太空环境中,航天员要处理自己排泄物是件最需要技术的事。
为此,宇航员们研发出先进的太空厕所防止排泄物在舱内自由飘荡。
神舟十八号航天员们在太空中呆了27天,排泄物则有400斤重。
这些排泄物怎么处理?
航天员的生理活动与人类文明的技术突破。生理排泄物是人体进行生理活动的副产品,属于自然现象。
只要有生命,就要面临各个问题点进行解决,这就是自然界进化出来的自然法则。
人类不同于大部分地球生命体,我们是在文明发育之后才开始进行生理需求处理的。
过去,人类居住在洞穴中,身体内部食物消化后的废物会从肛门处排出体外,粪便便会落到地面上。
随着人类文明发育进程以及居住环境改善,人类会用挖掘砖瓦等材料建造厕所,等粪便堆积到一定程度时再用土埋葬在地下。
食物产物中的水分会以尿的形式排出体外,被地面吸收。
人类科技进一步发展后,我们发现污垢含有大量细菌,会破坏生态环境还可能威胁到人类健康。
于是我们开始探索污垢处理技术,其中对抗细菌的技术也得到了长足发展。
今天,人类已经可以将自己的排泄物变成可重复利用的东西,这是科技发展和人类智慧的结果。
但是在太空环境中,生理排泄物处理就变成了一项极其复杂的过程。
因为太空是失重环境,一不小心,液体就会凝聚成浮冰或者飞溅四散。
如此一来,航天员只能一直连续穿着尿液浸湿的服装,还要忍受臭味。
而固体粪便则更难处理,不仅占用空间且容易滋生细菌。
如果不能对粪便进行凝固阻止其腐烂,甚至会产生腐蚀气体和其他有毒物质。
这么多复杂困难,为何一群科学家不约而同选择将太空厕所研究进行到底?
原因就是:完成宇航任务是航天员最重要的职责,而完成这项职责最重要的一点就是保护三位航天员的健康状态。
三位航天员无时无刻都在进行生理活动,他们吃东西就要消化吸收营养并排出没有营养价值的废物。
因此,在这27天中,三名航天员们向天宫空间站贡献了400斤排泄物。
为了避免这些排泄物影响航天员健康状态甚至诱导更严重的灾害发生。
因此需要有靠谱的技术来协助处理。
那么这些航天员们在太空中的排泄物是如何最终被处理掉的呢?
先人后马桶还有什么秘辛?最早,宇航员们并没有专门研制太空厕所处理排泄物。
因为美国宇航局曾在1961年至1975年间实施过一种名为“水星计划”的载人航天飞行计划。
其中的宇航员们在空间舱内可以简易地收集尿液,之后将尿液存储在密封的容器中带回地面进行分析。
但这种处理方式不仅空间占用率高难以保存,而且尿液在长途飞行中容易腐烂变质危害队伍成员健康。
直到1960年代,美国宇航局研制出一种“真空厕所”,这种厕所由真空系统与密闭容器组成,宇航员们如厕后打开座椅上的通道盖子,真空系统便开始运作,自动将尿液迫进密闭容器中保存。
1968年,在美国进行阿波罗6号月球任务期间,这种真空厕所第一次正式使用。
至此,在所有进行载人飞行任务后返回的人都能知道自己所产生的尿液最终去了哪里。
然后,在1973年至2023年NASA启动了国际空间站项目之后,无重力环境人类智能感应系统被研发出来并应用在太空马桶上。
这个系统很重要,因为一旦失去重力,尿液就会凝聚成浮冰悬浮在空气中,甚至可能飞溅到人体上引起各种问题。
由于漂浮冰粒的特性,每次上厕所之前都必须提前打开通道遮板,这样才能确保尿液能够快速流入真空系统中并被有效回收。
这项功能提升看似简单,却对于不懂科学原理的人来说无比重要。
2022年,中国宇航员在国际空间站使用国产TSD-1型自动收集系统成功完成了61次自主上厕所过程,这项技术不仅面世已久,而且在我党航天事业飞速发展过程中不断完善。
当然了,即使有了这么先进的上厕所设备使用起来还是比较别扭。
毕竟坐着上厕所会让坐惯了中国马桶同时也习惯了腿脚灵活活动的人感到非常不适应。
所以只能学着宇航员们将屈膝保持为90度,并尽力让大腿与小腿形成直角来适应蹲着上厕所。
尿液与粪便,分别怎么处理?尿液的处理相对简单一些,因为它主要是水分与一些废物代谢产物混合形成的,所以只要经过过滤就差不多能完成处理过程了。
NASA对这项处理工艺进行了精细化研发,现在科学家们可以将尿液通过几个过滤步骤后回收到洁净饮用水中,大大提高资源利用效率实现环保理念循环利用的美好目标。
但粪便的处理则没那么简单。
你想想,我们吃进去啥呢?
食物消化吸收后破碎被排出体外的大部分是没有营养价值食物渣滓,还包含有大量细菌与其他微生物。
这些东西共生在一起,最终形成了粪便这玩意儿。
粪便的组成成分复杂且无法分离,所以不能简单通过过滤来完成处理过程,而应该选择其他方法,比如压缩或者燃烧。
压缩法是通过将粪便压缩成小块固体来减少占用空间,同时减少细菌滋生几率,这种方法比较安全简单,但是仍然需要一定空间存放回收后的固体粪便块。
燃烧法是通过高温使粪便燃烧蒸发掉,这种方法完全消灭了粪便占用空间问题,但是却产生了废气以及有毒气体等副产品需要后续处理流程,因此对于技术要求较高且容易行不通。
这两种方法各有优缺点,但是在航天任务中都是非常挑战性的事情,需要科学分配好资源与技术才能完成任务目标。