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神舟二十馬上要帶3名航天員回家了,除了這次任務完成的成果。
大家還挺好奇一件事,航天員在太空待著,產生的250多斤排泄物該怎么處理。
在太空里可沒有重力,這些東西沒法像在地球上那樣隨便處理。
要是沒弄好,不光會弄臟儀器,還可能讓航天員生病。
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原來我們國家的空間站早有辦法,尿液能回收再用,而且這些“太空垃圾”不會跟著返回艙回地球。
那它們最后到底去了哪?又是怎么被處理干凈的呢?
早期航天員曾憋出毛病
11月1日,神舟二十號與神舟二十一號完成快速對接后,空間站里的3名航天員已經進入返航倒計時。
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除了整理科研數據、交接設備,他們還有項特殊任務——打包近半年產生的125.3公斤排泄物。
這件事情很快沖上熱搜,有網友開玩笑:“在地球沖馬桶一秒搞定,太空里沒重力,這些‘廢物’難道會飄著?”
其實早在神舟五號任務時,航天團隊就把“上廁所”當成頭等大事來解決,如今這套技術已經成了中國航天的“隱藏王牌”。
信息來源:神舟二十號航天員乘組將回家
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要知道早期航天可沒這么從容,1961年加加林首次太空飛行時,根本沒配備排便裝置,全程只能硬憋。
美國水星計劃的航天員更狼狽,早期的尿液收集袋頻繁泄漏,經常弄濕宇航服。
直到上世紀80年代,美蘇的太空廁所還在“翻車”——和平號空間站曾直接把排泄物排到太空,結果冰凍尿液塊撞壞了太陽能板。
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在太空,排泄物處理不好可不是“臟”這么簡單,失重環境下,尿液飛沫可能腐蝕儀器,糞便里的細菌會快速繁殖。
神舟十三號任務數據顯示,3名航天員半年能產生600多升尿液和81公斤糞便,要是沒處理好,空間站早成了“細菌培養皿”。
我們中國的突破是從2012年開始的,神舟九號任務首次用上半自動收集系統,到現在神舟二十號搭載的設備。
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已經能實現尿液“喝了又喝”的循環利用,技術轉化率比美國還高。
有網友好奇125.3公斤這個數咋來的,其實是按成年人正常排泄量算的。
一個航天員每天約排1.75升尿液、200克糞便,3個人待半年(按180天算)。
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就是1.75×3×180=945升尿液,200×3×180=108000克糞便,換算成重量差不多就是125公斤,剛好250斤出頭。
別覺得這數夸張,神舟十八號返回時,3名航天員帶回來的排泄物更重,足有400公斤。
而且這些排泄物不能隨便丟,每一斤都得經過嚴格處理——畢竟送一公斤東西上太空要花2萬美元,能回收利用的絕不浪費。
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尿液的“重生”
11月1日對接完成后,航天員已經開始啟動尿處理子系統。
這個設備長得像個不銹鋼柜子,核心技術是“蒸汽壓縮蒸餾”,簡單說就是把尿液“燒開”再冷凝,最后凈化成水。
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具體流程特有意思:航天員排尿時,先啟動設備里的風機,靠氣流形成負壓,把尿液吸進收集箱——這步能防止尿液飄出來,就像吸塵器吸灰塵一樣。
等收集箱滿了,系統會自動把尿液抽到蒸餾罐,通過旋轉加熱讓尿液變成水蒸氣,再冷凝成蒸餾水。
信息來源:取一杯天上的“水” 我們變廢為寶
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但這時候的水還不能喝,得再送進水處理子系統:先過濾雜質,再去除離子污染物,最后加銀離子消毒。
這套流程下來,6升尿液能提煉出5升再生水,轉化率高達83%,比美國的系統還高出兩個百分點。
神舟二十號的航天員每天喝的水,有一半都是這么來的。有記者問過航天員喝著啥感覺,他們說“和礦泉水沒區別”,畢竟凈化后的水比地球的自來水還干凈。
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大便處理更麻煩
相比尿液,大便處理目前還沒法“變廢為寶”,只能打包帶回地球。
神舟二十號用的大便收集袋是特制的,外層防水透氣,里層涂了防腐劑,袋口有收緊繩,套在馬桶上剛好卡住。
航天員使用時,先打開坐便器上的抽氣孔,靠負壓把糞便吸進袋里,避免飄灑。
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用完后要手動把袋子卷緊,噴上除臭劑,再裝進抗壓外袋,最后塞進專用收集箱壓縮——這一套流程得花10分鐘,比地球如廁復雜多了。
這些大便箱會和廢棄設備一起裝進貨運飛船,等飛船脫離空間站后,大部分會在重返大氣層時燒毀,只有少量樣本被帶回地面。
科學家會分析這些糞便里的微生物變化,為長期太空飛行積累數據。
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可能有人覺得,花大力氣處理排泄物沒必要,但對航天事業來說,這是“保命技術”。
空間站里的水資源全靠貨運飛船運送,每升水的運輸成本超過2000元。
有了尿處理系統,神舟二十號半年能省出500多升水,相當于少運3個大水桶,直接節省上百萬元成本。
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更重要的是,這項技術為登月、火星探測打基礎,如果未來航天員要在月球駐留半年,不可能帶夠所有用水,尿液循環系統就是“生命線”。
現在中國的系統能連續工作180天不出故障,已經達到了火星任務的技術標準。
而且這套技術還能反哺地球,青海的沙漠地區已經試點用類似原理處理苦咸水,太空用的銀離子消毒技術,也被用到了偏遠地區的凈水器里。
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沒想到航天員的“廁所技術”,還能幫著解決地球缺水問題。
結語
按照計劃,神舟二十號會在11月中下旬返航。
到時候大家可以留意兩個細節:一是返回艙里不會帶排泄物,所有收集箱都裝在軌道艙,會在大氣層中燒毀。
信息來源:“太空出差”超180天 神二十乘組開始返回前準備工作
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二是航天員帶回的再生水樣本,會送到實驗室做進一步檢測,為神舟二十二號任務優化系統參數。
從楊利偉用“太空尿不濕”應急,到現在尿液能循環利用,中國航天用20年時間解決了“太空如廁”這個世界級難題。
下次再看到航天員出艙,除了為他們鼓掌,不妨也想想背后這套藏在空間站里的“廢物處理魔法”——這才是最硬核的科技浪漫。
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