這是一部關於太空廁所的屎書

實不相瞞,最近菊長上火便秘了,非常痛苦,蹲在茅坑上非常的賣力,絞盡腦汁,所有掌握的姿勢都用上了(自我觀察式、禪雅塔式、求日式慎用等等),到最後只蹦出一個屁,唉~心累!都怪地心引力太弱了以後可能要造台阿姆斯特朗回旋加速阿姆斯特朗離心機才能滿足菊長的需求。

圖:快說說你們都會哪一種

既然說到了重力,就不得不想到宇航員,在地上如廁都已經這麼困難,那他們在太空呢?他們的拉屎姿勢也許比在地球上豐富得多:

好羨慕啊

好想做宇航員

好想到宇宙飛「翔」啊

知道你們小時候也想過走進浩瀚的宇宙

廣闊的太空

漂浮在空中

凝望我們居住的藍色星球

抑或是拿地球當自拍的背景

宇航員確實是能更舒展了,可屎也更加無拘無束。人體內的腸子在失重狀態下處於漂浮狀態,內臟不能像在地球上一樣從容地工作,排便動力不足,在太空中排泄可是一項極具挑戰的活動。再加上失重大環境,如何捕捉它們也成了一個大學問。

它們才不會乖乖從你的菊花里鑽出來,再乖乖地精準落入水中。

英國宇航員蒂姆·皮克剛剛從國際空間站返回地球3天,仍在適應期的他吐槽說:「當你剛返回地球時,重新感受重力的過程特別糟糕,但幾種情況例外……比如上廁所時,重力就變成你的朋友了,這是我們宇航員都盼望的事情。

所以宇航員究竟是如何在太空上廁所的?且聽我慢慢道來。

圖:關於拉屎你們有什麼想說的嗎?

事情要從蘇聯的太空第一人尤里·加加林說起,1961年4月12日他乘車前往發射台,由於路途遙遠,在登上發射架前尿意爆發,最後只好通過宇航服的管道尿在了汽車輪胎上。

後來,加加林被載入了史冊,在發射前尿輪胎成為了蘇聯宇航員的祈福之舉。

圖:宇航員加加林

無獨有偶,美國的首位宇航員艾倫·謝潑德也倍受排泄的煩惱,在加加林升空不到一個月後,他背負著美利堅的榮譽,進入了太空艙,結果因為技術原因導致了發射推遲。

謝潑德也被迫在艙內等待,終於漫長的寂靜中迎來了新意,謝潑德被尿意包圍,他急忙請示指揮部,經過高層領導的激烈研討,最終決定冒險讓謝潑德多拿一個頭銜。謝潑德眼裡飽含著淚水成為了美國第一位進入太空世界第一位尿褲子宇航員

圖:艾倫·謝潑德

看完這兩個小故事有的同學會發問了,尿尿這麼簡單的事還不好解決?穿上紙尿褲就好了啊!

說起來是很輕巧,實際上大吸力紙尿褲直到八十年代才被發明出來,所以在沒有紙尿褲的年代,宇航員還要靠一些神奇的裝備才能解決尿尿的問題。

condom-like punch,套套式「果汁包」,使用方式請參照避孕套使用說明書,簡單粗暴,因為當時還沒有女宇航員,所以也不存在性別歧視問題。

圖:condom-like punch尿液收集袋

小便算是解決了,那大便呢?不是我刻意避開拉屎的問題,實際上,早期的太空任務時間都比較短暫,鮮有超過24小時的,宇航員只要在飛船發射前熟練地灌腸,升天后只進食低渣食物就能夠完美地避開屎意的侵襲。

這個粗暴的方法很管用,我國的航空領域裡程碑神舟五號,雖然已經是二十一世紀,但因為任務時間短,同樣沒有給楊利偉準備任何排便的設施。

圖:楊利偉

直到阿波羅計劃,終於出現了糞便收集袋,為了防止氣味和細菌的擴散,袋口採用了可粘貼設計,保證與外界隔絕,也不知道過程中放屁會是何種景象。排便成功之後還要放入殺菌劑並手動捏碎混合,畫風清奇。

圖:阿波羅計劃使用的糞便收集袋

至於收集後的糞便當然不會用來珍藏,阿波羅計劃的宇航員們也想到了一個好去處——月球

「兒子,你看月亮美不美啊,那上面可是有爸爸拉過的屎呢...」

各種收集袋的設計一直延續到了八十年代,卻因為一個中國人而改變了——唐鑫源

圖:唐鑫源博士

唐鑫源本是江蘇省無錫人士,早年赴美專攻化學、紡織染整工程。初次回國任中國紡織工學院副院長。1949年,他再度出國,到美國威斯康新大學研究高分子化學。發明了耐高溫有機纖維耐超高溫無機纖維,以及宇航員的福音(也是媽媽們的福音)超強尿不濕

這種超強尿不濕使用了高分子材料作為吸水劑,吸水力驚人,攝水量少的話一條撐上一天都不成問題,是居家旅行殺人越貨必備良品。

2007年,美國女宇航員麗莎瑪麗·諾瓦克為了謀殺情敵科琳希普曼,開車千里追殺,從休斯頓到佛羅里達州奧蘭多,路程達1400多公里。

為了期間不停歇,她穿上這種太空超強紙尿褲,可吸收儲存1400毫升液體,嗯,一公里一毫升。

圖:麗莎瑪麗·諾瓦克

如今,不僅宇航服內備有這種超強紙尿褲,供航天員在起飛、降落,艙外活動等緊急情況使用。市面上所售的多數的嬰兒尿不濕都拜唐鑫源所賜,可以說是技術下放最成功的例子之一,同樣成功的還有脫水蔬菜和氣墊鞋。

圖:右為紙尿褲

隨著空間站的出現,宇航員在太空上吃的是越來越好,品種是越來越多,排便的需求再也不能夠輕視,那種黏在屁股上的收集袋是時候淘汰了,馬桶開始進入宇航員的生活當中。

先來看看兩大航天拉屎巨頭製造的太空馬桶吧。

圖:俄羅斯太空廁所馬桶,這把手形狀...

