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常见问答

6个月的太空生活,神13航天员怎么解决上厕所问题?

神舟13号飞船已经准备就绪,3名中国航天员马上就要出发了,他们将在天河核心舱内工作和生活6个月,在这么长的时间里,航天员将如何度过呢?航天员也是人,上了太空也少不了吃、拉、睡这三件事,他们又是怎么解决的呢?

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在地面上,这三件事做起来很简单很轻松,想吃了,整两个硬菜用盘子一装,不晓得有多惬意,想拉了,在马桶上一坐,几分钟就解决了,想睡了,往床上一倒,几个小时后就舒服了,但是空间站是微重力环境,做起来肯定不一样。

在空间站,吃饭和睡觉很好解决,我国为了满足航天员的口味和营养,天舟4号货运飞船送来了好几十种熟食,荤素搭配,开袋即食,非常方便,睡觉就更简单了,只要将身体固定起来就可以睡觉,唯独只有上厕所这件事解决起来很复杂,是个技术活。

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在地面上,排泄物受重力影响,离开身体后会迅速下坠,我们根本不用担心它会飘出来,但在微重力的空间站,如果航天员操作不当,排泄物真的就会飘出来,这种事还真发生过,美国阿波罗10号在飞行时,曾有大便在舱内横飞,简直令人恶心。

阿波罗10号只是一艘载人飞船,如果空间站也是屎尿横飞,那航天员还怎么生活下去啊?为了不让这种恶心场面再次上演,空间站使用高科技的太空马桶,国际空间站有两个厕所,分别在Zvezda和Tranquility模块内,我国天和核心舱也有一个厕所。

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太空吃饭和睡觉都很随意,但唯独上厕所可是个技术活,美国航天飞机上的厕所被称为废物收集系统(WCS),排尿还很好说,使用一根软管就可以了,但排便就有难度了,因为WCS马桶的孔径要比传统马桶小得多,只有10厘米。

为了掌握如厕技巧,美国宇航员可没少培训过,为了100%能够对准这个微小的窟窿,在地面训练的时候,美国宇航局特意在窟窿内安装一个带有摄像机的模拟器,并使用十字准线来教宇航员如何用身体来对准窟窿,看来美国宇航局还是蛮重视的。

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WCS是美国的第一代太空马桶,使用提供吸力的风扇来收集排泄物,再使用旋转风扇来均匀分配固体废物以便进行储存,固体废物装在一个圆柱形容器中,然后将它暴露在真空中,一来是可以用来杀菌,二来是起到干燥作用。

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WCS非常不好用,尤其是对女性,WCS还多次出现了故障,例如1982年,在为期8天的STS-3试飞中,因为WCS出现问题,迫使其两名机组人员杰克·卢斯马和戈登·富勒顿不得不使用粪便遏制装置 (FCD) 来收集排泄物,1992年,在STS-46期间,WCS又出现了风扇故障。

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为了尽量少用这种费时费力的太空马桶,美国宇航员那是尽量少喝水和少进食,一般来说,航天飞机也就7~8天时间,忍忍也就过去了,但是现在的国际空间站宇航员一住就是半年到一年,这叫谁都不可能忍得住,那该怎么办?

后来,国际空间站使用的是俄罗斯制造的第2代太空马桶,比WCS更人性化、更方便,但是价格也是相当的昂贵,需要1,900万美元,折合人民币约1.3亿,一个太空马桶就可以买下一栋高楼大厦,但是作为世界第一的美国,面子上过不去。

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后来,美国自己重新研发了一套太空马桶,美国将它称为通用废物管理系统 (UWMS),UWMS比俄罗斯太空马桶更人性化,更适用于女性,女性用起来更简便, 更卫生,质量更轻,据说使用了3D打印技术,UWMS于2020年10月才交付国际空间站使用。

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现在,国际空间站有两个厕所,一个是美国的UWMS太空马桶安装在Tranquility模块中,另一个俄罗斯研制的太空马桶,安装在俄罗斯的Zvezda模块中,有两个马桶的确很好,即便是哪个马桶出了问题,也不影响宇航员的使用。

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我国天和核心舱内也有自主研制的太空马桶,到底是个什么样子,我国暂时还没有对外公开,应该很先进,既适用男航天员也适用于女航天员,因为天和核心舱的建造是建立在天宫1号实验室和天宫2号实验室的基础上,有大量参考经验。

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在天和核心舱,3名航天员一次性要生活6个月,到时会积集大量排泄物,应该如何处理又是一个问题,目前尿液已经得到了很好的解决,经过多层净化后变成可饮用的纯净水,节约了资源,降低了成本,因为每运送一公斤物资上空间站成本在2万美金以上。

固体排泄物被装在一个密封的储存罐里,当装满后转移到货运飞船内,随货运飞船一起返回地球大气层,然后被高温化成灰烬,完全烧成无机物,变成大气尘埃,最后还是返回了地面。这就是航天员如厕问题的解决过程,是不是很不容易?有趣有料的科学内容请关注唯一的微信公众号:有趣探索


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