航天员在空间站里排泄物最后怎么解决?

天上可不比地上,上厕可以说是一件大事!女性宇航员更难,还要面临生理周期的问题!

本次我国神舟12号的三位宇航员,需要在空间站呆上三个月的时间,但是太空没有重力,那他们是如何上厕所的呢?宇航员的排泄物又是如何处理?

这段时间最受国人瞩目的,恐怕就是我国的航天员首次进入了自己的空间站,神舟12号载人飞船跟天和核心舱成功实现对接,6月17日18时48分,三名航天员聂海胜,刘伯明,汤洪波,依次进入了天和核心舱,这标志着我们中国人第一次进入了自己的空间站,同时也受到了全世界的关注,在许多国家也备受好评,接着下来航天员,需要在空间站进行为期三个月的任务

那么长的时间,那你想过他们是如何上厕所的?排泄物最终又是如何处理的吗?

既然要在太空呆三个月,这就带来了比以前更加复杂的个人卫生问题,俗话说人有三急,宇航员也逃不过这个问题,但是太空环境复杂,不受地球的引力,在没有重力的情况下,是很难方便的

人每天吃进去的食物就要排泄出来,大的通常每天都要进行一次,小的可能五六次,甚至更多,除此之外,他们的头发胡须也会不停的生长,特别是女性航天员,还要面临特殊的生理周期

不过我们也不要太担心,这些问题专家早就想到解决的办法了,还有能够成为一名宇航员,那可是万中无一的

飞天之前他们都要经过严格专业的训练,体质也比我们普通人好太多了,在地面时就要进行真空的模拟

所以他们在太空基本上不会出现头晕目眩的情况,但是很多问题设计师都要综合考虑,比如他们如何吃饭,剩下的残渣如何处理,怎么洗澡怎么上厕所?上厕所产生的排泄物,最终该怎么处置,总之有很多问题都需要解决

所以载人航天是有很大的挑战性,不是每个国家都能够完成的使命

太空马桶可以回收再利用

人的生理废物是最难处理的,一开始是用一根管子进行排泄,然后再把尿液收集起来,或者直接把这些废弃的液体包括洗澡水排放到太空,但这会给飞船造成一定的危害性,这些液体排放出去,气温降低,就会依附在灰尘的太阳板上,时间久了就会降低电池板的发电效率

水资源对于宇航员来说是非常金贵的,现在设计出来的太空马桶价格高达2000万美元,这可不是简单的马桶,不但可以方便,还可以回收再利用,如果是用瓶子的话,因为没有重力,尿液也不会乖乖的跑进瓶子去,搞不好还会反弹出来

刚开始宇航员在飞船上上厕所,就是一个难题,美国专家就发明了一种高分子吸水材料制成的尿不湿,可以在紧急情况下解决宇航员的尴尬问题

通用废物管理系统

专业人士把太空马桶称为通用废物管理系统,可不是一套简单的设备,可以有效的回收水资源,净化过的水资源,甚至比地球上的饮用水还要干净,可以直接饮用,因为往飞船上运送水资源会要付出很高的花费

除了小便,大便的水分也是可以回收的,因为大便含有70%的水分,通过太空马桶回收出来一样可以饮用

WSS回收系统

这一套太空废物回收系统英文缩写wss,这是责任航天器,环保的重要组成部分,这套系统是从长期飞行的飞行器应用到空间站上的,其实这套系统还分为俄罗斯体系和美国体系

根据相关资料显示,这一套环保系统对生理周期的女性航天员是非常有利的,我们中国是采用了俄罗斯的体系,俄罗斯则是采取的和平号空间站长期的飞行技术,沿用到了国际空间站上

回收系统分为再利用和遗弃

其实并不是所有的废物都能够完全回收,还会产生一些毫无用处的残渣,通常需要回收的就是水分了,除了尿液还可以回收汗液,汗水蒸发到空气中,利用空调系统让他们冷却凝固下来!然后再想办法回收就可以饮用了,汗水的回收要比尿液简单

小便首先需要排进太空马桶里,然后再利用这一套回收系统进行回收,国际空间站采取水循环系统设备,把汗水跟小便注入其中,然后利用电能,采用蒸馏法,就把水分提取出来了,有的人可能觉得怪怪的,喝不下去,其实这根本是可以饮用的,完全达标,而且太空可不比地球,资源非常稀缺

这一套设备能够提取小便当中97%的水分,剩下的垃圾就会扔进大气层,剩下那些3%的水分还是有用处的,可以溶解代谢的废物,净化不掉的残渣废物,就用密封袋密封起来,太空在地球的大气层之外,所以没有重力,永远只能用湿纸巾来清洁个人卫生,三个月当中就会产生大量废弃的湿纸巾,也会把它用塑料袋密封起来

写在最后:空间站后面接着一艘飞行器,是给空间站进行补给的,等到补给消耗差不多了,就把垃圾放进去,最后它脱离空间站,向大气层飞行,在与大气层摩擦时,外壳就会燃烧,最终废弃的垃圾也随之烧毁,但也有部分可能落到地球,不过基本不会砸到人的生活区!




