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神舟13号乘组有3名航天员：翟志刚、王亚平、叶光富，其中王亚平还是一位女航天员。他们要在空间站里呆上6个月，比神舟12号的3名航天员长一倍。如此长的在轨时间，也让大家对航天员的生理问题非常关注，例如女性如何解决生理期等。  神舟十三号的3名航天员 不过，女性生理期可以想办法推迟或暂停，但人有三急，“屎尿屁”可不能憋着。这些在地球很好解决的事情，在太空中竟然成了棘手问题，用上了相当有技术含量的高科技。为什么会这样呢？咱们先来看看如何排泄的问题，这个在地球上再正常不过的动作，在空间站却成了难题，罪魁祸首就是失重的环境。  空间站处于微重力环境 在地球上无论是排便还是排尿，都会受到重力的作用，排泄物会自然下落。只要马桶开口够大，稍加瞄准就可轻松搞定，不会把周围弄脏一点点儿。但在太空的微重力环境下，便便和尿液会不受控制的到处乱飞，这可不仅仅是无法命中目标的问题，搞不好会酿成一场大灾难。乱飞的排泄物会沾染空间站的环境，令人作呕，还有可能造成设备故障。 在人类载人航天的早期探索阶段，由于航天员不会在太空常驻，往往只是在天上转几圈就下来，所以经常采用低残渣饮食、发射前清洁肠道等方法来避免在任务期间排便。排尿则可以用收集袋来解决。到了60年代后期，阿波罗登月计划实施，航天员的任务时间长达8天以上，拉屎排尿的问题就无法回避了。  尿液收集袋 但在狭小的阿波罗飞船上不可能建一个厕所，于是美国人使用了粪便收集袋，这种袋子有个漏斗状的圆形开口，使用时用胶布将收集袋开口粘在屁股上排泄，用完之后还要把杀菌剂倒入袋中密封，并揉搓均匀，否则粪便会产生气体，有可能把袋子爆掉。  阿波罗飞船的粪便收集袋以及使用方法 这种袋子想想就很麻烦，而且很容易出“飞翔事故”。在阿波罗10号任务被解密的通讯记录中，就出现了下面一段著名对话： 塞尔南：那玩意儿是从哪里来的？ 斯塔福德：快给我张纸！这是一坨“屎”，就要从我眼前飘过了！ 杨：这不是我拉的，我拉的不是这个形状！ 塞尔南：我也不认为这是我拉的！ 斯塔福德：也不是我！我的有点粘。赶紧把它丢掉！ 杨：万能的上帝！ 然后就传来了地面人员的笑声，阿波罗10号因此成为第一艘被大便袭击的载人飞船。后来的登月过程中，宇航员纷纷把装有粪便的袋子扔到了月球上。以现在的眼光来看，这种行为严重地污染了月球环境！  污染月球环境有实锤 阿波罗登月之后，人类探索太空的脚步并未停止，随着空间站的建设，航天员在天上呆的时间越来越长，粪便收集袋、尿液收集袋，以及后来由华人唐鑫源博士发明的超强尿不湿，都已经满足不了需求，是时候认真考虑一下厕所的问题了！于是太空马桶应运而生。 太空马桶的首要目的就是在失重条件下控制住便便和尿液，让它们不要到处“飞翔”。要实现这一目的，目前能想到的最好办法就是利用气流，通过负压等方法在收集口形成的强大向内气流，可将排泄物吸进去并储存起来。原理很简单，但是实现起来并不容易。  美国航天飞机使用的太空马桶 为了确保密封性，收集便便的开口相当小，美国曾使用的某款太空厕所的开口仅10厘米，要想对准实属不易，以至于美国人还开发了一套摄像系统，宇航员可以实时监控自己屁屁的位置，通过这种训练来提高如厕“精度”。而小便则通过一根管子来收集，男性比较方便，对女性就不太友好了。 在如厕时，宇航员还要注意固定住自己的身体，否则在方便时飘走了就尴尬了，还得保证把臀部紧紧地贴在开口上，否则仍有“飞翔”的可能。早期的太空抽气马桶十分难用，例如美国“天空实验室”上的马桶，据说有位仁兄上去后干脆不吃饭，以避免使用该马桶，但由于人不吃饭也不能保证不排泄，最后也没能幸免。  