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这是一部关于太空厕所发展的屎书 精选

已有 2355 次阅读 2017-1-9 22:09 |系统分类:科普集锦|关键词:航天航空 宇航员 太空

  实不相瞒,最近菊长上火便秘了,非常痛苦,蹲在茅坑上非常的卖力,绞尽脑汁,所有掌握的姿势都用上了(自我观察式、禅雅塔式、求日式慎用等等),到最后只蹦出一个屁,唉~心累!都怪地心引力太弱了以后可能要造台阿姆斯特朗回旋加速阿姆斯特朗离心机才能满足菊长的需求。

快说说你们都会哪一种

  既然说到了重力,就不得不想到宇航员,在地上如厕都已经这么困难,那他们在太空呢?他们的拉屎姿势也许比在地球上丰富得多:

好羡慕啊

好想做宇航员

好想到宇宙飞“翔”啊

知道你们小时候也想过走进浩瀚的宇宙

广阔的太空

漂浮在空中

凝望我们居住的蓝色星球

抑或是拿地球当自拍的背景

  宇航员确实是能更舒展了,可屎也更加无拘无束。人体内的肠子在失重状态下处于漂浮状态,内脏不能像在地球上一样从容地工作,排便动力不足,在太空中排泄可是一项极具挑战的活动。再加上失重大环境,如何捕捉它们也成了一个大学问。

  它们才不会乖乖从你的菊花里钻出来,再乖乖地精准落入水中。

  英国宇航员蒂姆·皮克刚刚从国际空间站返回地球3天,仍在适应期的他吐槽说:“当你刚返回地球时,重新感受重力的过程特别糟糕,但几种情况例外……比如上厕所时,重力就变成你的朋友了,这是我们宇航员都盼望的事情。

  所以宇航员究竟是如何在太空上厕所的?且听我慢慢道来。

关于拉屎你们有什么想说的吗?

  事情要从苏联的太空第一人尤里·加加林说起,1961年4月12日他乘车前往发射台,由于路途遥远,在登上发射架前尿意爆发,最后只好通过宇航服的管道尿在了汽车轮胎上。

  后来,加加林被载入了史册,在发射前尿轮胎成为了苏联宇航员的祈福之举。

宇航员加加林

  无独有偶,美国的首位宇航员艾伦·谢泼德也倍受排泄的烦恼,在加加林升空不到一个月后,他背负着美利坚的荣誉,进入了太空舱,结果因为技术原因导致了发射推迟。

  谢泼德也被迫在舱内等待,终于漫长的寂静中迎来了新意,谢泼德被尿意包围,他急忙请示指挥部,经过高层领导的激烈研讨,最终决定冒险让谢泼德多拿一个头衔。谢泼德眼里饱含着泪水成为了美国第一位进入太空世界第一位尿裤子宇航员

艾伦·谢泼德

  看完这两个小故事有的同学会发问了,尿尿这么简单的事还不好解决?穿上纸尿裤就好了啊!

  说起来是很轻巧,实际上大吸力纸尿裤直到八十年代才被发明出来,所以在没有纸尿裤的年代,宇航员还要靠一些神奇的装备才能解决尿尿的问题。

  condom-like punch,套套式“果汁包”,使用方式请参照避孕套使用说明书,简单粗暴,因为当时还没有女宇航员,所以也不存在性别歧视问题。

condom-like punch尿液收集袋

  小便算是解决了,那大便呢?不是我刻意避开拉屎的问题,实际上,早期的太空任务时间都比较短暂,鲜有超过24小时的,宇航员只要在飞船发射前熟练地灌肠,升天后只进食低渣食物就能够完美地避开屎意的侵袭。

  这个粗暴的方法很管用,我国的航空领域里程碑神舟五号,虽然已经是二十一世纪,但因为任务时间短,同样没有给杨利伟准备任何排便的设施。

杨利伟

  直到阿波罗计划,终于出现了粪便收集袋,为了防止气味和细菌的扩散,袋口采用了可粘贴设计,保证与外界隔绝,也不知道过程中放屁会是何种景象。排便成功之后还要放入杀菌剂并手动捏碎混合,画风清奇。

阿波罗计划使用的粪便收集袋

  至于收集后的粪便当然不会用来珍藏,阿波罗计划的宇航员们也想到了一个好去处——月球

  “儿子,你看月亮美不美啊,那上面可是有爸爸拉过的屎呢...”

  各种收集袋的设计一直延续到了八十年代,却因为一个中国人而改变了——唐鑫源

唐鑫源博士

  唐鑫源本是江苏省无锡人士,早年赴美专攻化学、纺织染整工程。初次回国任中国纺织工学院副院长。1949年,他再度出国,到美国威斯康新大学研究高分子化学。发明了耐高温有机纤维耐超高温无机纤维,以及宇航员的福音(也是妈妈们的福音)超强尿不湿

  这种超强尿不湿使用了高分子材料作为吸水剂,吸水力惊人,摄水量少的话一条撑上一天都不成问题,是居家旅行杀人越货必备良品。

  2007年,美国女宇航员丽莎玛丽·诺瓦克为了谋杀情敌科琳希普曼,开车千里追杀,从休斯顿到佛罗里达州奥兰多,路程达1400多公里。

  为了期间不停歇,她穿上这种太空超强纸尿裤,可吸收储存1400毫升液体,嗯,一公里一毫升。

丽莎玛丽·诺瓦克

  如今,不仅宇航服内备有这种超强纸尿裤,供航天员在起飞、降落,舱外活动等紧急情况使用。市面上所售的多数的婴儿尿不湿都拜唐鑫源所赐,可以说是技术下放最成功的例子之一,同样成功的还有脱水蔬菜和气垫鞋。

  

图中左边为纸尿裤

  随着空间站的出现,宇航员在太空上吃的是越来越好,品种是越来越多,排便的需求再也不能够轻视,那种黏在屁股上的收集袋是时候淘汰了,马桶开始进入宇航员的生活当中。

  先来看看两大航天拉屎巨头制造的太空马桶吧。

俄罗斯太空厕所马桶,这把手形状...