一位在空间站待了665天的女宇航员,接受采访时,坦言了这样的尴尬:一切都值得怀念,除了“上厕所”这件事。

太空一直处于失重的状态,只要轻松一跳,就能飞出去老远,一滴水也可以悬浮在半空中。

因此可以想象,在太空中上厕所,没有重力的情况下,是一件多么“令人头疼”的事情。

生活中,我们每天都会至少上一次厕所,但太空中的失重环境和我们生活的环境大相径庭,所以宇航员在飞行之前,必须要培训“上厕所”的基本技巧。

那么,在空间站生活的宇航员们,他们是怎么上厕所的?又是怎么处理这些排泄物的呢?今天,我们就来聊聊这个话题。

太空空间站的厕所一般只有几平方米,到了厕所之后,为了防止在“放松”的时候飞离坐便器,先要用专门的设备,把自己的脚和身体保持稳固,双手握住把手,保持臀部和马桶密封性良好。

只有在这样的保障下,才能尽可能减少漂浮在空气中的“东西”。

01:一开始的“小号”和“大号”是分开式的。

“小号”的时候,他们会使用一个小型的漏斗,圆锥形的,一头连接着软管,其实它就是一个空气泵,在打开空气泵的时候,就产生的负压气流,使空气和尿液一起往里流动。

  • 因为小便的漏斗比较小,要做到滴水不漏,使用前还需要检查再检查,一旦散发到空气中,那么尿液可是会悬浮在空中,这就需要定时清理,不然的话会污染整个空间站。

“大号”的时候,他们会使用一个比较小的坐便器,下面有一个固体的收容塑料薄膜,通过抽真空的方式把排泄物密封在密封袋里。

  • 其实,马桶抽气原因跟小便类似,也是由空气泵产生一定的负压,使其定向运动,不然的话“便便”就不会被吸入进马桶之内。

02:空间站里,“如厕”的重要性

1961年,一位叫艾伦谢波德的宇航员在执行飞行任务时,虽然只有短短15分钟的飞行计划,但发射中心当时出现了一些意外。

整个发射推迟了3个小时,在即将点火升入太空中的时候,还创造了另一项的尴尬纪录。

原因是这位宇航员突然尿意袭来,于是向指挥中心多次申请:能否直接在太空服裤子里尿尿。

就是因为这个尴尬的请求,地面控制中心的讨论组进行了多次讨论,最后批准了他的请求,因为宇航服里面有各种线路和电子设备,他也成为历史上第一位在宇航服里尿裤子的人。

也正是因为这个原因,人们意识到了宇航员在飞行中“如厕”的重要性。

1965年“双子座”飞船需要在太空中飞行14天,那时的做法,尿液直接排出船外,大便用塑料袋手工装起来,加入特殊的消毒液存放进仓库里。

这也给当时的两位宇航员留下太多的麻烦,外界的低温让尿管连接不畅,导致尿液回流;大便袋破裂,有些固体甚至漂浮在飞船内。

当他们返回地球,接受采访询问什么感受时,他们的回答是:你有没有试过,在厕所待上一周的滋味?

刚开始飞入太空的时候,由于航天的技术落后,宇航员的排泄物,肯定是不会都留在飞船上,因为飞船不仅要承受所有物体的重量,除此之外还要带一些检测的样本返回地球。

  • 所以,尿液是通过航天飞机的特殊位置直接排出去,外太空的空气又很冷,会迅速成为冰晶。
  • 虽然这样的“天女散花”很好看,但对飞船来说,可能会造成无法挽救的损失。

2001年“和平号空间站”退役时,外部的太阳能电池板全是被“尿液”和“洗澡水”结成的冰层包裹,不仅影响了发电效果,冰块的相互撞击还给电池造成了一定的损伤。

有一位工程师发明了一种超强力的吸水性产品,这种材料一开始就是为太空宇航员制造的纸尿裤,可以让宇航员在10个小时之内不用脱去宇航服,自行解决“方便”问题。

  • 现在,人们生活中的纸尿裤,最早的鼻祖就是起源于航空飞行员的这种纸尿裤。

当然,也有人会好奇,万一上厕所的时候,马桶出现故障该怎么办?

国外还真有这种情况发生,当时出现了多次的故障,马桶的失灵带来的不仅是整个航天仓的卫生问题,还威胁到了宇航员的健康。

后来返回地球的宇航员直言不讳:曾经用手抓过漂浮在半空的便便。

杨利伟是我国飞向太空的第一人,当时由于条件的限制,不能脱掉宇航服,所以只能使用类似尿不湿的装置来解决小便问题,这也跟飞行时间短(21小时23分)有很大的关系。

谈到这个问题,杨利伟曾经这样说,要尽量少饮水,多做运动,让自己出点汗,减少这方面的需要。

到了神舟9号的时候,条件比杨利伟出征时,又要好很多,已经有了方便宇航员“大号”的马桶,同样也是利用失重的原理进行设计:用一个简单的装置,把人体排出的固体废物收集起来,再利用抽气体的方式把排泄物吸走,随后干燥储存。

等返回地球的时候,再连同其他废物一块儿排到大气层中,通过大气层的摩擦,以燃烧的方式烧掉,同时它也可能化为我们看到的一颗美丽的流星。

03:空间站的“废水”会重复循环利用

因为宇宙空间站里的饮用水非常珍贵的,一次性又不能带足够的水上去,所以科学家给出的方案就是循环再利用。

  • 不要惊讶,其中就包括宇航员的尿液。循环方式:尿液通过蒸馏系统和水循环变成了再次可以饮用的纯净水。

很多人好奇,宇航员在空间站,能不能洗澡?其实可以的,但他们只能“简单”的洗澡,跟我们泡澡还是有很大的区别。

刚开始只能用湿毛巾擦洗,后来空间站建立后,有了洗澡的条件,操作原理上,跟上厕所是一样的,把脚固定在特种设备的底部,用一个圆柱形的“浴桶”把自己套起来,然后用加压水进行擦洗。

不过,这些水不会自动流入排水系统,需要使用特殊的“吸尘器”原理把水吸走,而且这种废水不能浪费,需要循环利用。

  • 其实,很多航天员并不喜欢这样的“淋浴”,因为淋浴的时候还要戴上专门的“口鼻罩”用于呼吸,不然很容易被悬浮的水给呛到,同时淋浴系统不仅结构复杂,而且需要消耗很多的能量。

