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NASA将价值1.5亿马桶送上天,背后是一部辛酸"太空屎"

发布时间:2020-10-11 12:30

  据世界厕所组织统计,人的一生约有3年时间花在厕所里度过,此刻或许你就在马桶上看着这篇文章。

  你可能也曾在便秘时吐槽地心引力太小了,可你是否想过身处零重力的太空中的宇航员。

  在太空中上厕所一直困扰无数的宇航员,因为稍有不慎就会出现宇宙「飞翔」。

  为了提升宇航员的如厕体验,最近NASA将一个价值2300万美元(约合1.5亿)的太空马桶送上国际空间站。

  毫无疑问,这是史上最贵的一个马桶。

  价值1.5亿的太空马桶,到底贵在哪?

  NASA这款新的太空马桶研发了6年之久,全称是通用废物管理系统(UWMS),重45公斤,高71厘米,比目前空间站使用的厕所体积缩小了65%,重量减轻了40%,可以集成到不同航天器的生命支持中。

  在零重力的太空中,人的大肠也处于失重状态,因此无论怎么用力也无法像地球一样排泄,只能通过强力气流将粪便和尿液从体内抽出,并保存在特定的容器中,UWMS的气流则由是一款3D打印的钛合金双风扇分离器产生。

  比起老式的太空马桶,UWMS还新增了一个新功能,那就是在打开马桶盖的同时自动启动气流,这能控制气味扩散。

  别小看这个功能,因为在太空不能像地球一样靠空气流动自然驱散厕所气味,因此那些异味就凝固在空气中,NASA宇航员JasonHutt对这种气味印象深刻:

  同时UWMS也更符合人体工程学的设计,而钛合金材料大大提升了马桶的耐腐蚀性和耐用性,以节省更多清理和维护的时间,让宇航员能将更多精力放在科研探索等任务中。

  据NASA高级探测系统后勤项目经理MelissaMcKinley介绍,新款太空马桶另一大特点是对女性宇航员更加友好,可以坐在马桶上排便的同时,利用特殊形状的漏斗和软管吸尿,而老款马桶只能分开进行。

  此外UWMS还配备了另一项黑科技,那就是尿液净化功能,可以将宇航员排出的尿液回收进行过滤净化处理,重新变回可饮用的纯净水。

  据悉UWMS的尿液净化功能是通过尿素生物反应器电化学系统(UBE)实现的,它可以高效地将尿液中尿素转化为为氨,再将氨分解成水和能量。

  NASA尿液处理工程师JenniferPruitt认为这样处理得到的纯净水比地球上任何水都干净。

  NASA宇航员JessicaMeir表示,目前空间站已经可以回收90%包括尿液和汗液在内的水性液体,试图在空间站中模拟地球自然中的水循环。

  在远离地球的太空中,水的循环利用是宇航员生存的关键。

  一来运输成本高昂,国际空间站每年需要补给的2200升饮用水,就要花费高达2200万美元,而空间站用于储存饮用水的空间也有限。

  另外如果人类要离开近地轨道探索更远的星际空间,物资补给的难度也会进一步加大。UWMS的设计目标就是在人类前往火星之前达到98%的液体回收率,而国际空间站是目前唯一可以验证这套系统的测试地点。

  NASA之所以不惜花费2300万美元来研发一款太空马桶,除了为了未来的星际探索做准备,估计也是受够了俄罗斯那个时不时故障的厕所。

  2007年NASA曾花费1900万从俄罗斯订购了一款太空马桶,并表示这比自己研发更划算,没想到却成了很多宇航员的的噩梦。

  从尿裤子到黑科技马桶,一部辛酸的“太空屎”

  快给我一张手纸,这里有一坨屎飘在空中。

  这一幕发生在「阿波罗10号」一次的一次载人航天任务中,指令长ThomasP.Stafford面对着突如其来的「飞翔」,不得不发出求助。

  早年的航天飞船中并没有配备厕所,而当时纸尿裤也还没发明出来。宇航员只能用一个形似安全套的尿袋来方便。

  那女性宇航员怎么办?不需要考虑这个问题,那时只有男性宇航员。

  但这种方式也并不保险,1961年艾伦·谢泼德(AlanShepherd)成为美国第一位进入太空的宇航员,但他同时也创下了另一项尴尬的记录。

  当谢泼德在即将发射的火箭中等待时,突然尿意袭来,便向指挥中心申请在宇航服内解决,上级在经过两个小时讨论后终于予以批准,这让谢泼德成为了第一位在航天器中尿裤子的宇航员。

  不过如果宇航员要「开大」就没办法了,只能在发射前灌肠,在飞船进食时选择低渣食物来避免排便,做过大肠镜检查的朋友对此应该不陌生。

  直到阿波罗计划后,宇航员才有了专门用户排便的粪便收集袋,又被称为「阿波罗袋子」,这是一个可以粘在屁股上袋子,每次方便后还要放入杀菌剂并捏碎。

  由于航天飞船空间有限,当时宇航员的排泄物不会留在飞船上。尿液会从航天飞机的左舷直接排出去,并迅速结成冰晶。阿波罗9号的宇航员RussellSchweickart曾表示:

