（圖片來(lái)源：pxhere）

撰文 | 阿嫻

時(shí)隔53年后，美國(guó)的載人航天器再一次向月球進(jìn)發(fā)，四名宇航員乘坐“獵戶座”（Orion）飛船準(zhǔn)備繞月飛行。然而就在這場(chǎng)歷史性任務(wù)進(jìn)行到第5天時(shí)，美國(guó)航空航天局（NASA）不得不對(duì)外確認(rèn)：飛船上的廁所出現(xiàn)了故障。

壞掉的馬桶在地面上不是啥大問(wèn)題，但在一個(gè)僅有房車(chē)大小（寬約5米、高約3米）、同時(shí)容納4個(gè)成年人的密閉艙內(nèi)，馬桶出問(wèn)題不僅會(huì)令人尷尬，還可能攸關(guān)任務(wù)成敗。紐約市立大學(xué)的科技史學(xué)家大衛(wèi)·蒙斯（David Munns）指出，太空馬桶是一個(gè)“任務(wù)關(guān)鍵型”系統(tǒng)，如果它徹底癱瘓，整個(gè)太空任務(wù)都將面臨極大的風(fēng)險(xiǎn)。

2025年1月，阿爾忒彌斯二號(hào)的宇航員在獵戶座飛船模型內(nèi)進(jìn)行訓(xùn)練。｜By NASA Johnson Space Center / Mark Sowa

在大眾認(rèn)知里，人們普遍認(rèn)為宇宙飛船搭載著前沿科技，內(nèi)部設(shè)施極盡先進(jìn)，但在阿波羅登月時(shí)代，宇航員連一臺(tái)真正的“馬桶”都沒(méi)有。他們只能使用邊緣帶有粘合劑的塑料袋和漏斗來(lái)收集排泄物。在失重狀態(tài)下，光綁這些袋子就已經(jīng)夠困難了，上完廁所后，宇航員還得手動(dòng)將一包殺菌劑揉捏進(jìn)密封的袋子里，以防止細(xì)菌滋生和氣體膨脹。

早期的廁所套裝包括塑料包裝袋、 殺菌劑一包、紙巾8張、尼龍布1塊。｜ NASA

在艙內(nèi)狹小的空間和零重力環(huán)境下，用這些東西拉屎竟然變成了一場(chǎng)長(zhǎng)達(dá)45分鐘、混亂并且讓宇航員感到反感和惡心的體驗(yàn)。

更可怕的是，這套系統(tǒng)極易發(fā)生泄漏。在阿波羅10號(hào)任務(wù)中，宇航員曾目睹糞便在艙內(nèi)漂浮；而在阿波羅8號(hào)任務(wù)中，機(jī)組人員甚至得在艙內(nèi)四處追捕逃逸的嘔吐物和糞便團(tuán)。阿波羅16號(hào)的宇航員肯·馬丁利（Ken Mattingly）在體驗(yàn)過(guò)這套系統(tǒng)后曾吐槽：“我曾經(jīng)夢(mèng)想成為登陸火星的第一人，但這套系統(tǒng)讓我徹底死心了?！?br/>

你可能注意到照片中，使用者會(huì)將兩根手指插進(jìn)塑料袋里。這是為了幫助清除屁股里頑固的糞便，因?yàn)樵诹阒亓Νh(huán)境下，糞便并不會(huì)主動(dòng)掉下來(lái)。｜ NASA

地面上，一切依賴重力：水會(huì)向下流，廢物會(huì)自然排走。但在微重力環(huán)境中，這些基本規(guī)律統(tǒng)統(tǒng)失效。排泄物不會(huì)掉下去，液體會(huì)變成懸浮的微小液滴四處漂浮，而密閉空間又會(huì)讓氣味和細(xì)菌迅速積累。如果沒(méi)有控制手段，整個(gè)艙內(nèi)環(huán)境很快就會(huì)失控。

因此，現(xiàn)代太空廁所的核心原理并不是沖水，而是吸走。從航天飛機(jī)時(shí)代開(kāi)始，NASA就采用風(fēng)扇驅(qū)動(dòng)的真空系統(tǒng)，用氣流把廢物吸入密閉裝置中，防止它們?cè)谂搩?nèi)亂飛。國(guó)際空間站的廁所也沿用了這一思路，同時(shí)還能對(duì)尿液進(jìn)行真空蒸餾與凈化，回收為再生水資源，用于飲用與衛(wèi)生用水。不過(guò)，這些系統(tǒng)仍然存在不少問(wèn)題，比如操作復(fù)雜、對(duì)女性不夠友好、故障率高，以及無(wú)法同時(shí)處理液體和固體等。

UWMS系統(tǒng)的初始版本于2020年在國(guó)際空間站上進(jìn)行了測(cè)試，并于2021年完成了最終安裝。｜By James Blair -Public Domain

為了解決這些長(zhǎng)期積累的痛點(diǎn)，NASA的科學(xué)家痛定思痛，傾注了十多年的心血、花費(fèi)2300萬(wàn)美元試圖打造出一款完美的太空馬桶，也就是這次安裝在獵戶座飛船上的“通用廢物管理系統(tǒng)”（UWMS）。

這套系統(tǒng)可以看作是幾十年經(jīng)驗(yàn)的集大成者：它采用更緊湊的設(shè)計(jì)，使用3D打印鈦合金制造，既減輕重量，又提高可靠性；它可以同時(shí)處理尿液和糞便，提高使用效率；優(yōu)化了收集裝置，對(duì)女性宇航員更加友好；甚至還加上了一個(gè)“門(mén)”，在狹小空間中給宇航員提供一點(diǎn)點(diǎn)心理上的隱私感。

6是排尿管道系統(tǒng)｜NASA

在阿爾忒彌斯號(hào)飛船上，UWMS 能將尿液與糞便分離，對(duì)糞便進(jìn)行冷凍干燥并儲(chǔ)存起來(lái)， 同時(shí)將尿液輸送到排尿管道， 直接排放到太空。然而，再先進(jìn)的系統(tǒng)，在太空這種極端環(huán)境中依然可能出問(wèn)題。這次故障的關(guān)鍵在于將尿液排放到太空的“通氣管”。

很顯然，工程師低估了太空低溫——尿液會(huì)在通氣管中凍結(jié)和堵塞，導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常排放。地面指揮中心在研究后決定，調(diào)整飛船的姿態(tài)，讓通氣管盡可能多地曬到太陽(yáng)，同時(shí)開(kāi)啟管道加熱裝置，以此試圖融化冰堵。與此同時(shí)，工程師也建議宇航員啟用上廁所的備用方案，例如可折疊應(yīng)急小便器。

相比之前被無(wú)數(shù)宇航員詬病的簡(jiǎn)易塑料袋，這個(gè)收集器看上去方便很多。｜ins

從阿波羅時(shí)代的簡(jiǎn)易收集袋，到阿爾忒彌斯號(hào)的3D打印廁所， 人類(lèi)在失重環(huán)境對(duì)解決日常問(wèn)題的探索，其實(shí)從未停止 。

想知道國(guó)際空間站上還有哪些腦洞大開(kāi)、顛覆認(rèn)知的太空實(shí)驗(yàn)？ 不妨翻開(kāi)《萬(wàn)物》雜志4月新刊，在《12個(gè)有趣的太空實(shí)驗(yàn)》中 我們將帶你走進(jìn)失重環(huán)境下的人體、生物與技術(shù)試驗(yàn)，看看科學(xué)家們?nèi)绾卧跇O端條件中不斷試錯(cuò)、改進(jìn)，甚至重新定義“日常生活” 。

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參考資料：

[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/

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