大多数的宇航员还是习惯使用“湿海绵”擦洗清洁的方法,这样更加方便灵活。

04:说说空间站的其他

①对于长时间生活在空间站的宇航员,他们不光要定期洗澡,还需要更换脏衣服,太空中是没办法洗衣服的,只能用包装袋抽空储存起来。

返回地球的时候,跟固体排泄物一起排出飞船,在大气层中,通过摩擦大气产生的高温直接燃烧掉。

②此外,在太空放P也要非常小心,P的主要成分是“甲烷和氢气”,都可以燃烧,所以,不仅有爆炸的风险,还会有反推力把自己弹飞,很多宇航员都会去卫生间解决排放问题。

③2000年左右,国际空间站(ISS)设计了一个“抽气马桶”,虽然比此前先进不少,但清洁起来,以及气味无法彻底清除的问题,使用起来比较麻烦。

  • 后来,NASA为了解决空间站被宇航员抱怨又臭又陈旧的马桶,从2014年就开始研发一款新型马桶,耗资2300万美元,主体结构材料是完全通过3D打印的钛合金,体积小,重量很轻。

这样的新马桶不仅男宇航员使用方便多了,就算给女宇航员用也会方便很多,通常情况下女宇航员是大便小便一起进行。

马桶盖一打开就会开始负气压工作,并目还承担了尿液的净化提炼工序。

是不是有点像高压锅?

④在外太空航天员喝的水主要来自三种:飞船自带水源、其他飞船进行补给水源,燃料电池的燃烧产生的水以及其他生活废水的循环水。

因为飞机自带的水和燃料产生的水非常有限,所以国际空间站喝的水,大多是回收的再生水,目前这种循环再生水回收利用率达到90%以上。

05:我国的航天梦

2021年6月17日18:48航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利进入了天河核心仓,开始了为期三个月的入驻,并进行相关的工作。

通过直播介绍,我们知晓了空间站有很多人性化的设计,有生活区,工作区,卫生区,还包括厨房和就餐区。

食谱也是多种多样,每天都不一样,营养保持均衡,宇航员们还带上了苹果,因为苹果保存时间长,新鲜,水分少,吃起来方便等优点。

此次的航天员都是大哥级的人物,他们分别为57岁,55岁,47岁,他们的勇于奉献,激励着我们每一个中国人,向航天员们致敬,你们是不折不扣的大英雄。

相信每位看了直播的朋友,都会热泪盈眶,为祖国自豪,为伟大的航天成就自豪,向兢兢业业的科技工作者们致敬,是他们成就了祖国的航天辉煌。




人类航天事业早期,排泄物会被排到舱外,小便在进入太空后会瞬间冻成冰晶,大便装在袋子里排到太空,或许还会变成“流星”划过地球。阿波罗9号的宇航员拉塞尔·施威卡特(Russell Schweickart)曾经说道:“太空里最美的风景,就是日落时飞船排出的尿液。”

到后来,空间站里航天员(宇航员)的排泄物会被收集起来,脱水后真空包装储存,等货运飞船为空间站运送物资时,这些打包的排泄物就会被装进货运飞船。大部分货运飞船是一次性的,再入大气层时连同装载的垃圾一起被烧毁,通常会控制它在无人区上空烧毁。

在空间站里,水资源非常宝贵,小便会经过过滤、净化等一系列处理后循环利用。

其实,相比于处理排泄物,大多数人对航天员在太空中如何方便更感兴趣。

航天时代早期,任务时间很短,没有考虑在太空中方便的问题,加加林和艾伦·谢泼德都是直接在宇航服里小便的。这俩人都是穿上宇航服,在发射之前突然感到尿急。

▲加加林是顺着宇航服的管子往汽车轮胎上小便。

谢泼德坐在航天器里等待发射,由于等待时间过长,致使他尿意来袭,在经过上级近两个小时的开会讨论后,批准他在宇航服里解决。谢泼德后来接受采访时谈到:“我穿的是棉制裤子,吸收特别好,发射的时候,裤子已经完全干了。”

后来宇航员在太空执行任务的时间延长,必须考虑如厕的问题。

最初,收集小便的装置类似于安全T,男性宇航员专用,末端通过软管将尿液排到舱外。

▲阿波罗计划时出现了大便收集袋,在太空中用这个袋子排便要花一个小时,然后按照指示密封并用手捏,让内置的杀菌剂和大便混合。

1973年出现了太空厕所,宇航员终于在太空里也可以使用马桶,但这种马桶开口非常小,在失重状态下,很难对准。

▲80年代,纸尿裤实现技术飞跃之后,有工程师研发出太空纸尿裤,执行舱外任务时使用,可以吸水1400毫升,男女都可用。我国第一位进入太空的航天员杨利伟就是使用这种纸尿裤,时至今日航天服里仍然有这种装备。

后来太空马桶的功能更加齐全,可以负压抽吸和自动密封。但太空如厕对宇航员来说仍是一项费时费力的挑战。

▲NASA的太空马桶,价值2300万美元。




“快给我张纸巾,有坨屎要从我的眼前飘过了”,“不是我干的,我的不是这个形状”,“也不是我干的,绝对不可能是我的,我的要比这个软”,“上帝啊!它到底是谁的?”

1969年,阿波罗十号执行任务时,发生了一起“粪便失控事件”。在宇航员长达500页的日常对话记录中有这样一段让人忍俊不禁的紧急情况:

“那玩意儿是从哪里冒出来的?快给我张纸巾,有坨屎要从我的眼前飘过了”

“不是我干的,我 的不是这个形状”

“也不是我干的,绝对不可能是我的,我的要比这个软。”

“上帝啊!它到底是谁的?”

这段对话看似离谱,但却是在航天发射任务的时候真实发生过的。

这情不自禁地让我们联想到中国航天史上一个伟大的历史性时刻——2021年6月17日18时48分,三名航天员聂海胜,刘伯明,汤洪波搭乘神州12号载人飞船飞上太空,成功与中国空间站对接,并进入天和核心舱。


这是中国空间站建成后的第一次载人飞行,按照计划三名航天员要在空间站待三个多月,完成多项任务。

中国的空间站足足有110立方米,相当于一个宽敞的三居室,罗列了120种航天食品的就餐区,可以为他们提供充足的能量。

卫生区的包裹式淋浴间则能够最大程度地解决个人卫生问题,宇航员可以躺在专用的睡袋里实现睡觉,自由空间站里还配有WIFI,能够让他们在星辰环绕的夜晚和家人分享自己在太空上的生活。

那么在没有重力的情况下,他们是如何上厕所的呢?宇航员在空间站生活的时候,产生的排泄物又是怎样处理的?