  在阿波罗登月时,为了减轻飞船返航时的重量,宇航员直接将用过的「阿波罗袋子」扔在了月球,前不久美国宣布重启登月计划,其中一项任务就是将留在月球上的96袋粪便带回来。

  到了80年代,被称为「太空服之父」的华裔工程师唐鑫源研发出一种强力吸水性的材料,用这种材料制成的太空纸尿裤,可以吸水1400毫升,让宇航员执行10小时任务,大大解决了宇航员的方便问题。

  深知这种太空纸尿裤强大吸水能力的宇航员莎玛丽·诺瓦,甚至穿上它连续驱车12个小时、跨越1440公里追杀横刀夺爱的情敌。

  后来这种材料也被广泛应用到民用领域,人们今天能用上纸尿裤,都得感谢唐鑫源。

  目前国际空间站上共有两个厕所,分别位于俄罗斯和美国的两个舱室内,都是采用气流吸出排泄物,通过旋转扇叶将固体废物分散在容器中,比起过去已经有很大进步。

  不过在太空如厕依旧不容易,因为太空马桶的开口只有我们日常使用的四分之一,要瞄准并不容易。

  因此空间站专门在马桶旁安装了一个模拟马桶供宇航员练习,这个模拟马桶开口内置了一个摄像头,坐上去后能通过旁边的显示器观察你是否对准。

  方便之后,宇航员还要拿一块镜子照照后面,看看是否还有不应该出现的东西遗留在身后,这画面想想都有点滑稽。

  这些都不算什么,当厕所在太空中出现故障才是令人绝望的。此前空间站的两个厕所曾多次出现故障。按照宇航员PeggyWhitson的说法,有时候她甚至要用手抓住漂浮在空中的粪便。

  当太空马桶失灵,带来的不只是卫生问题,甚至会威胁到宇航员的健康。NASA科学家就曾在空间站厕所中发现对抗生素具有高耐药性的细菌菌株,它们有可能会进化成致病细菌,导致宇航员患病。

  为了设计出更好的太空马桶,今年6月NASA还启动了一项「月球厕所挑战赛」的活动。面向全球征集「月球厕所」的设计方案,用于2024年的登月计划。

  NASA要求这个「月球厕所」必须满足多项设计要求,比如同时在微重力和月球重力环境下正常运作、兼容男性和女性使用者、可同时排尿和排便等。

  再过几年,宇航员们可能又将迎来一个体验更好、造价更高的新款太空马桶了。

  从地球到太空,科技产品中的“性别偏见”无处不在

  值得注意的是,无论是已经送往空间站的UWMS,还是面向公众征集的「月球厕所」,都在强调需要满足女性宇航员的使用要求。

  这可以说是一大进步,同时也反映出过去航天设备以男性为中心设计的问题。

  就以目前空间站的厕所来说,即便体验已经提升不少,但女性宇航员排尿时对准漏斗的难度还是比男性要大一些。

  无独有偶,原定去年3月进行的首次全女性太空行走被迫取消,原因居然是没有合适女性宇航员的宇航服尺寸,后来NASA才发布了非固定尺寸,男女都能合身的新款宇航服。

  早年美国将女性排除在宇航员候选人之外,原因是怀疑女性在太空中来月经时会失血过多,后来被证明这个问题并不存在。

  就像《天堂花:女太空人的故事》作者在书中指出的,女性在航天领域一直面临万有引力和世俗偏见的双重挑战。

  所幸随着社会观念的转变,这样的性别偏见也正在改变。

  在搭载中国首位女航天员的神舟九号上,就为刘洋修改了舱内航天服的设计,针对女性手型制作了更适合女性航天员使用的手套。

  除了在太空,这种产品设计中的「性别偏见」,在地球上依旧随处可见。

  比如汽车安全带的设计就没怎么考虑女性。据统计,在近10年的美国机动车事故中,女性受轻伤的可能性要比男性高71%,受重伤的可能性比男性高47%,死亡率比男性高21%。

  这是因为汽车碰撞测试中采用的人体模型大多是以男性的平均身材作为标准。

  而《中国汽车技术研究中心中国新车评价规程》中对汽车正面碰撞的要求,也是在驾驶座和副驾驶座放置男性假人,女性假人在默认的测试场景中只充当后排乘客。

  医疗领域也这样不乏「重男轻女」的产品设计。

  法国医疗科技公司Carmat生产的人造心脏设计之初就是以男性的身材为标准,因此这个关乎人命的产品适用于86%的男性,却仅适配约20%的女性。

  而在今年疫情期间,不少女性医护人员不得不穿着尽管是最小号,却依然过大的防护服工作,大大增加了暴露感染的风险。

  虽然性别平等的话题在网络上时常会陷入无休止的争吵中,但在大量科技产品已经成为我们器官延伸的今天,消除产品中的性别偏见,让每个人都平等体验科技带来的便利,依旧是一件有价值的事。

  都说设计以人为本,本就不应该有男女之分。

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