航天员在空间站里排泄物最后怎么解决?
天上可不比地上,上厕可以说是一件大事!女性宇航员更难,还要面临生理周期的问题!
本次我国神舟12号的三位宇航员,需要在空间站呆上三个月的时间,但是太空没有重力,那他们是如何上厕所的呢?宇航员的排泄物又是如何处理?
这段时间最受国人瞩目的,恐怕就是我国的航天员首次进入了自己的空间站,神舟12号载人飞船跟天和核心舱成功实现对接,6月17日18时48分,三名航天员聂海胜,刘伯明,汤洪波,依次进入了天和核心舱,这标志着我们中国人第一次进入了自己的空间站,同时也受到了全世界的关注,在许多国家也备受好评,接着下来航天员,需要在空间站进行为期三个月的任务
那么长的时间,那你想过他们是如何上厕所的?排泄物最终又是如何处理的吗?
既然要在太空呆三个月,这就带来了比以前更加复杂的个人卫生问题,俗话说人有三急,宇航员也逃不过这个问题,但是太空环境复杂,不受地球的引力,在没有重力的情况下,是很难方便的
人每天吃进去的食物就要排泄出来,大的通常每天都要进行一次,小的可能五六次,甚至更多,除此之外,他们的头发胡须也会不停的生长,特别是女性航天员,还要面临特殊的生理周期
不过我们也不要太担心,这些问题专家早就想到解决的办法了,还有能够成为一名宇航员,那可是万中无一的
飞天之前他们都要经过严格专业的训练,体质也比我们普通人好太多了,在地面时就要进行真空的模拟
所以他们在太空基本上不会出现头晕目眩的情况,但是很多问题设计师都要综合考虑,比如他们如何吃饭,剩下的残渣如何处理,怎么洗澡怎么上厕所?上厕所产生的排泄物,最终该怎么处置,总之有很多问题都需要解决
所以载人航天是有很大的挑战性,不是每个国家都能够完成的使命
太空马桶可以回收再利用人的生理废物是最难处理的,一开始是用一根管子进行排泄,然后再把尿液收集起来,或者直接把这些废弃的液体包括洗澡水排放到太空,但这会给飞船造成一定的危害性,这些液体排放出去,气温降低,就会依附在灰尘的太阳板上,时间久了就会降低电池板的发电效率
水资源对于宇航员来说是非常金贵的,现在设计出来的太空马桶价格高达2000万美元,这可不是简单的马桶,不但可以方便,还可以回收再利用,如果是用瓶子的话,因为没有重力,尿液也不会乖乖的跑进瓶子去,搞不好还会反弹出来
刚开始宇航员在飞船上上厕所,就是一个难题,美国专家就发明了一种高分子吸水材料制成的尿不湿,可以在紧急情况下解决宇航员的尴尬问题
通用废物管理系统专业人士把太空马桶称为通用废物管理系统,可不是一套简单的设备,可以有效的回收水资源,净化过的水资源,甚至比地球上的饮用水还要干净,可以直接饮用,因为往飞船上运送水资源会要付出很高的花费
除了小便,大便的水分也是可以回收的,因为大便含有70%的水分,通过太空马桶回收出来一样可以饮用
WSS回收系统
这一套太空废物回收系统英文缩写wss,这是责任航天器,环保的重要组成部分,这套系统是从长期飞行的飞行器应用到空间站上的,其实这套系统还分为俄罗斯体系和美国体系
根据相关资料显示,这一套环保系统对生理周期的女性航天员是非常有利的,我们中国是采用了俄罗斯的体系,俄罗斯则是采取的和平号空间站长期的飞行技术,沿用到了国际空间站上
回收系统分为再利用和遗弃
其实并不是所有的废物都能够完全回收,还会产生一些毫无用处的残渣,通常需要回收的就是水分了,除了尿液还可以回收汗液,汗水蒸发到空气中,利用空调系统让他们冷却凝固下来!然后再想办法回收就可以饮用了,汗水的回收要比尿液简单
小便首先需要排进太空马桶里,然后再利用这一套回收系统进行回收,国际空间站采取水循环系统设备,把汗水跟小便注入其中,然后利用电能,采用蒸馏法,就把水分提取出来了,有的人可能觉得怪怪的,喝不下去,其实这根本是可以饮用的,完全达标,而且太空可不比地球,资源非常稀缺
这一套设备能够提取小便当中97%的水分,剩下的垃圾就会扔进大气层,剩下那些3%的水分还是有用处的,可以溶解代谢的废物,净化不掉的残渣废物,就用密封袋密封起来,太空在地球的大气层之外,所以没有重力,永远只能用湿纸巾来清洁个人卫生,三个月当中就会产生大量废弃的湿纸巾,也会把它用塑料袋密封起来
写在最后:空间站后面接着一艘飞行器,是给空间站进行补给的,等到补给消耗差不多了,就把垃圾放进去,最后它脱离空间站,向大气层飞行,在与大气层摩擦时,外壳就会燃烧,最终废弃的垃圾也随之烧毁,但也有部分可能落到地球,不过基本不会砸到人的生活区!