国际空间站上的马桶开口大小 别看这种太空抽气马桶如此不好使，内部结构可是相当复杂，属于高科技产品。随着技术的不断改进，太空马桶还配备了尿液分流器、粪便压缩干燥器、臭味抑制器和细菌过滤器等设备， 技术含量很高。现在据说还出现了能够在如厕后吹干屁股的吹风机，考虑的算是相当周到了。 不仅仅是大小便，航天员的另一种排泄物：气体，也需要用太空马桶解决。由于屁的成分中含有甲烷、氢气等可燃气体，如果直接排到空间站的空气中，不仅味道难闻，积聚起来还有爆炸风险。因此，航天员如果想要释放气体，也得使用抽气马桶。  国际空间站上的俄制厕所 在太空马桶领域，俄罗斯的技术在相当长的时间里都比美国好，以至于国际空间站上的厕所就是俄罗斯建造的，价钱高达1900万美元。后来NASA自己开发了一套马桶UWMS送了上云，使用更方便，更耐腐蚀，对女性也更加友好。据说在研制过程中特意研究了女性志愿者的如厕过程，以便达到最佳的人体工程学效果。但这套马桶比俄国货还贵，价格达到了2300万美元。  新式太空马桶UWMS 我国在神舟5号首次载人上太空时，由于逗留时间短，航天服里配备的还是类似尿不湿的小便收集装置，到了神舟6号就有了类似太空抽气马桶的大小便收集器。现在，我国空间站也配备了自主研制的专属太空马桶，根据男女航天员的不同生理结构特点设计，可以在风机作用下，产生稳定、可靠的气体流场，从而在微重力环境下实现排泄物的收集，这说明我们在“太空如厕技术”方面已经达到了国际先进水平。  解决了如何如厕的问题并不算完，还得考虑如何处理排泄物。神舟13号的3名航天员将在太空中呆上6个月，这期间产生的排泄物总量还是相当大的！ 一般来说，人每天平均需要排便150~200克，排尿1500~2000毫升。咱们取个中值，按每天排便175克，排尿1750毫升计算，3名航天员在6个月时间里总的排便量将达到94.5公斤，排尿量更是达到了964公斤（尿比重按1.02）。即便考虑到航天员吃的可能是低残渣饮食，排便量较少，但尿液是不太可能能减少的，排泄物总量还是大概率会超过1000公斤，十分惊人。 这么大的量，能不能像在地球上一样，建一个化粪池来储存呢？在寸土寸金的空间站上显然不能，而且储存这么多排泄物也没多大用处。因此，粪便会进行真空干燥处理，排出其中的水分，剩下的固体物质将被带回地球，或是由货运飞船在返回时在大气层中烧毁，化作流星般的烟火。  货运飞船在返回大气层时烧毁 不过除了便便之外，尿液也是个大问题！根据前面的计算，在6个月的时间里3位航天员的排尿量达到900多公斤，接近1吨，这么多的尿液会占据相当大的体积，不可能一直储存在空间站上。因此，早期的太空厕所会将其直接排出舱外。尿液一到外面就会先沸腾，然后再凝华，形成云状的尿晶体，闪闪发光十分漂亮。 然而在观赏完美景后，这些冰晶就会带来很大的麻烦。1986年发射的和平号空间站就使用了排出式的浴室和厕所，经过多年运行之后，太阳能电池板被洗澡水和尿液形成的冰块层层包裹，发电效率损失了40%，运动的冰块还会撞击电池板造成损坏。 和平号空间站 因此，现在空间站里的太空马桶已经不再向太空直排，而是会先对尿液进行处理。由于尿的成分绝大部分都是水，而水在太空中是一种宝贵的资源。用火箭和货运飞船向空间站运送1吨水，代价是非常高昂的，因此，尿里的水分就被科学家看中了。 我国空间站就配备了尿处理子系统和净水器，在经过蒸馏和深度净化等复杂的处理工艺后，尿液中的水分会被回收，纯净程度达到了可以饮用的水平。航天员不仅可以喝这些水，还能够拿来制氧。这样一来，空间站就实现了水的循环利用，极大地减轻了物资运送的负担和成本。 现在，三急的问题都解决了，大家可以放心了吧！ 我国空间站 |
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