太空人在太空是如何上廁所的?得知真相的你,估計不想上天了

2020-12-21 路上讀書

5月30日,Space X載人火箭於北京時間3點22分發射升空。這是自2011年美國國會和白宮提前取消美國宇航局太空梭以來,美國首次在境內將本國太空人送入太空。

這標誌著有史以來,第一次有商業航空航天公司將人類帶入地球軌道。

馬斯克今年1月曾表示,SpaceX有能力在2050年之前將100萬人送上火星。他提出了每年建造100艘星際飛船的目標,每當地球和火星軌道同步時,就把大約10萬人從地球送到火星。

聽到消息,很多人都很興奮,人類移民外太空的夢想難道真的能實現嗎?

不過,大家別高興得太早了。什麼樣的人才能當太空人呢?在太空站會遇到什麼尷尬事?答案就在《太陽系三環到四環搬遷紀要》這本書裡。

1. 什麼樣的人才能上天?

首先,太空人心理素質必須過硬。怎麼過硬法?比如在日本,想當太空人的人必須先通過一個考驗——摺紙鶴。候選人會被關在一間屋子裡,要在一個半小時內折1000隻紙鶴。結束之後,負責選拔的評委不僅要看紙鶴夠不夠數,還要看質量如何。只有那些所有紙鶴都保質保量完成的人,才有機會通過評審。

這麼喪心病狂到底要檢測啥?日本的科學家認為,這樣不僅能選出那些心靈手巧的人,更重要的是,挑出那些在時間緊迫的情況下依然能耐心精確完成工作的人。你想啊,在空間站裡維修那些精密的儀器,既容不得毛手毛腳,也經不住慢慢吞吞啊!

另外一個需要考量的因素,是候選人的性格。冷靜執著,性格強韌、善於相處,要成為一名合格的太空人,還必須克服一種情況——太空興奮症。科學家發現,人第一次上天的時候會特別興奮,雖然聽上去很正常,但這會帶來很大的麻煩。

五十多年前,一個叫基廷格的美國上校坐氦氣球上了天,到達將近三萬米的高空,他的上司覺得差不多了,就叫他返航。你猜基廷格回了啥?他用摩爾斯電碼回了三個字:來抓我!要知道,三萬米還沒出地球呢,人就興奮成這樣,要是進了太空,指不定就失控了。在極度興奮的情緒下,人會喪失理性,做出錯誤的判斷,不僅會威脅到自己的性命,還可能導致昂貴的設備出故障,最終讓航天任務功虧一簣。

在失重情況下,人會產生噁心嘔吐的生理反應。在太空裡嘔吐並不是一個好主意。沒了重力,黏糊糊的嘔吐物可不會乖乖落在地上,而是會朝你的頭部襲來。輕則把你弄得髒兮兮,嚴重的話,還可能導致器官損傷甚至窒息而死,你想想,胃裡的強酸和食物殘渣吸進鼻孔吸進肺裡,那得有多難受。

所以,太空人需要有很強的抗眩暈能力。

太空人要在太空完成任務,不是一天兩天的事,他們要在空間站住上幾個月甚至超過一年,那麼,當他們在太空中時,日常生活是怎樣的呢?在沒有重力、物資有限的環境下,太空人如何完成吃飯、洗澡、上廁所這類基本的活動呢。

2.在太空吃東西很麻煩

我們先來說說太空人在天上吃什麼。從美國宇航局的規章制度說起,按照規定,一份合格的太空食物必須符合以下標準:既要輕,又要小,熱量還要高。

為了讓食物足夠小,唯一的辦法就是極度壓縮,就連培根肉都會被液壓機壓成小方塊,最後都不叫培根肉,叫做培根方。

不過,足夠結實又能餵飽太空人的食物還不夠,畢竟,太空人要長期執行任務,食物必須能維持他們的健康。於是,科學家們到處招募志願者,開始探索更理想的太空食物。這可苦了志願者了,他們要在模擬太空艙裡待上三個月,每天吃著研究人員送進來的各種奇形怪狀的食物:塊狀的、棒狀的、條狀的、漿狀的……不僅如此,研究人員還會收集參與者的糞便進行稱重,測定菌群等等,直到他們找到對人體最健康的配方。

除了輕巧有營養以外,理想的太空食品還得吸收率高。如果一種食物能100%被腸道吸收,往往意味著熱量沒有浪費,更重要的是能減少糞便,畢竟,在太空上廁所是一件非常痛苦的事,這個咱們後面仔細說。

3.在太空上廁所更艱難

說完了吃,接下來就要解決另一件人生大事了——上廁所。大家可能不相信,上廁所這件事是被嚴肅地寫在太空人訓練教程裡的。你說上個廁所還要訓練,這不跟我家貓咪一樣了麼?還別說,在無重力的環境下,便便可不會乖乖掉進馬桶等著被水衝走,它們一旦離開你身體,隨時都可能飄上天造反。相信我,沒有任何一個人願意看到這樣的場面。

在休斯頓詹森航天中心,有一個長相清奇的馬桶,它就是用來訓練太空人正確排便的。在太空中,馬桶是由氣流來清理的,說白了就是一個巨大的太空吸塵器。如果便便準確降落,它們就會瞬間被高壓氣流帶走,不留下一片雲彩。但如果降落過程出了差錯,那問題就嚴重了。沒被及時處理的便便可能會自由飄蕩,更糟的是,它們可能會堵塞氣孔,導致整個馬桶沒辦法正常運轉。朋友們,在太空中疏通廁所,可是一件幾乎無法完成的任務。

正因為如此,所有太空人在上天之前,都必須學會如何在最短的時間調整好便便的降落點,訓練的地方就是詹森航天中心的這個馬桶。實際上,它並不是真正的馬桶,因為原本連著下水道的位置,裝了一個攝像頭。嗯,你沒聽錯,就是攝像頭,從這個獨特的視角,指揮中心的工作人員就能判斷每一個太空人的屁股是否成功瞄準。大家是不是覺得,這也太尷尬了吧?但沒辦法,誰讓你想上天呢,對不對?

