如何方便上太空丨混亂博物館

作為一種典型的重力井底部生物，當人類第一次來到太空的時候，發現不論吃喝拉撒還是洗澡睡覺，這些本來如水流一樣自然的事情，都成了需要開動全部智慧才能解決的問題。而如何解決人類的「水流」問題，也成了一個讓航天英雄們尷尬的話題。

20世紀60年代，除了核武競賽之外，美蘇還展開了太空競賽。其中最為人熟知的，就是載人航天項目。1961年，兩國的運載火箭、太空艙和太空衣甚至太空飲食都研發就位，太空人人選也已挑好，基本上能想到的因素都考慮到了。但似乎還有項「難言之隱」——太空人穿著厚重的太空衣，排洩的生理需求怎麼解決？

1961年4月12日，前蘇聯太空人加加林在登上發射架前萌發尿意，最後只好通過太空衣的管道尿在了汽車輪胎上。早上九點，加加林乘坐飛船繞地飛行，成為第一名成功進入地球軌道的太空人。後來的前蘇聯男性太空人繼承了他的做法，起飛前都會在汽車輪胎上撒尿。加加林解決燃眉之急的行為，演變為一種祈福平安的儀式。

 

三周後的1961年5月5日，美國太空人艾倫·謝潑德（Alan Shepard）就沒有這麼幸運了。

 

由於種種原因，水星-紅石3號飛船不斷推遲發射。謝潑德向指揮中心詢問能否「就地解決」，工作人員擔心尿液會使太空服裡的醫療線路和電子體溫計短路，但事出緊急，在關閉電源之後，工作人員回復道：「在衣服裡面解決吧！（Do it in the suit!）」

在此之後，NASA的科學家為太空人設計了雙層橡膠褲+嵌入式儲液器的服裝，用於尿液收集。次年，NASA又從男性保險套得到靈感，將乳膠套與塑料收集袋相連，製成尿液收集轉移裝置，被稱為UCTA（Urine Collection and Transfer Assembly）。太空人約翰·格倫（John Glenn）就成功使用這種裝置，在太空中待了近5個小時。

 

但這種這種裝置也有它的缺陷。首先是液體洩漏問題。為了貼合不漏尿，需要設計大小不同的套子來適應不同男性的「尺寸」。NASA定義了大中小三種號碼，而男太空人們統統申請使用大號。最終，NASA的專家通過把號碼定為：大號（large）、超大號（gigantic）和巨大號（humongous）。既解決了問題，又滿足了男太空人的虛榮心。

然而，如果太空人沒有尿意，該裝置就顯得有些礙手礙腳。其次，這種裝置只針對男性，顯然對於女性太空人不甚公平。這時，NASA科學家的眼光轉移到了嬰兒紙尿褲上。

 

早在1942年，瑞典人鮑裡斯特爾姆（Pauliström）就發明了簡陋的紙尿褲。二戰結束後，德國人發明了纖維棉紙運用在紙尿褲上，但是吸水性很差。直到1960年，美國寶潔公司改進了這種紙尿褲，將其吸收層換成了無紡布和毛絨漿，才使得紙尿褲具有真正的商業價值。1961年的《時代》周刊將紙尿褲評為20世紀最偉大的100項發明之一。

 

但是，要將紙尿褲用到航天員身上，還有個巨大的困難，那就是吸收量的問題。成人排尿量本來就多於嬰兒，沉重的航天服也沒辦法讓航天員隨時更換紙尿褲。上世紀80年代，美國華裔航天工程師唐鑫源給紙尿褲中植入了吸水性高分子材料和可以單向滲漏的表面包覆。

 

其吸水材料是一種丙烯酸鈉的高聚物。其中不同的組分之間（注釋：丙烯酸，丙烯酸鈉，橋型單體等）互相交聯形成網絡結構。當高聚物接觸到水時，網絡中的鈉離子會趨向於在高聚物網絡和水之間平均分配，以維持離子濃度平衡和滲透壓。當一些鈉離子移動到水中時，它們原本的位置會被水分子替代，形成了一種聚合物網絡、水分子、鈉離子的共存狀態，這使得這種材料可以吸收自身300倍質量的人類正常尿液，極大地增加了紙尿褲的吸收量。從此，NASA推出了「太空人版尿不溼」，名稱為DACT（ Disposable Absorption Containment Trunk）。

