由于在失重状态下没有引力 , 苏联采用负压等方法 , 在太空马桶的收集口处形成强大的气流 , 将排泄物吸入马桶中 。
其中的难点在于密封 , 所以苏联将设计的太空马桶开口控制在10公分 , 航天员为此还要专门训练如何上厕所 , 他们需要让臀部和马桶坐垫边缘完全紧贴 , 以此达到密封的目的 , 否则粪便残渣没准会从缝隙中飘散出去 。
如何精准将臀部对准太空马桶的开口?
美国还开发出了一套摄像系统 , 航天员可通过屏幕判断位置是否合适 。
后来经过改良 , 太空马桶还有专门固定航天员双脚的装置 , 足以保障航天员在上厕所时 , 不会因失重飘走 。
到了近些年 , 太空马桶的功能越来越多 , 除了更符合人体工程学设计之外 , 还具备了分类处理功能 , 例如尿液分流、粪便压缩干燥、臭味抑制、细菌过滤等 。
别以为太空马桶看上去平平无奇 , 也就造型奇怪一些 , 但内部技术含量却非常高 , 当年苏联制造的一个太空马桶 , 价格高达1900万美元!
【太空处于失重环境,航天员是怎样在太空上厕所的?】后来NASA研发了新一代太空马桶UWMS , 重约45千克 , 高71厘米 , 由钛合金制作 , 比目前空间站使用的马桶质量要轻40% , 体积则小65% , 仅设计研发就花了6年时间 。
UWMS太空马桶不仅对女性更加友好 , 还配备了多项先进技术 , 例如3D打印钛合金风扇分离器 , 强大的吸力足以完美解决排泄物在失重下的难题 , 并且还能将排泄物进行干湿分离 。
UWMS太空马桶造价高达2300万美元 , 约1.54亿人民币 , 一个马桶就要1.54亿人民币 , 真是大开眼界!
航天员产生的排泄物是如何处理的?3位航天员在6个月内 , 大概会产生90公斤以上的粪便 , 空间站内地方有限 , 这些粪便如果全部存放在空间站 , 会对空间站造成较大的负荷 , 不过也不用担心 , 粪便的处理方法要简单的多 , 在进行干燥脱水后 , 余下的粪便固体会随着货运飞船进入地球 , 在大气层中被燃烧殆尽 。
在说尿液的处理方法之前 , 有必要了解下水资源在空间站内的重要性 。
空间站距离地球的高度约为400公里 , 大气稀薄无比 , 以每位航天员单日消耗550升氧气计算 , 180天需要消耗29.7万升氧气 。
那么空间站内的氧气是如何来的呢?
我国的天舟二号货运飞船 , 会定期向空间站运送制氧产品 , 例如高氯酸锂组成的SFOG(固体燃料制氧)罐 , 但主要还是通过电解水来获得氧气 。
一个水包有20升水 , 一升水通过电解后可获得620升氧气 , 也就是说 , 20升水足以满足一名航天员22天的氧气需求量 。
水除了制氧之外 , 航天员每日还需要喝水 , 所以单靠货运飞船不停的往返运输水资源 , 是一件非常耗时且烧钱的行为 。
以每位航天员单日产生1750毫升尿液计算 , 6个月所产生的尿液可高达约965公斤 , 如此庞大的尿液所占据的体积很大 , 不太可能随着货运飞船返回地球 。
重要的是 , 尿液中含有大量的水分 , 对尿液进行回收利用后 , 一方面可以用来缓解日常饮水需求 , 另一方面还能通过电解水的方式来获得氧气 。
如今的太空马桶早已具备了净化尿液的功能 , 尿液在经过蒸馏和深度净化等工艺后 , 就会产生足够纯净的水 , 缓解货运飞船的运水压力 。
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