今天我们就来聊一下人类航天英雄在太空的排泄史。

人类载人航天发展的不同时期,航天员的排泄物处理方式是不同的。

1、早期的航天员执行任务的时间短,是怎样处理排泄物的?

早期的航天器因为执行任务的时间较短,通常是不会设置厕所的,也没有任何的接收排泄物的装置。

让我们来看看人类的首次载人航天任务,1961年4月12日前苏联的“东方一号”的任务时间只有1小时48分钟,而当时的航天员尤里·加加林成为第一个进入外层空间的人,亦是第一个进入地球轨道的人。

当他步入发射舱的时候突发尿意,无法返回遥远的洗手间解决,为了不耽误发射,他选择顺着航天服的管子尿在了汽车轮胎上。


1961年5月5日,同时期的美国“水星计划中”,最长的任务时间有34小时19分钟49秒。在发射之前,为了防止航天员需要排泄,他只能吃一些低渣食物,以减少在任务中排泄的可能性。

即便是这样,美国宇航员阿兰·谢泼德由于等候发射的时间太长,还是遇到了尿急的情况,无奈之下只好直接尿在了宇航服里面。

不难看出在人类探索宇宙的早期,航天员根本就没有接收排泄物的装置,更不要说处理排泄物了。只能靠憋着,初期的航天员真的是太难了。


2、航天员执行任务的时间增长,甚至后来在太空行走的时期

随着航天员执行任务的时间逐渐增长,人们发现只靠憋着并不能解决问题,于是就开始着手研发太空厕所。NASA为了解决宇航员的排尿问题,为航天器中配备接收装置——尿袋。

这个装置看起来十分简陋,由于当时还没有女性航天员,这种尿袋装置对男性的生理结构设计需要对准冰冷的金属口使用。

随着人类在太空行走,这种尿袋的实用性就显得不强了,航天尿布就应运而生。所以航天员所穿着的尿布实质上就是吸收能力较强的纸尿裤,被称为最大吸收量服装。

美国华裔航天先驱唐鑫源老先生研究的超级吸水材料——聚丙烯酸钠,这种材料可以吸收其本身质量300倍的蒸馏水,可以在八到十小时更换一次。



这也是至今为止最常用,技术最成熟,性价比最高的航天接收排泄物的材料,我国的神州11宇航员景海鹏在接受采访时也直言过:他们在太空中依然要使用纸尿裤,他们称之为尿收集装置

下图是一张从月球上传回来的照片中,图片中左下角一个白色的袋子格外引人注目。极有可能是盛满了人类新鲜排泄物的纸尿裤。

据说阿波罗登月项目在月球上留下了96个这样的尿袋,不出意料的话,直到现在都还在。

3、空间站建成后,人类开始在太空长时间生活。

人类有了空间站以后,在空间站中人类的排泄物处理方式就会变得不一样了,大小便的处理方式不一样。

小便和汗液回收净化以后再利用

空间站中的尿液会循环使用,毕竟尿液中有90%以上都是水。在空间站生活水稀缺资源,是非常重要的,因此将尿液回收再处理利用产生的水肯定会比从地球上运输要环保省钱得多。

空间站中的尿液收集器由一个漏斗,一根软管和一个真空管组成,使用起来很容易。小便只需要将漏斗和软管紧紧地贴在皮肤上,这样就不会有东西漏出来。排泄出来的尿液会进入一个先进的回收系统。

在地球上的实验室中,它的运行效率大约在85%左右,而在国际空间站的运行轨道上只有75%。这是由于在太空中,宇航员们的身体中的钙会从骨骼中吸出,再排到尿液中。

这些钙质会在尿液的处理过程中发生化学反应,生成硫酸钙。这种大颗粒的固体物质会堵住这个系统,甚至让它停止工作。

根据美国航空航天局的估计,平均每位宇航员在长达一年的任务中需要喝下730升回收自尿液和汗液净化后产生的水。

空间站中最不好处理的大便

比起排尿,在太空中最不方便的还是排便。初期人类在执行长时间太空任务时,由于粪便的形态和状态不稳定,伴随着臭气和细菌,还不能回收利用,只能和尿液分别收集。

阿波罗采用塑料粪便收集袋,在袋口处设有粘合剂,宇航员在排便时会将袋口粘在自己的臀部,袋内装有纸套干,湿纸巾和杀菌漆。所有废物统一封装后,从袋外挤碎。杀菌剂与粪便混合,全过程手动操作,使用难度很高。不过毕竟只是第一代产品,仅仅解决了基础的生理需求。

因此宇航员纷纷抱怨在太空上厕所是整个任务最大的挑战。每次脱穿航天服异常麻烦不说,上厕所耗费时间个把小时也是家常便饭。

臭味和细菌还会污染本就狭小的舱里空间,通常需要仓员定时排队上厕所,其他人还要远远躲开。

俄罗斯和平号空间站采用了坐便器的造型,在收集带的基础上增加了抽吸和自密封装置,以保证使用时排泄物不会在袋内随意漂浮,使用完毕后可以自动密封,最后放入可以与真空环境连通的专用储物箱内干燥储存。

