自从人类探索太空以来,如何在失重环境中解决日常“吃喝拉撒”一直是一个重要课题。最近,神舟十九号与神舟十八号实现了中国航天史上的第五次“太空会师”,让人们再次关注起宇航员在太空中的生活细节,尤其是“上厕所”这一在地球上看似平常的事情。
在地球上,人们依赖于重力完成排泄,但在失重的太空中,液体和固体都会漂浮不定。如果没有可靠的收集装置,这些排泄物很可能会污染空间站内的仪器设备,甚至威胁航天员的健康。
据研究数据,一个成年男性每天会排出约1.5升尿液和150克粪便。对于在太空中执行长达六个月任务的航天员来说,他们平均会产生约270升尿液和27公斤粪便。当航天员增加到三人时,这一数据将飙升到400公斤以上。
为了保持空间站的清洁和确保航天员的身体健康,必须考虑如何有效处理这些排泄物。国际空间站采用特殊设计的“大、小便收集装置”,其工作原理类似于吸尘器。小便处理系统利用风机将尿液吸入收集管道,并在气流的推动下流入储存箱中,经过净化处理后,可转化为可饮用水,尿液的回收利用率高达85%以上。
中国空间站也设计了尿液回收与处理系统,通过技术迭代,成功将尿液回收率提高至83%,并能在长时间运行中保持稳定。神舟十三号任务的数据显示,航天员在六个月中处理了600多升尿液,成功转化为500多升可再利用的饮用水。这不仅大幅降低了物资运输成本,也标志着中国在航天水资源回收领域的自我突破。
至于固体废弃物的处理,航天员需要使用特别设计的粪便收集袋。这些袋子由透气但不透水的材料制成,袋中含有适量的防腐剂用于抑制细菌滋生和异味扩散。便器内部设有负压装置,以避免粪便在失重状态下漂浮扩散。收集袋使用后会自动密封,并放入废物箱保存。
空间站内的垃圾处理需要谨慎设计,确保安全并尽可能节约资源。尿液等废水类废弃物可以通过“水回收系统”进行回收利用,而固体排泄物则会与生活垃圾以及废弃设备零部件等一同储存到货运飞船中,待飞船满载废弃物后驶向地球大气层,在高温摩擦下完全烧毁。
尽管目前的废弃物处理主要依赖货运飞船烧毁的方式,但随着太空任务的复杂化和长时间化,废弃物处理技术也在不断改进。未来,随着人类太空活动的拓展,先进的废弃物处理技术将为长途深空探测提供可持续的资源支持。
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