要是不用馬桶,還有一個處理便便的替代方案,那就是糞便袋。在太空馬桶沒發明之前,所有太空人都要用這種辦法。這東西結構簡單,製造起來也沒什麼麻煩。雖然原理上跟咱們平時用的垃圾袋差不多,但太空糞便袋還是更別致一些,袋口有一個形狀貼合屁股曲線的圈,這樣裡面的東西就不容易飄出來。不過問題是,並不是把袋子系上一丟就完事兒,你必須手動把這個袋子跟屁股分離,還要往裡面撒上一包殺菌劑,然後像和面一樣,把便便和殺菌劑混合均勻。

為什麼要做這麼噁心的事兒啊?因為你要不做的話,後果會更噁心。如果不進行徹底的殺菌處理,腸道細菌就會在便便中繼續繁殖,同時產生大量的氣體。要知道,糞便袋的密封性相當不錯,所以隨著細菌的繁殖,排氣越來越多,糞便袋會像氣球一樣越脹越大,最後「嘭」地一聲,爆炸開來,那個場景我就不說了,大家可以自行想像一下。

不過,即使百分之百地遵循殺菌操作,也沒法保證不會遭到「屎彈」襲擊。在不能隨便開窗戶的空間站,誰都不希望跟便便的氣味長久相處。因此,許多太空人寧願接受尷尬又羞恥的上廁所訓練,也不願意繼續使用這些麻煩、噁心又危險的袋子。

大便問題解決了,小便又怎麼解決呢?在地面上,小便總比大便容易。可是在天上,這倆差不多。為啥呢?一部分原因是重力的缺席。男性太空人還好辦,畢竟可以直接用輸尿管解決問題,但對於女性來說就麻煩了,她們必須藉助馬桶。在沒有重力的情況下,表面張力就開始瞎搗亂了,尿液會飄起來,粘得到處都是,清理起來又是個麻煩事兒。

因此在早期載人航天項目中,女性太空人一度不受歡迎。但仔細想想,這聽起來更像歧視女性的藉口,畢竟,女性比男性需要的水和食物少得多,更利於長期執行任務。

4.在太空洗澡是件很奢侈的事

搞定了吃喝拉撒的基本需求,接下來就是衛生問題了。大家有沒有想過,太空人在太空怎麼清潔身體呢?畢竟沒有重力,沒法洗澡呀。是的,洗澡又是一件在地面上無比簡單,在天上無比艱難的事情。把人類送入太空這麼昂貴的項目,當然要讓效益最大化,能省則省。雖然太空人的吃穿不能馬虎,但那些跟舒適性有關的東西都必須精簡,於是在一開始,洗澡被看成了一件可有可無的事情。

1964年1月到1965年11月間,美國科學家做了一系列實驗,想看看太空人在最簡陋的衛生狀況下,能有尊嚴地生活多久。怎麼個簡陋法呢?參與者不洗澡,不擦身體,不刷牙,不刮鬍子,不剪指甲,不換衣服,連床單什麼的也不換,時間持續整整兩周。

結果兩周時間還沒到,巨大的臭味就成了人們無法迴避的話題,就連每個人自己都忍受不了身上那層混雜著灰塵的厚厚的皮脂。你能想像嗎,十幾天不洗澡,皮膚上出的油已經快和空氣中的灰塵混成混凝土了,那東西蓋在身上,可不是一種愉快的體驗。

這樣的衛生水平,太空人還怎麼愉快地長期執行任務呢?所以,在冷戰時期,前蘇聯和美國都設計了淋浴系統。

美國提出的方案是帶淋浴和排水設備的密封太空衣,但很快他們就發現,這玩意兒在無重力的環境下根本沒法用。在太空中,從淋浴頭裡噴出的水滴會聚集在一起,越變越大,變成一個漂浮在你身邊的水球。看著很漂亮,但要指望這水球自動給人洗澡?別做夢了。

前蘇聯的做法跟美國相反,他們設計的是把噴頭放在太空人的腳下,靠氣壓噴射出水滴。這個方法倒是能用,但問題是,它太危險了。因為沒有重力束縛的水滴很淘氣,它們會儘可能貼在我們體表凹進去的地方,甚至會進入人體。在洗澡的時候,水滴很容易鑽進鼻子裡,那樣一來,太空人會溺水而死。所以有很長一段時間,太空人在使用這個裝置時,都必須戴上浮潛用的面鏡和呼吸管。想像一下,空間站裡飄著一群裸男,頭上戴著潛水鏡,嘴裡叼著呼吸管,這畫面是不是「美」得讓人無法直視?

直到現在,太空人依然受到沒法洗澡的困擾。不過,日本的一所大學設計出了一種新的材料,由這種高科技納米材料做成的太空衣可以在光的催化下分解體臭。這個功能就算幫不了太空人本人,至少也能讓一起吃住的同事們舒服一點。可是說到底,這只是除味兒,清潔還是實現不了,結果就不可避免地留下一堆困擾,比如因為體表細菌大量繁殖,很多太空人在回到地球之後,都會受到毛囊炎的困擾。

所以說,在太空,不論是吃喝拉撒還是洗澡,都比在地球上困難得多。

編輯|涼山

排版|涼山

路上讀書:全球名校博士30分鐘精讀一本好書。

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