价值2300万美元的太空马桶坏了！宇航员只能被迫用尿袋

（图片来源：pxhere）

撰文 | 阿娴

时隔53年后，美国的载人航天器再一次向月球进发，四名宇航员乘坐“猎户座”（Orion）飞船准备绕月飞行。然而就在这场历史性任务进行到第5天时，美国航空航天局（NASA）不得不对外确认：飞船上的厕所出现了故障。

坏掉的马桶在地面上不是啥大问题，但在一个仅有房车大小（宽约5米、高约3米）、同时容纳4个成年人的密闭舱内，马桶出问题不仅会令人尴尬，还可能攸关任务成败。纽约市立大学的科技史学家大卫·蒙斯（David Munns）指出，太空马桶是一个“任务关键型”系统，如果它彻底瘫痪，整个太空任务都将面临极大的风险。

2025年1月，阿尔忒弥斯二号的宇航员在猎户座飞船模型内进行训练。｜By NASA Johnson Space Center / Mark Sowa

在大众认知里，人们普遍认为宇宙飞船搭载着前沿科技，内部设施极尽先进，但在阿波罗登月时代，宇航员连一台真正的“马桶”都没有。他们只能使用边缘带有粘合剂的塑料袋和漏斗来收集排泄物。在失重状态下，光绑这些袋子就已经够困难了，上完厕所后，宇航员还得手动将一包杀菌剂揉捏进密封的袋子里，以防止细菌滋生和气体膨胀。

早期的厕所套装包括塑料包装袋、 杀菌剂一包、纸巾8张、尼龙布1块。｜ NASA

在舱内狭小的空间和零重力环境下，用这些东西拉屎竟然变成了一场长达45分钟、混乱并且让宇航员感到反感和恶心的体验。

更可怕的是，这套系统极易发生泄漏。在阿波罗10号任务中，宇航员曾目睹粪便在舱内漂浮；而在阿波罗8号任务中，机组人员甚至得在舱内四处追捕逃逸的呕吐物和粪便团。阿波罗16号的宇航员肯·马丁利（Ken Mattingly）在体验过这套系统后曾吐槽：“我曾经梦想成为登陆火星的第一人，但这套系统让我彻底死心了。”

你可能注意到照片中，使用者会将两根手指插进塑料袋里。这是为了帮助清除屁股里顽固的粪便，因为在零重力环境下，粪便并不会主动掉下来。｜ NASA

地面上，一切依赖重力：水会向下流，废物会自然排走。但在微重力环境中，这些基本规律统统失效。排泄物不会掉下去，液体会变成悬浮的微小液滴四处漂浮，而密闭空间又会让气味和细菌迅速积累。如果没有控制手段，整个舱内环境很快就会失控。

因此，现代太空厕所的核心原理并不是冲水，而是吸走。从航天飞机时代开始，NASA就采用风扇驱动的真空系统，用气流把废物吸入密闭装置中，防止它们在舱内乱飞。国际空间站的厕所也沿用了这一思路，同时还能对尿液进行真空蒸馏与净化，回收为再生水资源，用于饮用与卫生用水。不过，这些系统仍然存在不少问题，比如操作复杂、对女性不够友好、故障率高，以及无法同时处理液体和固体等。

UWMS系统的初始版本于2020年在国际空间站上进行了测试，并于2021年完成了最终安装。｜By James Blair -Public Domain

为了解决这些长期积累的痛点，NASA的科学家痛定思痛，倾注了十多年的心血、花费2300万美元试图打造出一款完美的太空马桶，也就是这次安装在猎户座飞船上的“通用废物管理系统”（UWMS）。

这套系统可以看作是几十年经验的集大成者：它采用更紧凑的设计，使用3D打印钛合金制造，既减轻重量，又提高可靠性；它可以同时处理尿液和粪便，提高使用效率；优化了收集装置，对女性宇航员更加友好；甚至还加上了一个“门”，在狭小空间中给宇航员提供一点点心理上的隐私感。

6是排尿管道系统｜NASA

在阿尔忒弥斯号飞船上，UWMS 能将尿液与粪便分离，对粪便进行冷冻干燥并储存起来， 同时将尿液输送到排尿管道， 直接排放到太空。然而，再先进的系统，在太空这种极端环境中依然可能出问题。这次故障的关键在于将尿液排放到太空的“通气管”。

很显然，工程师低估了太空低温——尿液会在通气管中冻结和堵塞，导致系统无法正常排放。地面指挥中心在研究后决定，调整飞船的姿态，让通气管尽可能多地晒到太阳，同时开启管道加热装置，以此试图融化冰堵。与此同时，工程师也建议宇航员启用上厕所的备用方案，例如可折叠应急小便器。

相比之前被无数宇航员诟病的简易塑料袋，这个收集器看上去方便很多。｜ins

从阿波罗时代的简易收集袋，到阿尔忒弥斯号的3D打印厕所， 人类在失重环境对解决日常问题的探索，其实从未停止 。

想知道国际空间站上还有哪些脑洞大开、颠覆认知的太空实验？ 不妨翻开《万物》杂志4月新刊，在《12个有趣的太空实验》中 我们将带你走进失重环境下的人体、生物与技术试验，看看科学家们如何在极端条件中不断试错、改进，甚至重新定义“日常生活” 。

▲ 点击观看万物科学课 ▲

用生动讲解延展杂志内容，

让科学越学越有料！持续更新中……

参考资料：

[1] https://www.jalopnik.com/i-took-a-dump-the-same-way-the-apollo-astronauts-did-1836637152/

[2]https://world.infonasional.com/nasa-artemis-ii-lunar-toilet

[3]https://en.wikipedia.org/wiki/Space_toilet

[4]https://www.scientificamerican.com/article/artemis-iis-toilet-is-a-moon-mission-milestone/

▲ 点击卡片关注，了解更多官方动态 ▲

原创文章版权归微信公众号
“把科学带回家”所有

转载请联系：bd@wanwuweb.com

凡本公众号转载、引用的文章 、图片、音频、视频文件等资料的版权归版权所有人所有，因此产生相关后果，由版权所有人、原始发布者和内容提供者承担，如有侵权请联系删除。