●—? 前 言 ?—●
你有没有想过,宇航员在太空中是如何上厕所的?
如果没有处理排泄物的方法,宇航员的排泄物又该怎么处理?
难道让它们漂浮在宇宙中吗?
●—? 不可忽视的“排泄”问题 ?—●
我们习以为常的如厕方式在太空中却行不通。
想象一下,在失重的环境下,排泄物会像雪花一样四处飘散,这不仅会给航天员带来极大的困扰,还会对太空舱的设备和环境造成污染,甚至危及航天员的健康。
与地面厕所依靠重力进行排泄物收集和处理不同,太空厕所需要一套复杂的系统来应对失重带来的挑战。
这就好比在地面上清理垃圾和处理生化垃圾的区别,前者相对简单,后者则需要更精细的处理流程。
地面上的厕所,依靠重力将排泄物顺着管道输送到污水处理系统,但在太空中,没有重力帮忙,一切都会漂浮起来。
早期太空飞行任务中,宇航员只能使用简陋的收集装置,操作复杂且容易造成污染。
为了解决这个问题,科学家们绞尽脑汁,设计出了各种各样的太空厕所,从最初的简易收集袋到如今的高科技马桶,每一次迭代都凝聚着人类智慧的结晶。
在太空中,航天员产生的排泄物主要包括流体废物和固体废物,流体废物主要指尿液和汗液,而固体废物则包括粪便和脱落的皮屑等。
这些排泄物的产生量与航天员的饮食、生活习惯以及太空环境等因素密切相关。
每名航天员每天都会产生大概2升到3升的尿液,这个数量看着挺多,但其实普通人一天也需要这样,因为大家要不断得到喝水。
如果航天员不喝水,自然不会产生这么多尿液,但航天员就算不吃饭,每周也会产生粪便,虽然排泄量相对较少,可也大约在400斤左右。
这是因为粪便是食物消化后的残渣,航天员在太空中尽管不会像在地面上那样频繁进食,却也会消化排泄。
而这些“日产垃圾”的处理,就成了太空生活中一个不容忽视的问题。
如果不妥善处理,它们不仅会占用宝贵的存储空间,还会滋生细菌,对航天员的健康构成威胁。
因此,太空排泄物处理技术的重要性不言而喻。
●—? 太空“变废为宝” ?—●
在太空中,水资源极其宝贵,而且将水运送到太空的成本非常高,每公斤淡水,运输成本都是几十万元。
所以为了解决这个问题,科学家们开发了“尿液处理回用技术”,直接将尿液转化为饮用水,实现了资源的循环利用。
尿液处理的过程大致如下:首先航天员使用特制的太空马桶收集尿液,然后尿液被输送到水处理装置,经过过滤、净化、消毒等多道工序,去除其中的杂质和细菌。
最后处理后的水质达到饮用水标准,可以供航天员饮用。
这种“尿液变水”的技术听起来可能让人难以接受,但实际上,经过高科技处理后的水比我们日常饮用的自来水还要干净。
尿液的主要成分是水,只是其中含有一些人体的代谢物,导致异味和颜色,通过过滤和消毒,这些杂质会被去除,剩下的就是纯净的水。
在太空中,每一滴水都弥足珍贵,将水从地球运送到太空站的成本极其高昂,因此尽可能地减少对地面水资源的依赖至关重要。
尿液处理回用技术正是解决了这一难题,将原本需要废弃的尿液转化为宝贵的饮用水资源,大大降低了太空探索的成本,也为未来更长期的太空任务提供了保障。
与尿液不同,粪便的处理更加复杂,如果放任不管,粪便会占用宝贵的存储空间,还会滋生细菌,对航天员的健康造成威胁,因此必须对粪便进行妥善处理。
在国际空间站上,航天员使用特制的承压罐来处理粪便,首先粪便会被收集到承压罐中,然后进行压缩处理,去除大部分水分。
剩下的固体部分则会被进一步压缩,并加入防腐剂,以防止细菌滋生。
处理后的粪便并不会被带回地球,而是被储存在货运飞船中,每个月,航天员都需要检查这些储存的粪便,以确保没有泄漏或其他问题。
最后装载着粪便的货运飞船会脱离空间站,进入大气层燃烧殆尽,完成其最终的“宇宙之旅”。
●—? 人类“垃圾”的科学意义 ?—●
虽然粪便通常被视为废物,但在太空中,它却有着重要的科学价值。
粪便样本中包含着丰富的人体微生物数据和新陈代谢数据,这些数据可以帮助科学家们了解航天员在太空环境中的生理变化,为未来的太空探索提供重要的参考。
例如,通过分析粪便样本中的肠道菌群比例和排泄密度等指标,科学家们可以研究太空环境对人体消化系统的影响,并制定相应的营养方案和健康管理措施。
此外粪便样本还可以用于研究太空辐射对人体基因的影响,以及其他与太空适应性相关的课题。
随着太空探索的不断深入,粪便处理技术也在不断发展。
未来,科学家们希望能够将粪便转化为植物肥料,用于太空种植,从而实现资源的循环利用,并降低对地面补给的依赖。
此外粪便处理技术还可以与其他生命支持系统相结合,构建更加完善的太空生态循环系统,为人类在其他星球上建立永久性基地提供技术支持。
●—? 太空生活:与地面生活的对比 ?—●
太空生活与地面生活有着天壤之别,其中一个显著的差异就是个人卫生清洁的挑战,在失重的环境下,洗澡、刷牙、洗头等日常活动都变得异常困难。
例如,在地面上,我们可以轻松地淋浴或泡澡,但在太空中,由于水的表面张力,水滴会漂浮在空中,无法像在地面上那样流淌。
因此,航天员只能使用免洗浴液和湿毛巾擦拭身体。
洗头则需要使用特殊的免冲洗头罩,先用含有洗发液的头罩清洁头发,再用含有清水的头罩冲洗,最后用干燥的头罩擦干。
为了应对太空生活中的各种挑战,科学家们开发了各种各样的创新技术,其中太空厕所的设计尤为引人注目。
太空厕所采用特殊的吸附式设计,以防止排泄物在失重的环境下四处飘散,此外男女航天员使用的太空厕所也有所不同,以更好地适应各自的生理结构。
小便收集装置的设计也经过了精心的考虑,可以将尿液收集起来,用于尿液处理回用系统。
太空排泄物处理技术的进步,不仅提升了航天员在太空的生活质量,也为未来人类在其他星球上建立永久性基地奠定了基础。
随着技术的不断发展,我们有望在月球、火星等星球上建造人类栖息地,实现更长久的太空探索。
从最初的简易收集袋到如今的高科技马桶,太空排泄物处理技术的演变,见证了人类对太空探索的不断努力。
每一个看似微不足道的进步,都凝聚着无数科学家的智慧和汗水,也展现了人类对未知世界的好奇心和探索精神。
太空探索的道路充满挑战,但人类从未停止前进的步伐。未来,我们将继续挑战极限,探索宇宙的奥秘,为人类的未来开拓更广阔的空间。
澎湃新闻:2022-08-31解密:中国空间站如何将太空垃圾分类处理?
央视网:2010年1月7日 航天员在太空中如何上厕所与洗澡
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