DACT穿在身上當然要比UCTA方便很多，而且更重要的是，男女太空人都可以使用。1983年，美國第一次挑戰者號航天飛行中，航天員都戴著這種改良版的紙尿褲。

 

到了1988年，隨著科學家對紙尿褲的不斷改進，更加舒適的最大化吸收裝置MAG取代了DACT。MAG的吸收量更大，一件就可以吸收2升尿液，據說它可以讓航天員發自內心地感到放鬆和寧靜。即便大部分的太空艙和空間站都配備了昂貴而高科技的太空廁所，他們也沒有按照要求僅在發射、出艙和返回時才使用MAG，而是大部分時候都戴著它。

其實，即便沒有MAG紙尿褲那麼專業，我們普通日常使用的尿不溼，也一樣需要考慮吸水與吸尿的差別。尿液中的鹽分可能影響到快速吸水時需要的滲透壓；而長時間使用後，尿素的氣味、細菌的繁殖、甚至側漏等問題都可能讓尿不溼變得不那麼舒適。

人類嬰幼兒顯然比成年人更需要關愛。吸收性差、貼合不好、透氣性差的尿不溼對於家長和孩子都無疑於一場噩夢，輕則弄髒衣物，重則影響健康。

幫寶適拉拉褲，就非常關注吸收層（聚丙烯酸鈉）效率被尿液中鹽分影響的問題。技術研發人員通過鹽水甚至真實的尿液來進行測試，通過一項叫做「鹽水傳導率」的性能來衡量，以保證產品可以充分且均勻地吸收尿液。而要解決不側漏，除了吸水性能，人體工學設計就顯得極為重要。也就是保證貼合，能適應嬰幼兒胖瘦、體型的差異。研發人員根據大量實驗和數據，設計出彈性適當，並高度貼合嬰幼兒身體特徵的拉拉褲造型。就算是飯後吃得大肚腩，也不會因此產生縫隙或脫漏，同時減少彈力不勻帶來的不適感。最後，還要有極好的透氣性才不會導致溼疹等問題。幫寶適拉拉褲在內外表層共設計了10000個可見透氣孔，可以幫助嬰幼兒尿後的溼氣被快速排除，保持乾爽。而且它還設計了三條通道的吸收芯，將吸水顆粒直接均勻列印在吸收層上，顆粒即使在吸水後還能保持位置不變。這樣可以幫助水分均勻分散，材料不易起坨，下墜，更好的形成透氣通道，有效預防尿布疹。小小的尿不溼，裡面的學問並不小。科學技術的功勞，不僅讓高大上的太空人，也讓每一個家庭的寶寶都能感受到內心的放鬆與寧靜。

1、姜長英，唐鑫源博士[J]，航空史研究Research of Aviation History，1999.

2、Parks, L. R. (1981). U.S. Patent No. 4,295,987. Washington, DC: U.S. Patent and Trademark Office.3、Parks, Lawrence R. "Cross-linked sodium polyacrylate absorbent." U.S. Patent No. 4,295,987. 20 Oct. 1981.4、Alexandra Gekas (February 19, 2007). "What's The Deal With The Diapers?". Newsweek. The Newsweek/Daily Beast Company LLC. Retrieved June 11, 2011.5、Jennings, R.; Baker, E. (2000). "Gynecological and reproductive issues for women in space: A review". Obstetrical & Gynecological Survey. 55 (2): 109-116.6、Martin J. Collins (15 March 2007). After Sputnik: 50 years of the Space Age. HarperCollins. p. 196. ISBN 978-0-06-089781-9. Retrieved 11 June 2011.▼ 點擊閱讀原文，觀看混亂博物館更多視頻

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