航天員在空間站里排泄物最后怎么解決?
天上可不比地上,上廁可以說是一件大事!女性宇航員更難,還要面臨生理周期的問題!
本次我國神舟12號的三位宇航員,需要在空間站呆上三個月的時間,但是太空沒有重力,那他們是如何上廁所的呢?宇航員的排泄物又是如何處理?
這段時間最受國人矚目的,恐怕就是我國的航天員首次進入了自己的空間站,神舟12號載人飛船跟天和核心艙成功實現對接,6月17日18時48分,三名航天員聶海勝,劉伯明,湯洪波,依次進入了天和核心艙,這標志著我們中國人第一次進入了自己的空間站,同時也受到了全世界的關注,在許多國家也備受好評,接著下來航天員,需要在空間站進行為期三個月的任務
那么長的時間,那你想過他們是如何上廁所的?排泄物最終又是如何處理的嗎?
既然要在太空呆三個月,這就帶來了比以前更加復雜的個人衛生問題,俗話說人有三急,宇航員也逃不過這個問題,但是太空環境復雜,不受地球的引力,在沒有重力的情況下,是很難方便的
人每天吃進去的食物就要排泄出來,大的通常每天都要進行一次,小的可能五六次,甚至更多,除此之外,他們的頭發胡須也會不停的生長,特別是女性航天員,還要面臨特殊的生理周期
不過我們也不要太擔心,這些問題專家早就想到解決的辦法了,還有能夠成為一名宇航員,那可是萬中無一的
飛天之前他們都要經過嚴格專業的訓練,體質也比我們普通人好太多了,在地面時就要進行真空的模擬
所以他們在太空基本上不會出現頭暈目眩的情況,但是很多問題設計師都要綜合考慮,比如他們如何吃飯,剩下的殘渣如何處理,怎么洗澡怎么上廁所?上廁所產生的排泄物,最終該怎么處置,總之有很多問題都需要解決
所以載人航天是有很大的挑戰性,不是每個國家都能夠完成的使命
太空馬桶可以回收再利用人的生理廢物是最難處理的,一開始是用一根管子進行排泄,然后再把尿液收集起來,或者直接把這些廢棄的液體包括洗澡水排放到太空,但這會給飛船造成一定的危害性,這些液體排放出去,氣溫降低,就會依附在灰塵的太陽板上,時間久了就會降低電池板的發電效率
水資源對于宇航員來說是非常金貴的,現在設計出來的太空馬桶價格高達2000萬美元,這可不是簡單的馬桶,不但可以方便,還可以回收再利用,如果是用瓶子的話,因為沒有重力,尿液也不會乖乖的跑進瓶子去,搞不好還會反彈出來
剛開始宇航員在飛船上上廁所,就是一個難題,美國專家就發明了一種高分子吸水材料制成的尿不濕,可以在緊急情況下解決宇航員的尷尬問題
通用廢物管理系統專業人士把太空馬桶稱為通用廢物管理系統,可不是一套簡單的設備,可以有效的回收水資源,凈化過的水資源,甚至比地球上的飲用水還要干凈,可以直接飲用,因為往飛船上運送水資源會要付出很高的花費
除了小便,大便的水分也是可以回收的,因為大便含有70%的水分,通過太空馬桶回收出來一樣可以飲用
WSS回收系統
這一套太空廢物回收系統英文縮寫wss,這是責任航天器,環保的重要組成部分,這套系統是從長期飛行的飛行器應用到空間站上的,其實這套系統還分為俄羅斯體系和美國體系
根據相關資料顯示,這一套環保系統對生理周期的女性航天員是非常有利的,我們中國是采用了俄羅斯的體系,俄羅斯則是采取的和平號空間站長期的飛行技術,沿用到了國際空間站上
回收系統分為再利用和遺棄
其實并不是所有的廢物都能夠完全回收,還會產生一些毫無用處的殘渣,通常需要回收的就是水分了,除了尿液還可以回收汗液,汗水蒸發到空氣中,利用空調系統讓他們冷卻凝固下來!然后再想辦法回收就可以飲用了,汗水的回收要比尿液簡單
小便首先需要排進太空馬桶里,然后再利用這一套回收系統進行回收,國際空間站采取水循環系統設備,把汗水跟小便注入其中,然后利用電能,采用蒸餾法,就把水分提取出來了,有的人可能覺得怪怪的,喝不下去,其實這根本是可以飲用的,完全達標,而且太空可不比地球,資源非常稀缺
這一套設備能夠提取小便當中97%的水分,剩下的垃圾就會扔進大氣層,剩下那些3%的水分還是有用處的,可以溶解代謝的廢物,凈化不掉的殘渣廢物,就用密封袋密封起來,太空在地球的大氣層之外,所以沒有重力,永遠只能用濕紙巾來清潔個人衛生,三個月當中就會產生大量廢棄的濕紙巾,也會把它用塑料袋密封起來
寫在最后:空間站后面接著一艘飛行器,是給空間站進行補給的,等到補給消耗差不多了,就把垃圾放進去,最后它脫離空間站,向大氣層飛行,在與大氣層摩擦時,外殼就會燃燒,最終廢棄的垃圾也隨之燒毀,但也有部分可能落到地球,不過基本不會砸到人的生活區!