收集带既可以带回地面处理,也可以在返回时直接抛入大气进行焚毁,节约运载飞船的载荷。

NASA和FAS后来设计的太空厕所堪称奢华,新的太空厕所配有多个固定扣和固定带,一个多层内胆,多组风机,尿液分流器,粪便干燥压缩器,臭气和细菌过滤器等设备。

使用时,风机向内胆中输送高速空气流,完成固液分离,液体处理后可重复利用,固体则被气流切割后进入收集内胆。使用结束后,固体废物通过真空干燥失活压缩后保存。

在返回的时候进入大气层,跟大气层摩擦燃烧时会把这些排泄物的容器一起烧掉,顺便里面的排泄物也会一起焚烧干净。


太空马桶

太空厕所出现故障

尽管已经改进了许多,但仍有许多宇航员非常不适应。在地球上,我们习惯于直径约为30到40厘米的马桶座椅,但在太空中,宇航员必须面对宽约十厘米的洞排便,这个地方简直就是空间站的禁忌之地。后续的太空厕所设计也变得越来越人性化,马桶形状更加贴合舒适。

由于女宇航员的增加,太空厕所还加装了保护隐私的帘子,各项系统的运行也变得更加稳固。

设备故障在空间站中可是要命的存在。1981年,NASA哥伦比亚号航天飞机在执行首飞任务,由于航天员的臀型不同,马桶不能完全贴合。

因为真空干燥会产生细微粉末,碰巧系统出现了故障,一些粉尘进入舱内空间吸附在各种湿润物体的表面,像实验设备,食物,航天员的皮肤,眼睛,口腔等,航天飞机内瞬间变成了粪尘暴,那个场面真实。。。。。

航天员都认为在太空排便是最难的任务

据说国际空间站制造和安装太空马桶的成本高达2.5亿美元,住在空间站上时,你可以在这么昂贵的厕所里排便,但是当你在外太空工作时,情况就会变得不一样。

美国女宇航员佩吉·惠特森在国际空间站上共度过了665天,是美国在太空中时间最长的宇航员。她在一次采访中说:“我喜欢太空生活,最难的不是抵抗失重感,而是解决生理问题,太空中的排便实在太难了。

写在最后:告诉大家一个小细节,2013年在米国上映的《地心引力》中有一个细节女主角登上了中国的天宫一号试图驾驶中国飞船返回地球,结果发现操作平台满屏都是中文,这样曾经出现在科幻电影中的情节如今已经不在科幻了。

咱们中国的空间站天河核心舱上的操作系统和所有参数全部都是中文,以后别的国家航天员想要上中国的空间站,必须要努力学好中文。

据报道目前欧洲分别有来自德国、法国、和意大利的三名航天员正在紧锣密鼓地学习中文了,期待未来与我们的航天员进行合作。

总的来说:太空生活并不如我们想象中那么有趣,排便可能就是其中最大的挑战。相信随着科学技术的发展,这些问题都将得到科学的解决。

宇航员们都是有着奉献精神的勇士,可以说是冒着生命危险在为国家科研工作奋斗,希望我国的三位宇航员顺利开展科研工作且平安回家。




俗话说:人有三急,生活在外太空的宇航员也不例外,也要上厕所的,但是在微重力环境下上厕所是十分困难的,排泄物一旦离开身体就不受控制了,万一系统发生泄漏,哪出现的画面简直不敢想象,带着这些疑问,我们今天就来详细解答一下宇航员在外太空是怎么上厕所,怎么生活的。

宇航员在空间站里排泄物最后怎么解决?

一般而言,在空间站进行小便相对容易,在失重的环境下宇航员进行小便时,吸力系统会将尿液吸入小便池内,然后用密封袋封存,过滤一周后会重新成为饮用水,但是咱们的空间站早在神州13发射之前就已经往空间站运送了大量的物资和水资源,完全不用担心这个问题。相对来说大便就比较困难了,在这之前宇航员需要先将自己固定在马桶上,然后用一个约10厘米的厕孔将排泄物吸到密封袋中进行脱水处理,就目前的科学技术而言还不能达到固态排泄物过滤后再食用的手段,所以固态排泄物会和各种垃圾一同抛出去,使其坠入大气层燃烧自毁。当然,排泄的难易程度也会根据在太空滞留的时间长短而定,滞留时间短的一般则有纸尿裤来代替。

我们的空间站由那几部分组成


我国的空间站由天和核心舱,问天实验舱,梦天实验舱组成,其中天和核心舱又可细分为节点舱,资源舱,生活控制舱。节点舱的主要作用是用来对接神州13号载人飞船,资源舱的主要作用是为整个核心舱提供3个月所需的能源保障,以及对位货运飞船,生活舱则运来存放物资,供宇航员休息,生活的场所。据悉,我们宇航员将在空间站展开为期3个月的工作与生活,预计未来会以3个人为一个乘组进行长期实验,按时轮换,在轮换交接期间最多可容纳6名宇航员一同工作生活,交接完成之后,前一乘组的宇航员将搭载载人飞船返回地球。

我国的空间站有那些物资,宇航员每天吃什么?

俗话说:兵马未动粮草先行,早在聂海胜,汤洪波,刘伯明三位宇航员出征之前,天宫2号已经装载运抵空间站实施了对接,这次物资运送除了宇航员必要的生活物资以外,还包括了舱外航天服,平台设备等攻击160包货物,200多件物资,总计可达6.8吨。除了这些生活物资和实验设备之外,让宇航员吃好,吃饱也是科学家们格外重视的问题,根据中国载人航天工程航天员系统总设计师黄伟芬的介绍:我们的航天员不仅能随时吃到热乎的饭菜,而且饭菜的种类繁多,食谱都是根据一个星期来配比的,重读率极低,120多种食品可供航天员自主选择,我们的黄伟芬总设计师也是骄傲的表示。我们给航天员配备的食品也许不是所有国家航天员里最好的,但我们的确实很好。

怎么能保证宇航员吃上热乎的饭菜呢?