圖:美國太空廁所馬桶

別看這外表和地球上的馬桶差別不大,裡面可是結構複雜,曾經被美國視作最高國家機密!

實際上,俄羅斯的太空拉屎技術比美國強多了,美國還曾向老冤家俄羅斯以每個1900萬美元的價格進口太空馬桶,極其昂貴,但美國卻說這比自己研發要划算得太多了,重新研發可能要花費上億美元。

圖:太空馬桶基本結構

太空廁所由四個基本部分組成:排泄物真空管、真空室、廢料儲存室和固體廢物收集袋。

廢物真空管有兩部分,一號是排便容器,大部分都是固定住的,某些太空馬桶設計成手攜式,由長約1米的長膠管連接真空室,容器裝置抽風機提供吸力。二號小便收集容器也是由大約1米的膠管連接抽風裝置和真空室。

圖:太空馬桶結構展覽

針對男女宇航員的生理特徵,小便容器稍有不同,男性版本是一個圓形漏斗;而女性版本是橢圓形漏斗,漏斗邊緣又會小孔,目的是讓空氣流動,防止過度吸入,保護宇航員。

真空室是一個大約1英尺深,直徑6英尺的圓柱氣缸,連接著抽風機,邊緣裝有可拆卸的廢物收集袋,然後尿液會注入到廢料收集室儲存起來。

宇航員完成排泄後,排泄物要經過曲折的道路,多重處理才能處理和利用。

在沒有重量的環境下,固體和液體的收集是利用空氣流動進行的,為了不浪費,這些用來抽吸排泄物的空氣會經過空氣過濾裝置,預先過濾控制氣味,清除細菌。通過真空壓縮,讓固體廢物體積達到最小,密封包裝,最後由宇航員順手帶走。

而尿液則會預先做細菌處理,然後經過廢液凈化裝置處理得到飲用水,美國航天局尿液處理工程師Jennifer Pruitt認為處理得到的純凈水比地球上任何水都乾淨

尿液中大約95%是水,其餘的是人體需要排出的廢物,這樣一來可以循環利用大量的水資源,節約一筆不菲的成本。

據估計每位宇航員在太空一年時間,會喝下700多升來自尿液過濾得到的飲用水。不知道和蓋茨的糞便回收水比起來,哪個更可口呢?

圖:蓋茨曾投資過一家專門回收馬桶污水的公司

在此之前,早期的太空梭空間有限,多餘的垃圾直接排放到太空中,於是乎尿液排放到太空後,迅速凍成冰晶,當陽光照射冰晶後又迅速升華,是多麼驚人的美麗啊。

阿波羅9號的宇航員Russell Schweickart曾說過,「太空軌道上最美麗的景象……就是日落時的尿液

1986年建成的和平號空間站採用的就是排出式的浴室和廁所,到了2001年退役的時候,空間站的太陽能電池板被洗澡水和尿液包圍,已經損失了40%的效率,有些凍結的尿塊甚至還會高速撞擊損壞太陽能電池板。

雖然有了高端的太空馬桶,但這不意味著在太空上廁所是一件簡單的事。

太空馬桶兩個容器,一號和二號,對應大小便,不能弄混。大小便的時候需要將雙腳固定在腳套上,腰間用坐帶綁好,手緊緊抓住手柄,防止如廁的時候宇航員漂浮。

大便容器中間孔的直徑只有10厘米,因為太大會導緻密封性太差,排泄物可能會逸出,太小則會增加操作難度,工程師一致認為直徑10厘米最佳。

圖:所指為大便容器中央孔

宇航員必須瞄準中央孔,為了訓練宇航員拉屎,美國約翰遜航天中心還設計了攝像系統,航天員如廁時候可以通過監控電視檢查自己是否對準中央孔。對準之後只需要打開真空抽風機,排泄物就會乖乖被帶走。

即便是如此精密的太空器材,2009年7月19日,國際空間站常用廁所還是發生了故障,13名宇航員面臨著急屎沒地拉的窘境。

宇航員嘗試修理,但是不成功,想像一下,宇航員在無重力的空間站通廁所,那畫面,慘不忍睹,13人只能被迫到「奮進」號上使用一個備用廁所,還真的是糞進啊。

所以只能從地球快遞一個馬桶咯?開心!又能聽到地球上熟悉的、粗狂的、帶著期望和不耐煩的語氣:「下來拿快遞!」

然而,即便是現在如此成功的太空廁所技術,使用起來仍然非常困難,需要佔用大量的時間。人類要想在外太空長期生存,首先解決氧氣供給問題,其次是飲用水和吃飯問題;設計更加方便的廁所,提高排泄物的再利用率。

還有宇航員穿上宇航服之後,需要進行多天的太空作業。在宇航服中,宇航員不能接觸自己的身體,就連摳鼻都做不到,所以穿上宇航服後排便是需要迫切解決的問題為了有效解決該問題。

為此美國宇航局面向公眾徵求設計方案,對最佳設計者提供3萬美元獎金。

美國宇航局提出的設計要求是:太空服糞便處理系統在太空行走或緊急情況下仍處於加壓狀態,在他們抵達安全地點或者返回加壓環境之前能夠清理宇航員的糞便。

不知道蹲在廁所看文章的你,對能拉屎的宇航服設計有什麼想法呢?


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