一位在空間站待了665天的女宇航員,接受采訪時,坦言了這樣的尷尬:一切都值得懷念,除了“上廁所”這件事。
太空一直處于失重的狀態,只要輕松一跳,就能飛出去老遠,一滴水也可以懸浮在半空中。
因此可以想象,在太空中上廁所,沒有重力的情況下,是一件多么“令人頭疼”的事情。
生活中,我們每天都會至少上一次廁所,但太空中的失重環境和我們生活的環境大相徑庭,所以宇航員在飛行之前,必須要培訓“上廁所”的基本技巧。
那么,在空間站生活的宇航員們,他們是怎么上廁所的?又是怎么處理這些排泄物的呢?今天,我們就來聊聊這個話題。
太空空間站的廁所一般只有幾平方米,到了廁所之后,為了防止在“放松”的時候飛離坐便器,先要用專門的設備,把自己的腳和身體保持穩固,雙手握住把手,保持臀部和馬桶密封性良好。
只有在這樣的保障下,才能盡可能減少漂浮在空氣中的“東西”。
01:一開始的“小號”和“大號”是分開式的。“小號”的時候,他們會使用一個小型的漏斗,圓錐形的,一頭連接著軟管,其實它就是一個空氣泵,在打開空氣泵的時候,就產生的負壓氣流,使空氣和尿液一起往里流動。
因為小便的漏斗比較小,要做到滴水不漏,使用前還需要檢查再檢查,一旦散發到空氣中,那么尿液可是會懸浮在空中,這就需要定時清理,不然的話會污染整個空間站。“大號”的時候,他們會使用一個比較小的坐便器,下面有一個固體的收容塑料薄膜,通過抽真空的方式把排泄物密封在密封袋里。
其實,馬桶抽氣原因跟小便類似,也是由空氣泵產生一定的負壓,使其定向運動,不然的話“便便”就不會被吸入進馬桶之內。
02:空間站里,“如廁”的重要性1961年,一位叫艾倫謝波德的宇航員在執行飛行任務時,雖然只有短短15分鐘的飛行計劃,但發射中心當時出現了一些意外。
整個發射推遲了3個小時,在即將點火升入太空中的時候,還創造了另一項的尷尬紀錄。
原因是這位宇航員突然尿意襲來,于是向指揮中心多次申請:能否直接在太空服褲子里尿尿。
就是因為這個尷尬的請求,地面控制中心的討論組進行了多次討論,最后批準了他的請求,因為宇航服里面有各種線路和電子設備,他也成為歷史上第一位在宇航服里尿褲子的人。
也正是因為這個原因,人們意識到了宇航員在飛行中“如廁”的重要性。
1965年“雙子座”飛船需要在太空中飛行14天,那時的做法,尿液直接排出船外,大便用塑料袋手工裝起來,加入特殊的消毒液存放進倉庫里。
這也給當時的兩位宇航員留下太多的麻煩,外界的低溫讓尿管連接不暢,導致尿液回流;大便袋破裂,有些固體甚至漂浮在飛船內。
當他們返回地球,接受采訪詢問什么感受時,他們的回答是:你有沒有試過,在廁所待上一周的滋味?
剛開始飛入太空的時候,由于航天的技術落后,宇航員的排泄物,肯定是不會都留在飛船上,因為飛船不僅要承受所有物體的重量,除此之外還要帶一些檢測的樣本返回地球。
所以,尿液是通過航天飛機的特殊位置直接排出去,外太空的空氣又很冷,會迅速成為冰晶。雖然這樣的“天女散花”很好看,但對飛船來說,可能會造成無法挽救的損失。2001年“和平號空間站”退役時,外部的太陽能電池板全是被“尿液”和“洗澡水”結成的冰層包裹,不僅影響了發電效果,冰塊的相互撞擊還給電池造成了一定的損傷。
有一位工程師發明了一種超強力的吸水性產品,這種材料一開始就是為太空宇航員制造的紙尿褲,可以讓宇航員在10個小時之內不用脫去宇航服,自行解決“方便”問題。
現在,人們生活中的紙尿褲,最早的鼻祖就是起源于航空飛行員的這種紙尿褲。當然,也有人會好奇,萬一上廁所的時候,馬桶出現故障該怎么辦?
