NASA 最新发射的黑科技马桶造价 1.5 亿!这下宇航员们如厕体验更好了
美剧《生活大爆炸》里的最新造一个情节是,霍华德给空间站设计的发射「太空马桶」因为出现故障坑惨了宇航员。那么问题来了:
现实生活中,科技新中原信用盘出租宇航员在太空如何上厕所呢?
其实,马桶在太空上厕所堪称一道宇宙级难题,亿下宇航员们验更毕竟几乎零重力的厕体环境下再也不能像在地球上那样马桶冲水了,甚至于还可能出现尴尬的最新造「太空飞翔」场面。
为了保证宇航员们在太空也能优雅地解决内急,发射NASA 前不久向国际空间站发射的科技一艘无人驾驶飞船上,搭载了一款重要的马桶设备——一个价值 2300 万美元(约合人民币 1.5 亿元)的天价马桶。
就长上面这样,看着还挺硬核!最新造
其实,发射这个全宇宙最昂贵的科技马桶代表了 NASA 地外盥洗设备的最新技术进展,而且男女皆可使用。
1.5 亿,天价马桶贵在哪?
早在 2015 年底,NASA 就开始了「天价马桶」的新中原信用盘出租采购计划,「天价马桶」集成和国际空间站应用计划也是在 2015 年就开始了。
当时的计划是,「天价马桶」在 2020 年作为技术演示有效载荷现身国际空间站,将包含尿液预处理剂量泵/预处理质量指示装置,不仅要解决宇航员们的内急问题,还可以在太空实现水回收。
如果能达到预期效果,「天价马桶」也将成为 Artemis 重返月球计划的一部分有效载荷,之后还将用于各类短期、长期的 NASA 太空任务。
NASA 与各地太空中心共同开展了这项工作,马桶本身的造价也是达到了 2300 万美元(约合人民币 1.5 亿元)。
太空马桶,想想就觉得制造起来不容易,但这么贵有道理吗?
当地时间 2020 年 10 月 6 日,NASA 官方 po 出的一段视频中,一位美国宇航员 Chris Cassidy 带着观众参观了马桶和“废物卫生隔间”(WHC),并向大众解释,在太空中想上厕所的心情和地球上一毛一样。就像是在说,这款太空马桶即使贵,也贵的值得!
那么,「天价马桶」贵在哪?
先来看看尺寸,它重约 100 磅(45 公斤),高 28 英寸(71 厘米),实际上这种设计考虑到的一个因素是:未来用于将人送往火星的“猎户座”(Orion)太空舱内空间有限,马桶不能设计得太大。
目前国际空间站上有 2 个俄罗斯设计的马桶(如下图),但这次的「天价马桶」大小上要比它们小 65%,轻 40%,而且更为节能。
正如这一项目的经理 Melissa McKinley 在此前的新闻发布会所说的:
航天器上的空间和能量极为宝贵,这些优化可以在很多方面有所帮助。
「天价马桶」的官方称呼是:通用废物处理系统(Universal Waste Management System),这个名字实际上反映出了它的工作原理。
事实上,所有太空马桶都依赖于一个重要的东西:吸力。微重力环境下一切都会漂浮,为避免“舱内流星雨”的尴尬状况,这一系统可利用吸力防止排泄物溢出。
宇航员在小便时,要使用附在软管(如下图)上的漏斗,软管可通过风扇将尿液拉入水箱。
而在大便时,宇航员要坐在一个槽上面,通过风扇将粪便拉入收集袋。同时设计团队为大便场景还专门配备了一个可移动的“废物压实机”——宇航员把收集袋密封好之后,推入下方的一个罐中,直到罐子装满为止。装满后,便便会与其他垃圾一起丢弃到外层空间。
NASA 的钱还花在了一项 3D 打印的钛金属特殊装置上。这一装置主要的特点就是耐酸,因为要分解尿液中的沉积物需要高酸性溶液,这一设计有助于帮助对尿液预处理再回收利用的过程。
值得一提的是,宇航员用酸来处理尿液,可以转化成自己的饮用水!emmm...
