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神舟13号航天员将在太空6个月,如厕问题怎么解决?

公司 内蒙古三众科技 | 外宣组 ADMIN | 2021-11-12

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11月2日,神州十三号翟志刚、王亚平、叶光富3名航天员太空起床洗漱的视频,引发了网友的广泛关注。很多人好奇,6个月的飞行中,如厕问题怎么解决?

关于如厕问题,航天员也曾有过奇遇。1961年,宇航员艾伦·谢泼德要执行一个15分钟的飞行任务,但在即将点火升入太空的时候,他突然想尿尿,于是就向地面指挥中心多次申请,能不能直接尿在太空服里,上演了一幕“在线等!挺急的!”太空服一旦进水,里面电子设备的功能势必会被影响。但人有三急,地面指挥中心也只能同意,让他先把宇航服内的监测仪器关掉再尿,后用氧气循环系统风干。

无独,有偶,另一次太空如厕奇遇更加让人啼笑皆非。

1969年,在阿波罗10号上的三位航天员发生了如下对话。

托马斯:快给我张手纸,这里有坨“翔”飘在空中!

约翰:不是我干的,这坨“翔”不是我的。

尤金:我也不觉得这坨“翔”是我的。

这就是飞“翔”事件,可见航天员不是那么好当的。

在失重的太空中,宇航员在飞行中的“如厕”问题亟待解决。人类载人航天探索初期,飞行任务不会太久,所以经常通过食用低残渣饮食、飞行前做肠道清洁等方式来避免如厕。随着飞行时长的增加,如厕问题难以避免,于是阿波罗飞船上的宇航员开始使用粪便收集袋,使用时用胶布把收集袋粘在屁股上,使用后加入杀菌剂密封并均匀揉搓,以免粪便产生的气体使袋子爆炸。宇航员在太空停留的时间越来越长,继粪便收集袋、尿液收集袋之后,华人唐鑫源发明了太空纸尿裤,可以让航天员在10个小时之内不用脱去宇航服,内部解决“方便”问题。

尽管这样,航天员的如厕需求仍未得到满足,于是太空马桶应运而生。太空抽气马桶的首要目的就是在失重条件下控制住便便和尿液,让它们不要到处“飞翔”,这可是个技术活。曾经某款太空马桶的开口仅10厘米,开口之所以这么小是为了保证马桶的密封性,避免自由飞“翔”,甚至还为此开发了一套摄像系统,让宇航员实时监控自己屁屁的位置,提高如厕准确度。别看这种太空马桶如此不好使,内部结构可是相当复杂,内部还配备了尿液分流器、粪便压缩干燥器、臭味抑制器和细菌过滤器等设备,技术含量很高。现在据说还出现了能够在如厕后吹干屁股的吹风机,考虑的算是相当周到了。

航天员的另一种排泄物:气体,也需要用太空马桶解决。由于屁的成分中含有甲烷、氢气等可燃气体,如果直接排放,不仅难闻,还有风险。因此,航天员如果想要释放气体,也得使用抽气马桶。

我国在神舟5号首次载人上太空时,由于逗留时间短,航天服里配备的还是类似尿不湿的小便收集装置,到了神舟6号就有了类似太空抽气马桶的大小便收集器。现在,我国空间站也配备了自主研制的专属太空马桶,根据男女航天员的不同生理结构特点设计,可以在风机作用下,产生稳定、可靠的气体流场,从而在微重力环境下实现排泄物的收集,这说明我们在“太空如厕技术”方面已经达到了先进水平。

解决了如何如厕的问题并不算完,还得考虑如何处理产生的排泄物。神舟13号的3名航天员将在太空中生活上6个月,这期间产生的排泄物总量是相当大的。一般来说,人每天平均需要排便150~200克,排尿1500~2000毫升。咱们取个中值,按每天排便175克,排尿1750毫升计算,3名航天员在6个月时间里总的排便量将达到94.5公斤,排尿量更是达到了964公斤(尿比重按1.02)。即便考虑到航天员吃的可能是低残渣饮食,排便量较少,但尿液是不太可能能减少的,排泄物总量还是大概率会超过1000公斤。粪便,会被真空干燥处理。排出其中的水分,剩下的固体物质将被带回地球,或是由货运飞船在返回时在大气层中烧毁,化作流星般的烟火。

早期,尿液,是直接排出舱外的,在外面形成尿晶体,这种太空垃圾就如同高速子弹,对于飞船是存在隐患的。因此,现在,我国空间站配备了尿处理子系统和净水器,会先对尿液进行处理,回收尿液中的水分,因为水在太空中是一种宝贵的资源,水的纯净程度可达到饮用水平。航天员不仅可以喝这些水,还能够拿来制氧。实现水源循环利用的同时,减轻了物资运送的负担和成本。

“三急”问题都已解决,大家可以放心了!祝愿三位英雄:顺利完成任务,凯旋而归!