前的系統相比,這種廁所的體積和質量都更小,使用起來更簡單,提高了乘員的舒適度和,並且可以對尿液進行處理,進入飲用水的再循環。
固體排泄物會專門儲存在密封袋中,然後保存在容器中。
這套系統價值2300萬美元,並非為國際空間站專門設計的,而是為了以後長久的深空旅行,只是想通過在國際空間站上試用,如果乘員滿意。
未來會被擁有在2024年的阿耳忒彌斯登月任務,屆時NASA會將一名男性宇航員和一名女性宇航員送上月球。

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