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航天员如何在太空上厕所?太空解手是个技术活,你无法想象

发布时间:2021-08-09 00:07   来源:未知    作者:新博网

2021年6月17日,我国的神舟十二号载人飞船发射成功,那问题就来,我国的三位宇航员在外太空要怎么上厕所呢?

真空状态下排泄物不会“乱飞“吗?

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万一宇航员大便的时候也想小便怎么办?太空马桶不会堵吗?

而且太空马桶里的尿,是要回收起来重新变成水再继续喝的,这又要怎么处理呢?

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1961年,苏联宇航员加加林成为了首个进入太空的人。

在执行航天任务当天,他还没有登上飞船,便尿急了,不过多亏苏联的航天服设计者考虑到了这个问题。

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在航天服里装了管子,于是当时尿液便顺着管子流到了汽车轮胎上。

然而,美国宇航员就没那么幸运了。

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在美国执行自己的首次载人航天飞行时,由于发射时间的延误,美国宇航员也发生了尿急的问题。

不过尴尬的是,当时美国的宇航服设计师没有考虑到这一问题,于是他便被命令尿到宇航服里。

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就这样在登上太空前,他便成为了世界上首个将宇航服尿湿的人,而在这之后美国宇航局才终于开始解决这个问题。

宇航员除了在登上太空前,想要上厕所会不方便外,其实在太空中上厕所,更是个既麻烦又困难的事情。

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不过人有三急,这种人体生理上的需要不但在地球上存在,在进入太空后也同样会发生。

有些人可能不禁要问,那在太空上厕所有多麻烦?

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首先由于太空中没有重力,所以在尿液并不会像在地球上一样,安静地落到容器底部,而是会在接触底部后立即反弹回来。

因此想要简单地处理太空中的小便问题并不容易。而同样,固体排泄物也不会安静地躺在容器里,为避免泄露同样需要处理。

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那么宇航员们都是如何处理的呢?

20世纪60年代末,苏联的联盟号飞船上终于有了太空厕所,然而它看起来其实更像是个吸尘器。

在失重条件下由于没有了引力,设计者便借助吸力来代替引力,以避免排泄物的飘浮。

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这些年来,随着探索外太空的技术不断提高,太空马桶也经历了不断的进化。如今,国际空间站当中的马桶,采用的也是用气流吸出排泄物的方法。

并且它还可借助旋转扇叶使固体、液体废物分离。

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此外,空间站的马桶在造价上也非常昂贵。这些年来,被送上国际空间站的两个新马桶价格均在2000万美元左右,也就是一个多亿人民币。

不过尽管太空马桶有了很大进步,并且价格昂贵,但其舒适程度仍是难以和地球上相比的。

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因为它不但开口要比普通马桶小,想要瞄准也并不容易。所以为了到了太空能够正确地使用太空马桶,宇航员们还需在地球上接受特殊训练。

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使用马桶时,宇航员需保证屁股紧贴于坐垫边缘,从而使马桶内完全密封,同时还需牢记屁股和马桶坐垫间的相对位置。

准确地瞄准中心孔,保证排泄物能够被顺利吸走,而不会从马桶缝隙中飘出来。

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为此,美国约翰逊航天中心还专门设计了一款马桶训练器,他们在马桶里装了一个摄像头,这样航天员便能通过屏幕来观察,从而调整自己的屁股,提高瞄准度。

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此外,如今的太空马桶不仅能够对液体和固体排泄物进行收集,更是能够对这些排泄物进行处理和再利用

众所周知,往太空中运送水等物资其成本是极其昂贵的,运一吨水大概需要几万块的成本。

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并且如果任务执行时间较长,所需要的水更是数量庞大,并且产生的大量废水也不便于存储,且会增加航天器的风险。

所以在个人生理废物回收方面,主要分为再利用部分和丢弃部分,其中所需回收的一般为水分。

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在具体的处理方面,国际空间站与中国空间站均采取了一套水循环系统的设备

将尿液注入这台设备中,它就会借助空间站的电力系统所提供的电能,以蒸馏的方式将其中的水分提取出来。

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水循环系统中设有一个循环蒸馏器。其中的压力被控制得很低,这使得在32.5至40摄氏度之间就可以沸腾,并且尿液在其中将能够每分钟转动220圈并不断地沸腾。

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水蒸气被蒸馏出来后,还需经历几次过滤消毒

经过净化后的水分非常干净,完全能够达到饮用水标准,而且还会比地球上很多人喝的水干净。

该设备能够将尿液中97%的水分提取出来,剩余约3%的水分则被用来溶解代谢废物。这些代谢废物的浓缩液会被装入密封袋与其他垃圾放在一起打包进行销毁。

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那么销毁的方式是什么呢?难道要直接往太空中扔吗?

原来中国空间站的尾部对接有容量巨大的天舟二号货运飞船,当其中物资被慢慢消耗完后,一包一包垃圾会取而代之。

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当垃圾将其塞满后,货运飞船就将离开空间站飞向地球,届时在与地球大气的激烈摩擦中,货运飞船的外壳与其中装载的垃圾均会在摩擦产生的高温中烧为灰烬,因此并不会有成型的垃圾落回到地球。

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虽然有了太空马桶,能够帮助宇航员解决上厕所的问题。不过当太空马桶发生故障时,情况也是非常棘手的。

比如,2008年5月,国际空间站上俄罗斯舱段的马桶发生了故障,当时它无法进行液体处理,仅能对固体排泄物进行收纳。宇航员曾尝试进行马桶组件的替换,不过故障并没有得到解决。

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他们只好暂时使用类似袋状的“临时排泄物收集系统”。与此同时,俄航天局则加紧造出替代品,并请美国6月份发射的航天飞机带了上去。