一位在空间站待了665天的女宇航员,接受采访时,坦言了这样的尴尬:一切都值得怀念,除了“上厕所”这件事。
太空一直处于失重的状态,只要轻松一跳,就能飞出去老远,一滴水也可以悬浮在半空中。
因此可以想象,在太空中上厕所,没有重力的情况下,是一件多么“令人头疼”的事情。
生活中,我们每天都会至少上一次厕所,但太空中的失重环境和我们生活的环境大相径庭,所以宇航员在飞行之前,必须要培训“上厕所”的基本技巧。
那么,在空间站生活的宇航员们,他们是怎么上厕所的?又是怎么处理这些排泄物的呢?今天,我们就来聊聊这个话题。
太空空间站的厕所一般只有几平方米,到了厕所之后,为了防止在“放松”的时候飞离坐便器,先要用专门的设备,把自己的脚和身体保持稳固,双手握住把手,保持臀部和马桶密封性良好。
只有在这样的保障下,才能尽可能减少漂浮在空气中的“东西”。
01:一开始的“小号”和“大号”是分开式的。“小号”的时候,他们会使用一个小型的漏斗,圆锥形的,一头连接着软管,其实它就是一个空气泵,在打开空气泵的时候,就产生的负压气流,使空气和尿液一起往里流动。
因为小便的漏斗比较小,要做到滴水不漏,使用前还需要检查再检查,一旦散发到空气中,那么尿液可是会悬浮在空中,这就需要定时清理,不然的话会污染整个空间站。“大号”的时候,他们会使用一个比较小的坐便器,下面有一个固体的收容塑料薄膜,通过抽真空的方式把排泄物密封在密封袋里。
其实,马桶抽气原因跟小便类似,也是由空气泵产生一定的负压,使其定向运动,不然的话“便便”就不会被吸入进马桶之内。
02:空间站里,“如厕”的重要性1961年,一位叫艾伦谢波德的宇航员在执行飞行任务时,虽然只有短短15分钟的飞行计划,但发射中心当时出现了一些意外。
整个发射推迟了3个小时,在即将点火升入太空中的时候,还创造了另一项的尴尬纪录。
原因是这位宇航员突然尿意袭来,于是向指挥中心多次申请:能否直接在太空服裤子里尿尿。
就是因为这个尴尬的请求,地面控制中心的讨论组进行了多次讨论,最后批准了他的请求,因为宇航服里面有各种线路和电子设备,他也成为历史上第一位在宇航服里尿裤子的人。
也正是因为这个原因,人们意识到了宇航员在飞行中“如厕”的重要性。
1965年“双子座”飞船需要在太空中飞行14天,那时的做法,尿液直接排出船外,大便用塑料袋手工装起来,加入特殊的消毒液存放进仓库里。
这也给当时的两位宇航员留下太多的麻烦,外界的低温让尿管连接不畅,导致尿液回流;大便袋破裂,有些固体甚至漂浮在飞船内。
当他们返回地球,接受采访询问什么感受时,他们的回答是:你有没有试过,在厕所待上一周的滋味?
刚开始飞入太空的时候,由于航天的技术落后,宇航员的排泄物,肯定是不会都留在飞船上,因为飞船不仅要承受所有物体的重量,除此之外还要带一些检测的样本返回地球。
所以,尿液是通过航天飞机的特殊位置直接排出去,外太空的空气又很冷,会迅速成为冰晶。虽然这样的“天女散花”很好看,但对飞船来说,可能会造成无法挽救的损失。2001年“和平号空间站”退役时,外部的太阳能电池板全是被“尿液”和“洗澡水”结成的冰层包裹,不仅影响了发电效果,冰块的相互撞击还给电池造成了一定的损伤。
有一位工程师发明了一种超强力的吸水性产品,这种材料一开始就是为太空宇航员制造的纸尿裤,可以让宇航员在10个小时之内不用脱去宇航服,自行解决“方便”问题。
现在,人们生活中的纸尿裤,最早的鼻祖就是起源于航空飞行员的这种纸尿裤。当然,也有人会好奇,万一上厕所的时候,马桶出现故障该怎么办?
