[读懂科学]阿波罗10号上发生的“首例太空排泄物事件”
NASA从早期太空开发就意识到如厕问题亟待解决
阿波罗10号“未确认排泄物”事件广为人知
研发真空吸入式马桶等排泄物处理技术
近期在宇航服开发中公开征集解决方案
甚至研究利用粪便生产太空食物的方法
“在太空中如果突然想上厕所,该怎么办?”
这是看到美国国家航空航天局(NASA)本月15日公开的登月用宇航服时,突然冒出的疑问。NASA与Axiom Space公司共同公开了新开发的舱外活动(Extravehicular activity)专用宇航服。介绍称,这款宇航服比以往更轻、更灵活、视野更开阔,并配备更强的防护功能和特殊工具。但对于遇到“内急”时该如何解决,并未作出具体说明。
其实,对宇航员来说,排泄物处理一直是个长期难题。早在2016年,NASA就曾悬赏3万美元举办“太空排便挑战赛(space poop challenge)”。当时NASA向公众征集在太空中如何处理排泄物的方案。一等奖由提出在胯部附近开一个小孔用于排泄,并通过锁闭装置防止空气泄漏的方案获得(提出者为Daichai Carden博士)。二等奖是由SPUDS团队提出的,利用气流将排泄物排出的护裆形宇航服;三等奖则由英国设计师Hugo Shelley获得,他提出的方案是将排泄物在宇航服内部进行杀菌处理后储存起来。据悉,NASA已在本次新型宇航服的研发中,采用了这些创意中的一部分。
NASA从太空开发初期就深刻认识到解决太空如厕问题的重要性。根据韩国航空宇宙研究院(KARI)博客介绍,这一切要从1961年5月搭乘首艘载人飞船“自由7号”的Alan Shepard说起。他在太空停留的时间只有短短15分钟,问题在于发射倒计时过程中由于天气恶化和机械故障导致发射延迟了足足4个小时。感到尿意的Alan Shepard不得不与自己“斗争”,最终只能在宇航服里小便。若要去厕所,就必须脱下宇航服离开座舱,这样一来发射势必再次推迟。
在成功实现人类首次登月的阿波罗计划中,宇航员们同样饱受如厕问题困扰。其中,阿波罗10号的“未确认排泄物体(Unidentified Fecal Object)”事件,是一则广为流传的轶事。阿波罗10号在绕月轨道飞行返回途中,舱内突然飘起带着恶臭的排泄物。当时宇航员们互相否认“责任”,发生了一段小争执:“是谁拉的?”“谁给我一张餐巾纸?有一坨粪便(turd)在空中飘着。”“不是我拉的。”这些是后来解密的当时宇航员对话记录。NASA内部曾将以“捣蛋鬼”著称的John Young列为嫌疑人,但最终并未确认“真凶”。NASA将这一插曲称为“人类首例太空排便事件”、“未确认排泄物体”,至今仍时常被人提起。
经历这些风波后,NASA不断开展研究,努力为宇航员提供太空厕所,这也促成了类似真空吸尘器那样将排泄物吸走的飞船用马桶的诞生。在阿波罗计划中,宇航员使用的是漏斗形小便器,小便用其解决,大便则装入袋中保存。后来随着“天空实验室”(Skylab)、国际空间站(ISS)等设施建成,舱内终于有了足够空间安装厕所,才真正开始使用配有真空吸入装置的太空马桶。小便通过连接在软管上的漏斗被吸入,经净化处理后再作为饮用水使用。大便则集中保存,部分通过往返的货运飞船投放到大气层中焚烧,另有一部分带回地球,在完成宇航员健康状况检查后再进行处理。用于开发和安装国际空间站净水系统和太空马桶的费用高达2.5亿美元(约3000亿韩元)。
宇航员们还会专门制作并使用专用纸尿裤,以应对万一的紧急情况。由于飞船内部处于失重状态,如果直接排泄,排泄物会在舱内四处漂浮,根本无法收拾。而若将排泄物直接排放到舱外,它们会以极高速度绕地飞行,成为对卫星、国际空间站和宇航员构成威胁的太空垃圾。
近年来,排泄物还被研究出新的用途。就像电影《火星救援(Martian)》中那样,将排泄物彻底烘干后,与活性细菌和水混合,便能成为在太空中培育粮食的优质土壤。美国宾夕法尼亚州立大学研究团队的实验中,利用这一系统成功种植出了番茄、土豆等作物。
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