整体而言,相比此前,新马桶的舒适度和性能自然都大大提升了:
为了更好地适应女性的身体结构,排尿漏斗和外观也都进行了全新设计。
新马桶采用了倾斜坐垫,也比以前更适合收集更多的废物。
新马桶是全自动的,而此前需要宇航员翻转开关才能启动。
上太空,便便问题是大事
可以说,上太空难,在太空上厕所比上太空还难。
正如阿波罗 11 号指令舱驾驶员 Michael Collins 曾表示,媒体记者狂轰滥炸地问在太空孤独一人的感觉如何,但我希望他们问我:你在太空里怎么上厕所?
提到 Alan Shepard 这个名字,航天爱好者可能脱口而出:
他 1961 年 5 月 5 日乘坐“自由 7 号”宇宙飞船遨游太空,是美国第一位进入太空的宇航员,美国总统克林顿曾称赞他是美国最伟大的宇航员之一。
没错,但当年还发生了一个小插曲——火箭即将发射之际,Alan Shepard 弱弱地表示:想尿尿怎么办,在线等挺急的!
最后经组织决定,Alan Shepard 先关掉宇航服内的监测仪器,直接尿在宇航服里,尿液通过氧气循环系统风干。
之后的任务中,宇航员们也只能通过随身绑袋子、管子来解决内急,但这并不是一个好的解决办法,泄漏问题时有发生。
1969 年 7 月,人类首次登上月球,背后有一个人的功劳——“太空衣之父”唐鑫源。
曾为美国空军设计高分子材料的唐鑫源,作为美国太空总署太空飞行中心材料研究所所长,负责当时太空服的改良研发。最终,综合月球温度和各种可能出现的极端情况,唐鑫源研制出了一种有强力吸水性的「纸尿裤」,解决了宇航员的小便问题。
就长下面这样,后来纸尿裤从航天领域走向民用,所以说唐鑫源是名副其实的“纸尿裤之父”,曾获美国总统颁赠的领袖奖章也有上百个。
但如果宇航员想要大便,只能通过原始的随身绑袋子的方法解决。一个传言是:
为了飞船返航时减轻重量,宇航员们曾在月球上留下了 96 袋便便、尿液和呕吐物。而将“地球垃圾”带回来,就是美国 Artemis 重返月球计划的任务之一。
科技不断进步,纸尿裤自然不是长久之计。
1970 年代,美国第一次在航天器上安装一种类似于马桶的简易装置,仅包含一个吸水软管和一个漏斗。
2009 年,美国花费 2.5 亿美元制造了尿液净化器,并将其首次发射至国际空间站。
而在我国的神舟六号飞船上,当时也是装备了自研的航天马桶,原理和上述的「天价马桶」类似。
还有哪些有效载荷?
搭载「天价马桶」上天的飞船,正是于美东时间 10 月 2 日晚在美国弗吉尼亚州发射的天鹅座飞船 (Cygnus spacecraft)。
天鹅座飞船是美国轨道科学公司应 NASA 商业轨道运输服务发展计划开发的无人驾驶补给飞船,其主要目的就是向国际空间站补给物资。
作为 2020 年全球第 6 艘飞抵国际空间站的货运飞船,此次天鹅座不仅带了马桶“上天”,还搭载了各类科学研究、技术演示和商业产品,可谓黑科技满满。
天鹅座飞船上的有效载荷主要包括:
识别靶向癌症疗法:基于治疗白血病的 mRNA 药物,利用微重力环境,筛选、测试用于癌症免疫治疗的癌选择性信使 RNA 。
在太空沙拉中添加萝卜:先前已经在空间站上种植了不同类型的植物,新的作物此次也将进入空间站,旨在增加太空食品的生产方法,为月球和火星任务做准备。
太空漫步 VR 相机:一种 360 度定制相机,以沉浸式 VR 方式记录空间站上的生活和研究。
利用废物产生能量和水:通过电化学技术阐明氨电化学氧化机理,考察微重力下氨氧化的过程,有利于开发月球和火星长期任务的水回收系统,并为地球上偏远和干旱的地区提供饮用水。
开放空间站营业:NASA 要为空间站实现商业活动、发展低轨经济做努力。通过展示在太空中进行商业活动的价值,帮助催化、扩展企业在太空探索市场。
引用来源:
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/ng14-research-highlights
https://zhuanlan.zhihu.com/p/64068669
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