为了保证宇航员能吃上热乎的饭菜,我们在空间站配备了太空厨房,空间站的设备可谓一应俱全,我们的空间站上配有微波炉,宇航员可以随时吃到自己喜欢的食品,相对于之前吃加水复原的脱水食品以及幸福的太多。

读到这里也许很多人会有疑问,在这么密封的环境中烹调食物,如何把产生的气味与烟雾排放出去呢?宇航员不会被呛到吗?其实,这个无需担心,为了解决这个问题我们的科研人员专门研发了特殊的转化器,它能把气味和烟雾转化的一干二净,这样既能保证空间站里的环境不受污染,又能叫宇航员吃上丰盛的食品。

我想,在未来的空间站里还会配备一个洗衣机,洗衣机是用一个囊带把衣服和水装起来,使两者在失重的状态下搅拌在一起,洗衣机的中间没有齿轮,依靠囊袋外面的洗涤器转动,在摩擦力的带动下带动衣服和水旋转。衣服洗完后,洗涤器外部的离心机筐旋转,在离心力的作用下甩出。当然,用过的水还要净化回收,方便下次使用。同时,为了保证宇航员有一个舒适的水面环境,空间站里生活区和工作区都是用专业的设备区分开的,这样在设备工作时发出的声音也不会影响宇航员休息。科学技术是第一生产力,万里长征我们只迈开了一小步,而我们的目标是征服万里星程。




目前我国有三名宇航员在我国的空间站上执行任务,而且要呆三个月时间,三个月时间对于地上人来说没有什么,但是在太空中三个月,如何解决吃喝拉撒将是一个大问题。

这里面估计大家比较关心的是宇航员在太空中如何解决大小便的问题,如何如厕以及排泄物怎么处理等等。

针对这些问题之前我也挺好奇的,所以特地去找了一些资料,根据我查找的资料来看,人类在太空探索过程当中,对于如厕问题大概经历了几个阶段。

第一阶段、尿裤子。

人类早在上世纪六十年代就开始探索太空,但当时因为技术受限,所以根本没有很好的办法解决宇航员的生理问题。

当时只能靠宇航员的意志力来控制,比如在执行太空任务之前尽量少食,从而减少尿意。

但即便航天员个人控制得再好,也难免会出现一些特殊情况,比如在发射的时候,如果等待的时间过长,有些航天员可能就憋不住了,这时候就有可能尿裤子里面。

比如1961年,前苏联宇航员尤里·加加林在即将步入发射舱时突然感到尿急,不知怎么回事他很快就憋不住了,只好顺着太空服的管子向外排尿。

同年,美国首位宇航员阿兰·谢巴德由于等候发射时间过长也遭遇尿急问题,最后经过地面指挥官两个小时的讨论之后直接允许他尿在航天服里。谢泼德后来接受采访时谈到:“我穿的是棉制裤子,吸收特别好,发射的时候,裤子已经完全干了。”

第二阶段、使用收集袋。

随着人类探索太空时间越来越长,宇航员需要承受的时间越来越久,这时候光靠憋是憋不住的,所以有人就发明了一种新的解决办法,就是用一个袋子粘在航天员的屁股上。

这个袋子里面会放入一种特殊的抗菌材料,宇航员拉完之后需要手动摇匀,然后捏碎。

对于这个收集袋,宇航员在返回地球的时候会带回来,然后做特殊的处理。


第三阶段、使用尿不湿。

随着人类太空探索活动越来越频繁,如何解决航天员的生理问题,也引起了各国的重视,为此各国科学家也花了很大的力气去解决这个问题。

到了上世纪80年代,随着人类技术和材料技术的不断进步,一名美籍华人科学家发明了太空“尿不湿”。他对太空服务进行改造,在太空服中加入了高分子吸收体,发明了能吸水1400毫升的纸尿片,这时候航天员就不用像以前那样被尿急困扰了,直接尿到尿不湿上就可以。

第四阶段、使用太空马桶。

在1998年之前,人类并没有空间站,基本上都是每个国家航天员自己坐着航天器在天上飞行,而且时间不会太长,这时候尿不湿等一些常规应急手段能够应付过来。

但是从1998年之后,人类开始建立了空间站,直到2010年国际空间站全面投入使用,有很多航天员以及科学家常驻在空间站当中,这时候如何解决他们的大小便问题,就成为了一个头等大事。

为了解决这个问题,很多国家也投入了大量的科研力量进行研究,后来终于有人研究出了太空马桶。


太空马桶能够将宇航员的尿液和固体排泄物分开存放,其中,尿液被一个专门的装备回收后制成可以饮用的水,其回收效率高达80%,而固体排泄物则被回收集中存放,等待下一次货运补给任务返回时连同返回舱烧毁在地球大气层中。

但最初的太空马桶并不友好,使用并不太方便,因为它的开口很小,在失重的状态下很难对准,所以偶尔也会发生片片飘到空中的情形。

为了提高太空马桶使用的准确性,空间站还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。

第五阶段、使用排泄物循环系统。

尽管太空马桶解决了航天员的排泄问题,但也难免会出现一些意外情况,比如2008年,国际空间站俄罗斯舱段马桶出现故障;2009年,国际空间站美国舱段的马桶也出现了故障,十三名航天员不得不排队去航天飞机上厕所。

为了彻底解决这个问题,美国投入了几千万美元对太空马桶进行研发,历时6年时间终于研究出了更先进的太空排泄物回收系统。


这个系统全称是通用废物管理系统(UWMS),它重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。

这个回收系统不仅让航天员方便的时候更加友好,而且它有很强的净化功能,宇航员排出的尿液可以90%以上回收利用,此外,宇航员在太空中产生的汗液也可以回收利用。


这个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,而且这个水非常干净,甚至比地球上的水还干净,可以直接饮用。

这个净化系统在2020年被送到国际空间站。

看完国际空间站的排泄物回收问题,我们再来看一下我国空间站的排泄物是怎么处理的。

我国空间站排泄物回收系统跟国际空间站排泄物回收系统大同小异,我国的空间站由天和核心舱,问天实验舱,梦天实验舱组成,其中天和核心舱又可细分为节点舱,资源舱,生活控制舱。

生活舱用来存放物资,供宇航员休息,生活的场所,这里面也配备了比较先进的马桶。

这个太空马桶由513所研究,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,能够使排泄物克服微重力影响完成收集,并实现对大便排泄物的抽真空封装存储等后处理流程,解决了排泄物细菌滋生和长期贮存的难题,提高了宇航员在轨的生活品质。

未来随着我国航天事业的不断推进,我相信我国空间站的太空马桶也会越来越先进的。




史上最不堪回首的太空往事,发生在1981年哥伦比亚号航天飞机上。太空马桶堵了,航天员们坚强地套上了大便收集袋。然而,在返程途中,报废厕所中的排泄物还是不小心泄漏出来,如天女散花般喷涌而出,在舱内到处漂浮,场面极为不适!

