揭秘“太空厨房”、“太空马桶”,如何助力航天员在宇宙生存?

揭秘“太空厨房”、“太空马桶”,如何助力航天员在宇宙生存?

首页休闲益智宇宙生存更新时间:2024-07-31

我们在地球上有着重力的帮助,吃饭和排泄都很稀松平常,然而你想过人在微重力的太空中如何进行这些活动吗?神舟十三号有着长达6个月的航行流程,保证生命的食物和水从哪来?“屎尿屁”这类排泄物如果漂浮在空气中又怎么办?

不用担心,一切只是人类上宇宙所面对的小小挑战,本次神舟十三号发射成功,离不开航天员、工作人员和科学家繁多、复杂的准备。

“太空厨房”

首先是最重要的“吃”,科研人员为航天员制定了特别的食谱,每天都必须按照食谱严格进食,不能“随心所欲”。上天之前,航天员还必须进行洗肠。通过在“洗肠机”中注入接近体内温度的洁净水,将细管轻轻插入航天员的直肠约2~3厘米,用低压将肠内壁上的废物软化、稀释,再进行排出。

这样可以预防病毒、细菌等微生物以航天员为“载体”进入航空舱,毕竟谁也不知道病菌在太空环境下会不会变异为“太空病菌”,造成人类无法收场的局面。之后,航天员会摄入水饺、面条一类的低产气食物,不会饿着肚子上太空,这些食物在补充能量的同时,又能让航天员的体内气压维持在较低的水平,在出舱的低压工作中不至于身体不适。

等到航天员在太空中稳定下来,就会相对自由一些,为了调剂艰苦、乏味的太空工作,为航天员设计的食物配置可以说是相当丰富,几个月前神舟十二号的菜谱披露,有多达120种航天食品:藜麦桂花粥、椰蓉面包、什锦炒饭、红烩猪排、巧克力、曲奇饼干等等,尽在其中,可以在满足营养和热量的前提下搭配出很多组合,羡煞了一众网友。

3个人、6个月的食物当然不可能是凭空变出来的,而是储存在航天冰箱内,在必要时候用“太空厨房”做出。

航天冰箱能克服飞船升空过程中强烈的震动,以及太空微重力环境下温度场不均匀的难题,甚至,通过物联网技术,它可以被地面遥控,为航天员提供了食物保障的同时还减少了航天员的工作量。

而“太空厨房”则是一个安装在飞船内的白色方盒,里面有三层加热空间,按下电源开关等待片刻,热腾腾的饭菜便新鲜出炉。

“太空马桶”

吃的问题解决了,排泄怎么办呢?“屎尿屁”三俗问题上升到太空中,也会变得高大上起来——新型太空马桶,别称叫“通用废物管理系统”,耗资2300万美元研制,它不用水,而用气,开口比普通马桶小好几倍,可以有效控制粪便的“漂浮”方向,并用强大的吸力在排泄物排出的一瞬间将它“吸”回去,不让它们在空中乱飘。实现它的技术说起来也不陌生,就是3D打印的钛合金风扇分离器。

普通马桶会将屎尿排入专门的污水管,最后导入化粪池,太空中寸土寸金,自然是不可能建立化粪池的,我国首位进入太空的航天员杨利伟,在他21小时左右的太空航行中,小便都由航天服内的一个特殊装置收集,这个装置可以将小便里的水吸干,让里面的尿素变为固态并除味,便于与其他垃圾一起丢弃。可是3个人,6个月,三餐都正常吃,规模将远远超过那个程度。

于是,就要看太空马桶里的尿净化系统了。通过生物反应和电化学反应,尿中的尿素能被转换为氨,氨又进一步被分解为水和能量。这个过程中,水的回收率达到了98%,而且经过净化,产生的纯净水甚至可以直接饮用,比起用货运飞船向载人飞船运送饮用水,这样既省成本,又真正实现了航空舱内的自循环。

值得一提的是,本次神十三的航天员中有一位名叫王亚平的女同志,女性航天员之所以比例小,除了体力很大原因就是在于月经上。短期的航行中,可以服用避孕药延后经期,在长达6个月的太空旅行中却显然不能这样做,摄入过量的避孕药会导致女性不育,不值得提倡。

太空马桶也没有处理血液的能力,因此女航天员只能用卫生巾、尿不湿等卫生用品单独处理。好在失重不会导致月经无法排出,给女航天员的身体带来损害,因此,这点小麻烦是完全可以接受的。

我国的两位女性航天员刘洋、王亚平

大量固体粪便则是比尿液和月经更大的麻烦,在以前没有太空马桶的年代,时常发生让人啼笑皆非的事故。以前,航天员对于大便都是直接将它装进特制的大便收集袋,放入*菌剂,摇匀,混合,然后直接把袋子扔到月球表面。

但偶尔也会有航天员操作失误,导致有大便在众目睽睽下华丽飘过,吓了所有航天员一跳,又令地面工作人员啼笑皆非的事故。而有了太空马桶之后,粪便收集后将被干燥处理,排出水份,进行除味,剩下的垃圾将与无人货运飞船一起,在返航的时候被销毁。

如何洗澡?

吃喝拉撒解决了,航天员的个人卫生呢?我们在地球上洗淋浴,水会自然下落,轻而易举就可以将身上的污垢冲洗,但太空却无法实现。而我们看到之前的神十、神十二航天员凯旋,身上和脸上干干净净,显得很有神采,他们是如何做到的?

目前,我们国家的航天员清洁身体还是主要依赖于擦拭,将毛巾打湿,加热,擦拭身体,洗头也是使用特制的洗发液,有96%的成分从植物中提取,在失重环境下能变为细小的颗粒,在头皮上摩擦的同时带走污垢,事后再用毛巾擦拭干净。

以前,国外部分空间站内也有洗澡间:航天员进入之后首先需要先固定住自己的双脚,接着戴上呼吸罩和护目镜。这是为了防止身体不受控制地翻滚,鼻子和嘴巴吸入空气中失重的小水珠,导致呛到。洗完之后,污水不会从身体上流下来,而是通过抽气将它吸走,这个过程花费的时间远远大于洗澡本身,后来就用得少了。

比起洗澡本身的困难,反而更考验航天员心理上的耐受力,毕竟大多数人——尤其是爱干净的女同志,肯定难以想象6个月无法正常洗澡,大多数时间待在狭小空间的生活。也因此,航天员的牺牲更值得我们尊敬。

如厕史、洗澡史……一切解决航天员个人生理问题的技术,都是人道主义和人文关怀的进步,航天员前往宇宙实现“摘星梦”,离不开脚下坚实的中国大地!

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