天價馬桶升空背後 是一部航天員的辛酸如廁史

　　科技日報記者 付毅飛

視覺中國供圖

　　10月初，美國國家航空航天局（NASA）用天鵝座貨運飛船將大約3.6噸物資和設備送到國際空間站。其中頗受矚目的，是一個新馬桶。

　　沒錯，即使是高大上的航天員，也需要面對「屎尿屁」的「三俗」問題。

　　不過換個角度說，即使是馬桶，要進入到太空，也得變成高精尖的裝備。

　　全國空間探測技術首席科學傳播專家龐之浩向科技日報記者介紹，這臺名為「通用廢物管理系統」的新型太空馬桶，耗資2300萬美元、花費6年多時間研製，堪稱史上最貴馬桶。

　　太空馬桶為什麼這麼貴，航天員上廁所有多難？咱們來說道說道。

　　天價太空馬桶到底好在哪

　　新型太空馬桶重45公斤，高71釐米。龐之浩說，它的體積比目前空間站使用的馬桶減少了65%，重量降低了40%，可以減少對國際空間站寶貴空間的佔用，並可以集成到不同太空飛行器的生命維持系統中。

　　過去，國際空間站的馬桶在設計上更適合男性使用。而新型馬桶為了更好地適用於女航天員，在設計上有所改進，更符合人體工程學。其座位更高且略有傾斜。這使得女航天員可以坐在馬桶上小便，用異形漏鬥和軟管吸尿。而此前女航天員小便需要藉助其他專用設備。

　　新型馬桶採用了3D列印的鈦合金風扇分離器，可以產生強大的吸力，將排洩物吸入馬桶，確保它們不會亂飄。

　　相比老式太空馬桶，新馬桶還有一個特點，打開馬桶蓋後，氣流會自動噴出，從而控制異味的擴散。鈦合金材料也大大提高了馬桶的耐腐蝕性和耐久性，能節省更多的清潔和維護時間，讓航天員可以將更多精力投入到科研和探索任務中，而不必為刷馬桶這樣的事情過度勞神。

　　在太空裡，水資源需要大量循環利用。據估算，航天員如果在太空生活1年，要喝掉700多升經過處理的尿液。新型馬桶的尿液回收效率有了進一步提升，處理之後可以轉變為飲用水的比重有所增加。其尿液淨化功能是通過尿素生物反應器電化學系統來實現的，能將尿液中的尿素有效地轉化為氨，然後將氨分解為水和能量。據稱，這種將航天員排出的尿液進行循環利用、過濾淨化得到的純淨水，比地球上任何水都要乾淨。

　　龐之浩介紹，每年地面向國際空間站提供2200升飲用水的運輸費用高達2200萬美元，而且空間站的飲用水儲存能力也有限。如果人類想離開近地軌道，進一步探索星際空間，水的補給將更加困難。新型太空馬桶的設計目標，是在人類前往火星之前實現98%的液體回收率，此次將其運到國際空間站，也是為了進行試驗。

　　想用好馬桶需開展專門訓練

　　要想熟練使用太空馬桶，航天員需要開展專門的訓練。排便時，他們要保證屁股緊貼坐墊邊緣，讓馬桶內完全密封，同時要牢記屁股與馬桶坐墊的相對位置關係，以使肛門能準確地瞄準直徑為10釐米的中心孔。這一切都是為了確保大便能順利地被吸走，而不會從馬桶縫隙中飄出來。

　　為此美國詹森航天中心專門設計了馬桶訓練器，在馬桶裡裝了一個攝像頭，航天員可以通過屏幕觀察和調整自己的屁股，找到瞄準精度最高的姿勢。

　　蘇聯雖然在登月競賽中輸給了美國，但此後專注於空間站研發，在長期在軌駐留、環控生保系統等方面經驗豐富，造出的太空馬桶也更為精良。美國雖然也研製出太空馬桶，但效果不盡如人意。2007年，美國乾脆花費1900萬美元從俄羅斯訂購了一個太空馬桶，還表示這比自己研發的更划算。不過後來，美國又重新開始了太空馬桶的研發，耗資超過1億美元。

　　那些不堪回首的馬桶故障

　　如此昂貴的太空馬桶，是不是就一定安全可靠呢？不。

　　2008年5月21日，國際空間站俄羅斯艙段的馬桶出現故障，只能收納固體排洩物，液體處理不了。俄羅斯航天局緊急製造了替代品，請美國用6月初發射的「發現」號太空梭捎了上去。