“太空厕所”进化史

太空如厕

可能我们每个人都有一个航天梦,但是对于航天员来说,在太空中上厕所却是一件极为麻烦的事情,一直困扰了他们几十年。

  • 憋着

人类最早的航天器里面没有厕所,并不是科研人员没有考虑到这一点,而是当时的技术条件有限,根本做不到这一点。

既然客观条件受限,那么就只能充分发挥人的主观能动性。航天员在执行太空任务期间有了如厕的意念,就只能强行憋着。

好在,当时的航天员在太空中停留的时间比较短暂,一般都在几个小时到十几个小时之内,比如前苏联东方1号宇宙飞船的任务时间只有不到两个小时。

但是也有任务时间比较长的,比如同期美国的水星计划,最长的一次太空任务时间超过三十四个小时。发射之前,美国航天员只能被迫进食“低渣食物”,以最大限度地减少便意。

加加林

戏剧性的是,执行任务时间最短的东方1号航天员倒是先出了问题。1961年,人类飞天第一人、前苏联宇航员尤里·加加林在即将步入发射舱时突然感到尿急,不知怎么回事他很快就憋不住了,只好顺着太空服的管子向外排尿。

同年,美国首位宇航员阿兰·谢巴德由于等候发射时间过长也遭遇尿急问题,地面指挥官直接命令他尿在航天服里。

看来,想要通过“憋着”来一劳永逸地解决太空如厕问题,那是相当不靠谱。毕竟,人有三急嘛!

  • “尿不湿”

太空“尿不湿”

在NASA后面的双子星计划和阿波罗计划中,科学家设计了一种叫做condom-like punch的装备来收集和保存尿液,但是这玩意儿可以说相当原始。对于固体排泄物,科学家设计了可封口的塑料收集袋,袋口有粘合剂供航天员粘住自己的臀部;袋内还装有指套、干/湿纸巾和杀菌剂。

但是这也只是权宜之计。航天员如厕体验非常差,甚至有人直接抱怨:“在太空中上厕所是整个任务最大的挑战!”

二十世纪八十年代,一名在美华人科学家发明的太空“尿不湿”横空出世。他改进了太空服,在太空服中加入了高分子吸收体,发明了能吸水一千四百毫升的纸尿片,尿急问题才不再是困扰宇航员的难题。

  • 太空马桶

太空马桶

再后来,随着科学技术的进步,科学家终于为航天员设计出了一款堪称“黑科技”的太空马桶,以期彻底解决航天员太空如厕问题。

然而事与愿违。2008年,国际空间站俄罗斯舱段马桶出现故障。2009年,国际空间站美国舱段的马桶也出现了故障,十三名航天员不得不排队去航天飞机上厕所。

NASA新型太空马桶

2020年10月,NASA通过天鹅座货运飞船为国际空间站送去了一个新马桶。这个新型太空马桶造价2300万美元、历时六年研制而成,堪称史上最贵马桶!

这个全新的太空马桶确实物有所值,它配有多个固定扣/带、一个多层内胆、多组风机、尿液分流器、干燥压缩器、臭气和细菌过滤器等设备。

航天员的排泄物最后都去哪儿了

航天员的太空如厕问题解决了,那么他们的排泄物是怎么处理的,最后都到哪儿去了呢?

对于液体排泄物,科学家给出的解决方案是循环再利用。太空用水是一件代价高昂的事情,往空间站中运送水源的成本是一个天文数字,所以在空间站中的航天员会充分利用每一滴水。航天员在空间站洗澡绝对是一件奢侈的事情,与其说是在洗澡,不如说是在“给猫咪舔一舔”。他们的衣服也不能洗,穿脏了直接扔掉。所以,对于液体排泄物,也是本着物尽其用的原则,一般是通过特殊的设备进行过滤和消毒处理,然后再作为航天员的饮用水,或者用于加工食品。据了解,俄罗斯航天员过去一年在国际空间站使用尿液回收实验系统,制取了超过171升还原水,用于加工食物和饮品。

太空马桶测试

对于固体排泄物,科学家给出的解决方案是干燥压缩保存然后再扔掉。航天员的固体排泄物会通过真空干燥设备进行干燥和压缩处理,然后封存在特制的密封袋子里。当货运飞船来送货时,航天员就会把这些封存的固体排泄物和其他垃圾一起装上货运飞船。目前的货运飞船通常都是一次性的(可重复货运飞船也在研究当中),当它返回到大气层时,就会在可控的情况下焚毁,装上飞船的排泄物也将被大火吞噬,化为灰烬。

流星划过

所以,当你在夜空中看到一颗美丽的流星划过,先不要急着许愿,那也许只是一团……

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“今天的咖啡就是明天的咖啡!”

这句话出自一位美国宇航员之口!