國外還真有這種情況發生,當時出現了多次的故障,馬桶的失靈帶來的不僅是整個航天倉的衛生問題,還威脅到了宇航員的健康。
后來返回地球的宇航員直言不諱:曾經用手抓過漂浮在半空的便便。
楊利偉是我國飛向太空的第一人,當時由于條件的限制,不能脫掉宇航服,所以只能使用類似尿不濕的裝置來解決小便問題,這也跟飛行時間短(21小時23分)有很大的關系。
談到這個問題,楊利偉曾經這樣說,要盡量少飲水,多做運動,讓自己出點汗,減少這方面的需要。
到了神舟9號的時候,條件比楊利偉出征時,又要好很多,已經有了方便宇航員“大號”的馬桶,同樣也是利用失重的原理進行設計:用一個簡單的裝置,把人體排出的固體廢物收集起來,再利用抽氣體的方式把排泄物吸走,隨后干燥儲存。
等返回地球的時候,再連同其他廢物一塊兒排到大氣層中,通過大氣層的摩擦,以燃燒的方式燒掉,同時它也可能化為我們看到的一顆美麗的流星。
03:空間站的“廢水”會重復循環利用因為宇宙空間站里的飲用水非常珍貴的,一次性又不能帶足夠的水上去,所以科學家給出的方案就是循環再利用。
不要驚訝,其中就包括宇航員的尿液。循環方式:尿液通過蒸餾系統和水循環變成了再次可以飲用的純凈水。很多人好奇,宇航員在空間站,能不能洗澡?其實可以的,但他們只能“簡單”的洗澡,跟我們泡澡還是有很大的區別。
剛開始只能用濕毛巾擦洗,后來空間站建立后,有了洗澡的條件,操作原理上,跟上廁所是一樣的,把腳固定在特種設備的底部,用一個圓柱形的“浴桶”把自己套起來,然后用加壓水進行擦洗。
不過,這些水不會自動流入排水系統,需要使用特殊的“吸塵器”原理把水吸走,而且這種廢水不能浪費,需要循環利用。
其實,很多航天員并不喜歡這樣的“淋浴”,因為淋浴的時候還要戴上專門的“口鼻罩”用于呼吸,不然很容易被懸浮的水給嗆到,同時淋浴系統不僅結構復雜,而且需要消耗很多的能量。大多數的宇航員還是習慣使用“濕海綿”擦洗清潔的方法,這樣更加方便靈活。
04:說說空間站的其他①對于長時間生活在空間站的宇航員,他們不光要定期洗澡,還需要更換臟衣服,太空中是沒辦法洗衣服的,只能用包裝袋抽空儲存起來。
返回地球的時候,跟固體排泄物一起排出飛船,在大氣層中,通過摩擦大氣產生的高溫直接燃燒掉。
②此外,在太空放P也要非常小心,P的主要成分是“甲烷和氫氣”,都可以燃燒,所以,不僅有爆炸的風險,還會有反推力把自己彈飛,很多宇航員都會去衛生間解決排放問題。
③2000年左右,國際空間站(ISS)設計了一個“抽氣馬桶”,雖然比此前先進不少,但清潔起來,以及氣味無法徹底清除的問題,使用起來比較麻煩。
后來,NASA為了解決空間站被宇航員抱怨又臭又陳舊的馬桶,從2014年就開始研發一款新型馬桶,耗資2300萬美元,主體結構材料是完全通過3D打印的鈦合金,體積小,重量很輕。這樣的新馬桶不僅男宇航員使用方便多了,就算給女宇航員用也會方便很多,通常情況下女宇航員是大便小便一起進行。
馬桶蓋一打開就會開始負氣壓工作,并目還承擔了尿液的凈化提煉工序。
是不是有點像高壓鍋?
④在外太空航天員喝的水主要來自三種:飛船自帶水源、其他飛船進行補給水源,燃料電池的燃燒產生的水以及其他生活廢水的循環水。
因為飛機自帶的水和燃料產生的水非常有限,所以國際空間站喝的水,大多是回收的再生水,目前這種循環再生水回收利用率達到90%以上。
05:我國的航天夢2021年6月17日18:48航天員聶海勝、劉伯明、湯洪波順利進入了天河核心倉,開始了為期三個月的入駐,并進行相關的工作。
通過直播介紹,我們知曉了空間站有很多人性化的設計,有生活區,工作區,衛生區,還包括廚房和就餐區。
食譜也是多種多樣,每天都不一樣,營養保持均衡,宇航員們還帶上了蘋果,因為蘋果保存時間長,新鮮,水分少,吃起來方便等優點。
此次的航天員都是大哥級的人物,他們分別為57歲,55歲,47歲,他們的勇于奉獻,激勵著我們每一個中國人,向航天員們致敬,你們是不折不扣的大英雄。
相信每位看了直播的朋友,都會熱淚盈眶,為祖國自豪,為偉大的航天成就自豪,向兢兢業業的科技工作者們致敬,是他們成就了祖國的航天輝煌。
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