美国太空厕所马桶

  别看这外表和地球上的马桶差别不大,里面可是结构复杂,曾经被美国视作最高国家机密!

  实际上,俄罗斯的太空拉屎技术比美国强多了,美国还曾向老冤家俄罗斯以每个1900万美元的价格进口太空马桶,极其昂贵,但美国却说这比自己研发要划算得太多了,重新研发可能要花费上亿美元。

太空马桶基本结构

  太空厕所由四个基本部分组成:排泄物真空管、真空室、废料储存室和固体废物收集袋。

  废物真空管有两部分,一号是排便容器,大部分都是固定住的,某些太空马桶设计成手携式,由长约1米的长胶管连接真空室,容器装置抽风机提供吸力。二号小便收集容器也是由大约1米的胶管连接抽风装置和真空室。

太空马桶结构展览

  针对男女宇航员的生理特征,小便容器稍有不同,男性版本是一个圆形漏斗;而女性版本是椭圆形漏斗,漏斗边缘又会小孔,目的是让空气流动,防止过度吸入,保护宇航员。

  真空室是一个大约1英尺深,直径6英尺的圆柱气缸,连接着抽风机,边缘装有可拆卸的废物收集袋,然后尿液会注入到废料收集室储存起来。

  宇航员完成排泄后,排泄物要经过曲折的道路,多重处理才能处理和利用。

  在没有重量的环境下,固体和液体的收集是利用空气流动进行的,为了不浪费,这些用来抽吸排泄物的空气会经过空气过滤装置,预先过滤控制气味,清除细菌。通过真空压缩,让固体废物体积达到最小,密封包装,最后由宇航员顺手带走。

  而尿液则会预先做细菌处理,然后经过废液净化装置处理得到饮用水,美国航天局尿液处理工程师Jennifer Pruitt认为处理得到的纯净水比地球上任何水都干净

  尿液中大约95%是水,其余的是人体需要排出的废物,这样一来可以循环利用大量的水资源,节约一笔不菲的成本。

  据估计每位宇航员在太空一年时间,会喝下700多升来自尿液过滤得到的饮用水。不知道和盖茨的粪便回收水比起来,哪个更可口呢?

盖茨曾投资过一家专门回收马桶污水的公司

  在此之前,早期的航天飞机空间有限,多余的垃圾直接排放到太空中,于是乎尿液排放到太空后,迅速冻成冰晶,当阳光照射冰晶后又迅速升华,是多么惊人的美丽啊。

  阿波罗9号的宇航员Russell Schweickart曾说过,“太空轨道上最美丽的景象……就是日落时的尿液

  1986年建成的和平号空间站采用的就是排出式的浴室和厕所,到了2001年退役的时候,空间站的太阳能电池板被洗澡水和尿液包围,已经损失了40%的效率,有些冻结的尿块甚至还会高速撞击损坏太阳能电池板。

  虽然有了高端的太空马桶,但这不意味着在太空上厕所是一件简单的事。

  太空马桶两个容器,一号和二号,对应大小便,不能弄混。大小便的时候需要将双脚固定在脚套上,腰间用坐带绑好,手紧紧抓住手柄,防止如厕的时候宇航员漂浮。

  大便容器中间孔的直径只有10厘米,因为太大会导致密封性太差,排泄物可能会逸出,太小则会增加操作难度,工程师一致认为直径10厘米最佳。

图中所指为大便容器中央孔

  宇航员必须瞄准中央孔,为了训练宇航员拉屎,美国约翰逊航天中心还设计了摄像系统,航天员如厕时候可以通过监控电视检查自己是否对准中央孔。对准之后只需要打开真空抽风机,排泄物就会乖乖被带走。

  即便是如此精密的太空器材,2009年7月19日,国际空间站常用厕所还是发生了故障,13名宇航员面临着急屎没地拉的窘境。

  宇航员尝试修理,但是不成功,想象一下,宇航员在无重力的空间站通厕所,那画面,惨不忍睹,13人只能被迫到“奋进”号上使用一个备用厕所,还真的是粪进啊。

  所以只能从地球快递一个马桶咯?开心!又能听到地球上熟悉的、粗狂的、带着期望和不耐烦的语气:“下来拿快递!”

  然而,即便是现在如此成功的太空厕所技术,使用起来仍然非常困难,需要占用大量的时间。人类要想在外太空长期生存,首先解决氧气供给问题,其次是饮用水和吃饭问题;设计更加方便的厕所,提高排泄物的再利用率。

  还有宇航员穿上宇航服之后,需要进行多天的太空作业。在宇航服中,宇航员不能接触自己的身体,就连抠鼻都做不到,所以穿上宇航服后排便是需要迫切解决的问题为了有效解决该问题。

  为此美国宇航局面向公众征求设计方案,对最佳设计者提供3万美元奖金。

  美国宇航局提出的设计要求是:太空服粪便处理系统在太空行走或紧急情况下仍处于加压状态,在他们抵达安全地点或者返回加压环境之前能够清理宇航员的粪便。

  不知道蹲在厕所看文章的你,对能拉屎的宇航服设计有什么想法呢?


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