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神舟二十马上要带3名航天员回家了,除了这次任务完成的成果。
大家还挺好奇一件事,航天员在太空待着,产生的250多斤排泄物该怎么处理。
在太空里可没有重力,这些东西没法像在地球上那样随便处理。
要是没弄好,不光会弄脏仪器,还可能让航天员生病。
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原来我们国家的空间站早有办法,尿液能回收再用,而且这些“太空垃圾”不会跟着返回舱回地球。
那它们最后到底去了哪?又是怎么被处理干净的呢?
早期航天员曾憋出毛病
11月1日,神舟二十号与神舟二十一号完成快速对接后,空间站里的3名航天员已经进入返航倒计时。
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除了整理科研数据、交接设备,他们还有项特殊任务——打包近半年产生的125.3公斤排泄物。
这件事情很快冲上热搜,有网友开玩笑:“在地球冲马桶一秒搞定,太空里没重力,这些‘废物’难道会飘着?”
其实早在神舟五号任务时,航天团队就把“上厕所”当成头等大事来解决,如今这套技术已经成了中国航天的“隐藏王牌”。
信息来源:神舟二十号航天员乘组将回家
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要知道早期航天可没这么从容,1961年加加林首次太空飞行时,根本没配备排便装置,全程只能硬憋。
美国水星计划的航天员更狼狈,早期的尿液收集袋频繁泄漏,经常弄湿宇航服。
直到上世纪80年代,美苏的太空厕所还在“翻车”——和平号空间站曾直接把排泄物排到太空,结果冰冻尿液块撞坏了太阳能板。
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在太空,排泄物处理不好可不是“脏”这么简单,失重环境下,尿液飞沫可能腐蚀仪器,粪便里的细菌会快速繁殖。
神舟十三号任务数据显示,3名航天员半年能产生600多升尿液和81公斤粪便,要是没处理好,空间站早成了“细菌培养皿”。
我们中国的突破是从2012年开始的,神舟九号任务首次用上半自动收集系统,到现在神舟二十号搭载的设备。
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已经能实现尿液“喝了又喝”的循环利用,技术转化率比美国还高。
有网友好奇125.3公斤这个数咋来的,其实是按成年人正常排泄量算的。
一个航天员每天约排1.75升尿液、200克粪便,3个人待半年(按180天算)。
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就是1.75×3×180=945升尿液,200×3×180=108000克粪便,换算成重量差不多就是125公斤,刚好250斤出头。
别觉得这数夸张,神舟十八号返回时,3名航天员带回来的排泄物更重,足有400公斤。
而且这些排泄物不能随便丢,每一斤都得经过严格处理——毕竟送一公斤东西上太空要花2万美元,能回收利用的绝不浪费。
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尿液的“重生”
11月1日对接完成后,航天员已经开始启动尿处理子系统。
这个设备长得像个不锈钢柜子,核心技术是“蒸汽压缩蒸馏”,简单说就是把尿液“烧开”再冷凝,最后净化成水。
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具体流程特有意思:航天员排尿时,先启动设备里的风机,靠气流形成负压,把尿液吸进收集箱——这步能防止尿液飘出来,就像吸尘器吸灰尘一样。
等收集箱满了,系统会自动把尿液抽到蒸馏罐,通过旋转加热让尿液变成水蒸气,再冷凝成蒸馏水。
信息来源:取一杯天上的“水” 我们变废为宝
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但这时候的水还不能喝,得再送进水处理子系统:先过滤杂质,再去除离子污染物,最后加银离子消毒。
这套流程下来,6升尿液能提炼出5升再生水,转化率高达83%,比美国的系统还高出两个百分点。
神舟二十号的航天员每天喝的水,有一半都是这么来的。有记者问过航天员喝着啥感觉,他们说“和矿泉水没区别”,毕竟净化后的水比地球的自来水还干净。
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大便处理更麻烦
相比尿液,大便处理目前还没法“变废为宝”,只能打包带回地球。
神舟二十号用的大便收集袋是特制的,外层防水透气,里层涂了防腐剂,袋口有收紧绳,套在马桶上刚好卡住。
航天员使用时,先打开坐便器上的抽气孔,靠负压把粪便吸进袋里,避免飘洒。
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用完后要手动把袋子卷紧,喷上除臭剂,再装进抗压外袋,最后塞进专用收集箱压缩——这一套流程得花10分钟,比地球如厕复杂多了。
这些大便箱会和废弃设备一起装进货运飞船,等飞船脱离空间站后,大部分会在重返大气层时烧毁,只有少量样本被带回地面。
科学家会分析这些粪便里的微生物变化,为长期太空飞行积累数据。
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可能有人觉得,花大力气处理排泄物没必要,但对航天事业来说,这是“保命技术”。
空间站里的水资源全靠货运飞船运送,每升水的运输成本超过2000元。
有了尿处理系统,神舟二十号半年能省出500多升水,相当于少运3个大水桶,直接节省上百万元成本。
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更重要的是,这项技术为登月、火星探测打基础,如果未来航天员要在月球驻留半年,不可能带够所有用水,尿液循环系统就是“生命线”。
现在中国的系统能连续工作180天不出故障,已经达到了火星任务的技术标准。
而且这套技术还能反哺地球,青海的沙漠地区已经试点用类似原理处理苦咸水,太空用的银离子消毒技术,也被用到了偏远地区的净水器里。
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没想到航天员的“厕所技术”,还能帮着解决地球缺水问题。
结语
按照计划,神舟二十号会在11月中下旬返航。
到时候大家可以留意两个细节:一是返回舱里不会带排泄物,所有收集箱都装在轨道舱,会在大气层中烧毁。
信息来源:“太空出差”超180天 神二十乘组开始返回前准备工作
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二是航天员带回的再生水样本,会送到实验室做进一步检测,为神舟二十二号任务优化系统参数。
从杨利伟用“太空尿不湿”应急,到现在尿液能循环利用,中国航天用20年时间解决了“太空如厕”这个世界级难题。
下次再看到航天员出舱,除了为他们鼓掌,不妨也想想背后这套藏在空间站里的“废物处理魔法”——这才是最硬核的科技浪漫。
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