由于水很重,而且很占空间,所以在空间站中回收含水的液体比从地球上带干净的水上去会更好,我想你已经猜到那位宇航员说的话是什么意思了。

人在太空中是在一个失重的环境下生活的,这导致我们生活中一些最简单的事情,在那里可能变得异常困难,甚至连吃喝拉撒都是挑战。

在地球上,无论我们用的是一个简单的农村厕所,还是一个花哨的镀金马桶,重力都会把我们的排泄物往下拉,从而远离我们。

对于宇航员来说,没有重力则意味着任何松散的水滴都可能从马桶中漂浮出来,这不利于宇航员的健康,也不利于空间站内的敏感设备。

图注:国际空间站的霉菌

国际空间站就因为服役时间比较长,现在里面已经充斥着各种霉菌,所以保持空间站的卫生是非常重要的,特别是上厕所这件事。

那么,宇航员们到底要如何上厕所呢?

真空抽气马桶

1961年,艾伦·谢泼德成为第一个进入太空的美国人,他的行程应该很短,所以没有尿尿和便便的计划。

但是,在谢泼德一切准备就绪,做在火箭上等待发射的时候,因为各种原因火箭发射推迟了三个多小时。

最后,谢泼德咨询过是否可以暂时离开火箭去尿尿,但为了避免浪费更多的时间,他没有得到允许,而任务控制中心给他的建议是可以安全地在他的太空服里小便。

所以,第一个进入太空的美国人实际上是直接尿在宇航服里的。

之后,由美国、俄罗斯为首建造的国际空间站是有一个厕所的,但是最初也只是为男性设计的,对女性来说很难使用,因为必须站着尿尿。

如果是便便,宇航员必须把大腿固定在小马桶上,并在他们的臀部和马桶座圈之间保持紧密的密封,不然漏出一点的话会乱飘可不好处理。

这种马桶对于每个宇航员来说都是噩梦,甚至有宇航员表示太空中的一切都是值得回忆的,除了上厕所。

所以,2018年,美国宇航局花费2300万美元为国际空间站建造了一个新的、经过改进的厕所——真空抽取厕所,基本解决零重力上厕所的问题。

它由两部分组成:一根末端带有漏斗的软管用于小便,以及一个凸起的马桶座圈用于排便,我们中国空间站的厕所和这种是类似的。

尿尿时,宇航员可以坐着或站着,然后把漏斗和软管紧紧地贴在皮肤上,这样就不会有东西漏出了。

便便时和地球上是差不多的,提起马桶盖子,然后坐在马桶座上。但是这个马桶的盖子只要打开就会开始抽气,以防止东西飘走,同时控制臭味。

另外,从网传的图片上看,空间站的马桶比我们家里小很多,这个很明显是为了保证气密性而设计的。

如何处理宇航员排泄物?

我们现在可以来解释下开头那句话是什么意思了。

在空间站中,水的重要性是不言而喻的,而尿液中90%以上是水,所以实际上宇航员的尿液是被收集起来转化成干净的水重复使用的,当然处理过后它很干净。

就像我们前面说的水很重、很占空间,送1公斤水上太空的成本差不多就要5万美元,在空间站中重复利用这些水很关键。

便便的处理就比较简单了,除了一些会带回去研究之外,大多时候,宇航员的便便,以及厕所里的垃圾会被大气层烧掉

粪便被真空吸进垃圾袋,然后放进密封容器。另外,宇航员们还会把卫生纸、湿巾和手套等等也一并放进去。

然后这些一个个密封的容器会被装载进一艘货运飞船中,而货运飞船一般都是单程票,为空间站送完物资后最终会坠毁在大气层中。

所以,如果你看到一颗流星,不要急着许愿,那可能只是装载着空间站宇航员排泄物的货运飞船而已。




这个要看时间长短了,如果只是一二十个小时的太空遨游,那就简单很多,在上去前会进行灌汤清肠,这样可以避免短时间内产生大便的出现,对于小便这种可以穿戴尿不湿进行解决,这种只适用于短时间的旅行,杨利伟上太空基本上就是这样的情况的。

而现在技术先进了很多,到太空当中也不会快去快回,一般都会在太空当中待上一段时间,所以必须要解决太空上面排泄的问题,毕竟在太空失重环境下,很多东西跟地面的就完全不一样了,不能按照地球上面的来进行,所以会进行一些特殊的改进,专门用于太空排泄处理用。

太空中的排泄其实都是有负压抽气来进行的,也就是说如果没有负压设备来应对,结果就会气味扩散以及排泄物漂浮在空中,想象一下就知道是什么场面,所以通过专门的设备进行,通过负压抽气方式把排泄物抽进特殊的处理容器当中,然后再进行下一步的处理。

大便的处理方式就是,抽到储存器当中进行消毒杀菌处理,然后在经过一系列的做法,把排泄物储存起来打包带回地球处理,不可以抛弃在太空当中,所以一般都是放在一个地方,在返回的时候进入大气层,跟大气层摩擦燃烧时会把这些排泄物的容器一起烧掉,顺便里面的排泄物也会一起焚烧干净。

对于尿液的处理跟大便不一样,大便会打包带回处理,而尿液会收集后进行发酵后,再进行蒸馏处理后,变成纯净的水回收使用,而不能使用的部分会放到跟大便一起的容器里面,到时候回地球的时候一起在大气层焚烧处理干净,不会留在太空当中的。

主要是现在的这些排泄物的器具,都是分开的,也全部都是进行了特殊的改造,完全是应对太空失重环境下使用的,这些都包含了现代科学技术的结合体,看起来简单其实是非常复杂的东西,这些其实并不是什么不好意思的,对于太空科学探索,人类的生理各方面的问题都要考虑进去解决,所以这些并不需要我们去担心,科学家早就有办法解决了。




在杨利伟英雄上天的时候是尿不湿,现在有带负压的厕所,航天员方便后直接打包存起来(不是开玩笑,有点恶心是不是),按一定量抛出空间站坠入大气烧毁。

以上内容是我们国家第二次双人上天后看专场纪录片专家解说,绝对真实有效

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页面更新:2024-04-22

标签:排泄物   航天员   大气层   尿液   宇航员   空间站   美国   飞船   大便   马桶   航天   太空   厕所   人类   时间   科技   空间

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