国外还真有这种情况发生,当时出现了多次的故障,马桶的失灵带来的不仅是整个航天仓的卫生问题,还威胁到了宇航员的健康。
后来返回地球的宇航员直言不讳:曾经用手抓过漂浮在半空的便便。
杨利伟是我国飞向太空的第一人,当时由于条件的限制,不能脱掉宇航服,所以只能使用类似尿不湿的装置来解决小便问题,这也跟飞行时间短(21小时23分)有很大的关系。
谈到这个问题,杨利伟曾经这样说,要尽量少饮水,多做运动,让自己出点汗,减少这方面的需要。
到了神舟9号的时候,条件比杨利伟出征时,又要好很多,已经有了方便宇航员“大号”的马桶,同样也是利用失重的原理进行设计:用一个简单的装置,把人体排出的固体废物收集起来,再利用抽气体的方式把排泄物吸走,随后干燥储存。
等返回地球的时候,再连同其他废物一块儿排到大气层中,通过大气层的摩擦,以燃烧的方式烧掉,同时它也可能化为我们看到的一颗美丽的流星。
03:空间站的“废水”会重复循环利用因为宇宙空间站里的饮用水非常珍贵的,一次性又不能带足够的水上去,所以科学家给出的方案就是循环再利用。
不要惊讶,其中就包括宇航员的尿液。循环方式:尿液通过蒸馏系统和水循环变成了再次可以饮用的纯净水。很多人好奇,宇航员在空间站,能不能洗澡?其实可以的,但他们只能“简单”的洗澡,跟我们泡澡还是有很大的区别。
刚开始只能用湿毛巾擦洗,后来空间站建立后,有了洗澡的条件,操作原理上,跟上厕所是一样的,把脚固定在特种设备的底部,用一个圆柱形的“浴桶”把自己套起来,然后用加压水进行擦洗。
不过,这些水不会自动流入排水系统,需要使用特殊的“吸尘器”原理把水吸走,而且这种废水不能浪费,需要循环利用。
其实,很多航天员并不喜欢这样的“淋浴”,因为淋浴的时候还要戴上专门的“口鼻罩”用于呼吸,不然很容易被悬浮的水给呛到,同时淋浴系统不仅结构复杂,而且需要消耗很多的能量。大多数的宇航员还是习惯使用“湿海绵”擦洗清洁的方法,这样更加方便灵活。
04:说说空间站的其他①对于长时间生活在空间站的宇航员,他们不光要定期洗澡,还需要更换脏衣服,太空中是没办法洗衣服的,只能用包装袋抽空储存起来。
返回地球的时候,跟固体排泄物一起排出飞船,在大气层中,通过摩擦大气产生的高温直接燃烧掉。
②此外,在太空放P也要非常小心,P的主要成分是“甲烷和氢气”,都可以燃烧,所以,不仅有爆炸的风险,还会有反推力把自己弹飞,很多宇航员都会去卫生间解决排放问题。
③2000年左右,国际空间站(ISS)设计了一个“抽气马桶”,虽然比此前先进不少,但清洁起来,以及气味无法彻底清除的问题,使用起来比较麻烦。
后来,NASA为了解决空间站被宇航员抱怨又臭又陈旧的马桶,从2014年就开始研发一款新型马桶,耗资2300万美元,主体结构材料是完全通过3D打印的钛合金,体积小,重量很轻。这样的新马桶不仅男宇航员使用方便多了,就算给女宇航员用也会方便很多,通常情况下女宇航员是大便小便一起进行。
马桶盖一打开就会开始负气压工作,并目还承担了尿液的净化提炼工序。
是不是有点像高压锅?
④在外太空航天员喝的水主要来自三种:飞船自带水源、其他飞船进行补给水源,燃料电池的燃烧产生的水以及其他生活废水的循环水。
因为飞机自带的水和燃料产生的水非常有限,所以国际空间站喝的水,大多是回收的再生水,目前这种循环再生水回收利用率达到90%以上。
05:我国的航天梦2021年6月17日18:48航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波顺利进入了天河核心仓,开始了为期三个月的入驻,并进行相关的工作。
通过直播介绍,我们知晓了空间站有很多人性化的设计,有生活区,工作区,卫生区,还包括厨房和就餐区。
食谱也是多种多样,每天都不一样,营养保持均衡,宇航员们还带上了苹果,因为苹果保存时间长,新鲜,水分少,吃起来方便等优点。
此次的航天员都是大哥级的人物,他们分别为57岁,55岁,47岁,他们的勇于奉献,激励着我们每一个中国人,向航天员们致敬,你们是不折不扣的大英雄。
相信每位看了直播的朋友,都会热泪盈眶,为祖国自豪,为伟大的航天成就自豪,向兢兢业业的科技工作者们致敬,是他们成就了祖国的航天辉煌。
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