2009年7月,空间站上美国舱段的马桶也发生了问题

不过,幸好当时奋进号航天飞机对接在空间站上,于是空间站值守的宇航员便和奋进号上的宇航员,共用了奋进号的厕所。

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不过当时加起来有13位宇航员共用这个厕所,对于并非为频繁使用而设计的马桶来说,是个不小的考验。

所以为了保住这个仅存的厕所,地面指挥人员对于马桶的使用,制定了严格的限制。

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比如,为便于对系统进行冷却,两次使用厕所的时间要相隔超过6分钟,用三次后需要停止使用超过半小时。

终于,在这样坚持使用了一个月后,下一班的航天飞机将新的马桶送了过来

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事实上,当太空中的马桶发生问题时,可能带来的问题是比较多的。

除了卫生与感官上的麻烦外,还可能对宇航员的身体健康造成影响

此前,美国曾于空间站的厕所中发现一些细菌菌株,它们对于抗生素存在高耐药性,可能会进化为致病细菌,使宇航员患病。因此对于马桶问题的妥善处理十分重要。

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其实,宇航员们在登上太空前会进行过清除舱内杂物的训练

比如,对于大块的固体,可直接进行“抓捕”,而对于体积较小的颗粒清理则较为麻烦。需等其随舱中的循环气流集中到出口的滤网中方能较好地清理。

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除了太空马桶这种上厕所的方式外,最初,宇航员则被安排尿进一根很长的橡胶管子中,而管子中的尿液则会被排入太空或收集进塑料袋里。

幸运的是之后“太空纸尿裤 ”被发明出来了,据悉其发明者是一位华裔科学家。

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这种尿布的吸水能力非常强,采用的是高分子吸水材料,可吸收约三瓶矿泉水,既能帮助解决尿液的问题,还可保持衣服的干爽。

从发明后便被应用于航天任务中。虽然后来又有了越来越先进的太空马桶,但它在应急时仍有一定的作用。

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那么固体排泄物要怎么办呢?

早期任务中,主要是借助粪便收集袋这种东西。

排便时需在狭窄的空间中,通过使用胶带将粪便收集袋粘在身体上。排便后,还需要宇航员向袋子中加入杀菌剂,并要求宇航员密封袋子并进行揉捏,以便让杀菌剂与固体排泄物充分混合。

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这种操作无疑非常麻烦,并且令宇航员们反感。为此发射前宇航员们,往往会进食低残留的食物并使用泻药。由此来看,上厕所对于宇航员来说的确是一大考验。

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说到这就不得不提及我国发射的神舟12号了,我国本次的航天任务,由我国的聂海胜,刘伯明,汤洪波三位航天员执行。

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此次,他们成为了我国空间站天和核心舱的第一批入住人员。预计他们将进行为期三个月的在轨驻留,并在任务完成后搭乘飞船返回舱返回东风着陆场。

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而天和核心舱中设有3个独立卧室以及1个卫生间,为航天员的日常生活提供了保障。

饮食方面的配置也十分丰富,包含有120多种营养美味且品种丰富,保质期长的航天食品供航天员食用。

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其中就餐区域还配有食品加热、冷藏及饮水设备

除了饮食上保证航天员的健康外,还有用于身体锻炼的锻炼自行车,太空跑台等可供航天员使用。

此外,他们还可借助天地通信链路以及视频通话设备,与地面进行视频通话并收发邮件。

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此次三位航天员的任务主要包括四方面:

一是对核心舱组合体进行日常管理,其中包括核心舱的在轨测试、再生生保系统的验证、机械臂测试及操作训练,物资及废弃物管理等。

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二是进行两次出舱活动和舱外作业,其中包括进行舱外服的在轨转移、组装及测试,舱外工具箱的组装等。

三是开展空间科学实验及技术试验。

四是进行自身健康管理。

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而我国本次神舟12号的成功发射也是具有重要意义的,它将进一步验证我国载人天地往返运输系统的功能和性能,以及航天员的“驻留保障技术”,为我国后续空间站的建设以及航天任务奠定基础,积累经验。

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此外,这次任务的顺利执行也将标志着我国已具备进行空间站完整建造及使用的能力。研制测试阶段中,还开创了我国航天员中心进行载人航天飞船远程测试的先例。

测试阶段,正值新冠爆发时期,出于安全考虑技术人员便将航天员中心至AlT大厅的网络传输环节全部打通,而这个过程只花了一周时间。

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这项载人飞船的远程技术标志着我国的技术实力,目前世界上,其他拥有载人航天飞船的国家还未能做到这一点。

这些年来,我国的载人航天飞船的每次成功均令世界瞩目。

2003年,我国航天第一人杨利伟搭载神舟五号,实现了中华民族的飞天梦,树立了我国航天事业的一座里程碑。

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多年来,神舟系列载人飞船的不断发射,更是验证着我国航天事业的稳步前进

如今神舟12号更是彰显着我国的飞船发射能力。2021年是我国航天事业发展中十分关键的一年,是我国空间站建设最后的冲刺阶段。

未来一定阶段内我国的空间站,很可能成为太空中服役的唯一一个空间站

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2024年左右,目前服役中的由美国主导的国际空间站将会服役期满,目前来看并无再建计划,而另一航天大国俄罗斯目前也没有自建空间站的可能。

当年我国曾希望加入国际空间站,但却被美国拒绝。

然而这并不能阻止我国在航天领域发展的脚步。

如今我国自己的空间站即将建成,国际空间站上包括俄,日,法,德,意等国都开始向我国寻求合作机会,签署合作协议,我们相信一个属于中国航天的时代正在向我们走来。

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