貢 水

太空如廁不簡(jiǎn)單

眾所周知，太空無(wú)小事。人類已經(jīng)攻克了太空探索中的無(wú)數(shù)技術(shù)難題，但是像如廁這種在地球上輕而易舉的事情，到了天上就成為一大難題。人類在這個(gè)問題上投入的精力與金錢是難以估算的。

航天員在國(guó)際空間站使用的坐便器就耗資巨大。這個(gè)吸塵器狀的抽吸系統(tǒng)，成本高達(dá)1 900萬(wàn)美元，如果算上運(yùn)費(fèi)可能達(dá)到2.5億美元。它有直徑10厘米的開口，通過真空作用吸掉固體廢物，能將航天員的尿轉(zhuǎn)化成飲用水，不再像之前廁所系統(tǒng)那樣把小便排向宇宙空間。

“太空便便挑戰(zhàn)賽”宣傳畫

盡管坐便器造價(jià)昂貴，但是用起來(lái)依然不舒適順暢，航天員方便時(shí)身體需要固定在坐便器上，確保沒有糞便逸出。如果想排泄液體廢物，他們就需要使用軟管適配器，通過漏斗狀的裝置排泄。一些液體排泄物會(huì)得到重新利用，對(duì)此，航天員需要克服心理上的因素。

國(guó)際空間站上每天都有垃圾產(chǎn)生。美國(guó)航天員斯科特·凱利在12個(gè)月的軌道飛行中一共產(chǎn)生了82千克糞便。有趣的是，航天員的固體排泄物會(huì)被空間站定期處理，作為垃圾丟入大氣層，形成流星，最終燃燒殆盡。

人們喜歡對(duì)著流星許愿，隨著越來(lái)越多的航天員進(jìn)入太空，那些對(duì)著流星許下惡毒心愿的宵小之人，面對(duì)的很可能是一坨太空糞便。

很多時(shí)候，昂貴的太空廁所并不能及時(shí)使用。航天員在執(zhí)行太空行走任務(wù)或者穿著厚重笨拙的太空服時(shí)，如廁會(huì)極不方便。

此時(shí)，航天員的內(nèi)急問題要靠吸水性強(qiáng)的“太空尿片”解決，然而，尿片雖然非常有效，但只能短時(shí)間使用。如果遇到緊急情況，需要連續(xù)數(shù)日穿著太空服，無(wú)法及時(shí)對(duì)排泄物加以清除，“太空尿片”會(huì)導(dǎo)致航天員皮膚感染，由于糞便長(zhǎng)時(shí)間附著在身體上，甚至?xí)?dǎo)致膿毒癥。

隨著太空旅程越來(lái)越遠(yuǎn)，未來(lái)航天員對(duì)空氣、水、營(yíng)養(yǎng)物和排泄物處理方面實(shí)現(xiàn)自給自足的需求也越來(lái)越突出。

征求方案破難題

2016年10月，為解決太空如廁這個(gè)迫在眉睫的難題，美國(guó)國(guó)家航空航天局與一家基金會(huì)共同發(fā)起“太空便便挑戰(zhàn)賽”，懸賞民間高手，征求設(shè)計(jì)方案。

挑戰(zhàn)賽的說明讓人浮想聯(lián)翩：“在過去，解決這件事的標(biāo)準(zhǔn)方案就是穿尿片。然而這只是一種臨時(shí)的解決辦法。穿尿片的時(shí)間超過一天，就不那么健康，也起不到保護(hù)作用。如果航天員前往更遙遠(yuǎn)的深空，這個(gè)問題可能會(huì)變得更加窘迫?！?/p>

大賽的目的是找到一種安全并且在醫(yī)學(xué)上可行的解決方案，從而讓長(zhǎng)時(shí)間行動(dòng)受限的航天員能夠擺脫自己的排泄物。

專家對(duì)低重力環(huán)境下的獨(dú)特挑戰(zhàn)進(jìn)行了解釋：液體和固體在太空中運(yùn)動(dòng)方式異常。它們會(huì)飄來(lái)飄去，直至附著在物體的表面。

對(duì)于太空服排泄物處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，美國(guó)國(guó)家航空航天局提出了兩個(gè)明確的要求：首先必須是能夠最多收集一名航天員6天排泄物的系統(tǒng)，確保連續(xù)穿著太空服對(duì)身體無(wú)礙。其次考慮到太空中的固體、液體和氣體通常都是飄浮的，太空服排泄物處理系統(tǒng)必須在微重力條件下工作。在太空行走或緊急情況下仍處于加壓狀態(tài)，抵達(dá)安全地點(diǎn)或者返回加壓環(huán)境之前要能夠清理航天員的糞便。

解決內(nèi)急問題的“太空尿片”

獲獎(jiǎng)的太空服排泄物處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

獲獎(jiǎng)方案展奇思

截至2016年12月20日，“太空便便挑戰(zhàn)賽”組委會(huì)共收到來(lái)自全球的5 000多種解決方案。

據(jù)英國(guó)《每日郵報(bào)》的報(bào)道，共有3個(gè)設(shè)計(jì)方案贏得挑戰(zhàn)賽的勝利。

第一名設(shè)計(jì)作品穿戴后的樣子

第一名設(shè)計(jì)作品的整體結(jié)構(gòu)

拔得頭籌的是航空軍醫(yī)和家庭醫(yī)師撒切爾·卡東提出的方案。他的方案主要圍繞一個(gè)位于太空服大腿根的“接入口”展開，利用自己進(jìn)行微創(chuàng)手術(shù)的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)出一種置于太空服大腿根部的小氣塞。這個(gè)“接入口”有兩個(gè)能夠向外打開的瓣膜和一個(gè)小氣閥。通過這個(gè)出口，實(shí)現(xiàn)可充氣“尿片”傳遞，航天員可以更換“尿片”，把排泄物排出太空服外。“我從來(lái)不覺得將排泄物留在太空服內(nèi)是什么好主意，所以就想怎么才能讓排泄物輕而易舉地從太空服中出去?！笨|強(qiáng)調(diào)道，“醫(yī)生能夠通過動(dòng)脈中的導(dǎo)管更換心臟瓣膜，處理一點(diǎn)點(diǎn)大便應(yīng)該沒問題。”

二等獎(jiǎng)被授予由內(nèi)科醫(yī)生、工程師和牙醫(yī)組成的三人設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，他們的“氣動(dòng)太空服廢棄物處置系統(tǒng)”方案能夠推動(dòng)排泄物離開航天員，轉(zhuǎn)移到太空服的不同部位。團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人若澤·岡薩雷斯說：“氣體通過航天員被動(dòng)或主動(dòng)挪動(dòng)身體產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)將排泄物轉(zhuǎn)移到太空服的不同部位?！?/p>

第三個(gè)被看好的方案出自產(chǎn)品設(shè)計(jì)師雨果·謝利之手?！拔抑塾谠诤教旆?nèi)對(duì)排泄物進(jìn)行儲(chǔ)存和消毒?！彼J(rèn)為，“處理好離皮膚最近幾毫米的問題也很重要?！?/p>

評(píng)委表示，如果把航天員送往火星，這樣的太空服排泄物處理系統(tǒng)將成為一種非常必要的預(yù)防措施。3個(gè)脫穎而出的設(shè)計(jì)方案各有特色，將這些奇思妙想組合起來(lái)，就能打造適用于太空的“排便”系統(tǒng)，而且相關(guān)技術(shù)在地球上也有用武之地，可以安全有效地清理臥床病人的排泄物，防止感染。

眾人拾柴火焰高，有難題向民眾取經(jīng)，的確是個(gè)聰明的舉措。