　　2009年7月19日，美國艙段的馬桶也壞了，其原因是用來衝馬桶的6升水錯誤地流入分離器以及其他地方。好在奮進號太空梭對接在空間站上。包括空間站值守人員和奮進號乘組的13名航天員，不得不排隊去太空梭上廁所。然而，太空梭上的馬桶並非為頻繁使用而設計。為了保護這臺珍貴的「獨苗」，地面指揮中心對航天員排便做出了嚴格的限制：每兩次如廁需間隔6分鐘以上；使用3次後要停用30分鐘以上，以便系統冷卻。航天員們堅持了一個月，終於盼到下一班太空梭送去了新馬桶。

　　史上最不堪回首的馬桶故障，發生在1981年哥倫比亞號太空梭首飛任務中。任務期間，馬桶堵了。航天員們坦然面對逆境，堅強地套上了大便收集袋。然而返程途中，報廢廁所中存儲的排洩物轉移到通風系統，如天女散花般噴湧而出，在艙內到處飄浮，場面極為慘烈。

　　對於清除艙內雜物，航天員都接受過專門訓練。比如對於大塊固體，可以直接「抓捕」；液體需要用吸水紙等材料吸附。細微的顆粒或碎末比較麻煩，要等它們隨著艙內循環的氣流集中在風口濾網上，才能清理乾淨。大家在這次大掃除中充分實踐了訓練內容，只不過所面對的，是他們在訓練時無論如何也沒有想到的清理目標。

　　太空馬桶失靈，帶來的不只是衛生問題和感官刺激，甚至會威脅到航天員的健康。龐之浩介紹，美國已在空間站廁所中發現對抗生素具有高耐藥性的細菌菌株，它們有可能會進化成致病細菌，導致航天員患病。

　　為了設計出更好的太空馬桶，今年6月，美國啟動了一項「月球廁所挑戰賽」活動，面向全球徵集「月球廁所」設計方案，用於2024年的登月計劃。「月球廁所」必須滿足多項設計要求，比如能同時在微重力和月球重力環境下正常運作、兼容男性和女性使用者、可同時排尿和排便等。

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　　沒有太空馬桶時，航天員怎麼「方便」

　　人類在進行太空探索時，不可避免地會面臨排洩問題。在沒有太空馬桶的時候航天員是怎麼「方便」的呢？

　　如果飛行任務時間不長倒還好說。例如2003年我國航天英雄楊利偉執行神舟五號任務時，在歷時21小時23分的飛行過程中，藉助航天服內一個類似於尿不溼的小便收集裝置排便。該裝置可以通過吸水材料，把小便變成絮狀的固態物，並且能除臭，但對於大便則無能為力。

　　隨著太空旅行時間逐漸延長，航天員的排洩問題不再是尿不溼所能解決。雖然航天員的食品經過專門處理，能在保證營養的同時，儘量減少消化後的遺留物，以降低大便次數和分量，但該有的總會有的。

　　在早期載人航天活動中，航天員處理排洩物的方式較為奔放。

　　20世紀60年代，美國實施阿波羅計劃時，航天員在太空還沒用上馬桶，大小便需分別使用收集裝置。其中大便收集袋擁有類似漏鬥的圓形袋口，使用時要用它罩緊屁股，排入大便，再倒入殺菌劑，密封袋口後搖勻、揉捏，使內部物質充分混合。曾經，阿波羅10號乘組中不知哪位航天員的操作出了問題，以至於一枚大便華麗地飄入艙內，讓航天員們飽受驚嚇。有了這樣慘痛的經歷，後來完成登月的阿波羅航天員，紛紛將大便收集袋扔到了月球上。

　　航天員對尿液的處理則更為簡單直接。在很長一段時間裡，他們都是將廢水直接排放到太空。後來這種行為被叫停，原因不僅是為了環保，還有其帶來的代價。2001年和平號空間站退役時，由於採用排出式浴室和廁所，太陽能電池板被尿和洗澡水層層包裹，效率損失了40%。尿液甚至還結成冰塊高速撞擊電池板，造成了不小的損失。

　　編輯：張琦琪

　　審核：王小龍