神舟十三號航天員王亞平？

美國歷史上第一位宇航員謝帕德在升空前曾把尿液排到自己的宇航服里，也正是他的這一尷尬經歷，讓科學家們意識到在太空宇航員如廁是一個值得重視的問題。

飛入太空前的一個小插曲

我們都知道，人類歷史上第一位進入太空的宇航員是蘇聯宇航員加加林，1961年4月12日莫斯科時間上午9時07分，他乘坐“東方1號”宇宙飛船從拜克努爾發射場起航，在最大高度為301公里的軌道上繞地球一周，于上午10時55分安全返回，此次太空之旅歷時1小時48分鐘。因為時間并不算長，所以加加林沒有配備任何排泄物收集裝置。

1961年5月5日，美國航天員阿蘭·謝帕德坐在名為“自由7號”的水星飛船內整裝待發，不出意外的話，他很快就將成為美國歷史上第一位宇航員。但是飛船并沒有像他預想中的那樣很快升空，當時可能是由于一些技術原因，飛船的發射時間被推遲了四個多小時。

謝帕德焦急等待，隨著時間推移，他發現自己排尿的欲望越來越強烈，后來他不得不向地面控制中心報告說自己實在是憋不住了，要立即上廁所。

他這個要求讓地面控制中心和工程技術人員措手不及，因為和加加林的飛行一樣，謝帕德此次的飛行時間也不算長，因此他們同樣沒有為謝帕德準備排便器。工程師們經過激烈討論后拒絕了他的請求，同時地面控制中心通知謝帕德，讓他在自己穿的宇航服內直接解決問題。

為了避免尿液使宇航服內部的各種傳感設備失靈，工程人員不得不臨時關閉了傳感器的電源，所幸尿液很快被謝帕德的貼身衣物吸收，并在機艙內100%純氧的環境中迅速蒸發，因此沒有引發什么故障。

謝帕德進入太空前的這個小插曲，讓科學家們開始意識到解決宇航員的如廁問題迫在眉睫。

航天員如廁不容易

航天員在太空上廁所并不像在地球上那樣方便。因為太空是零重力環境，失重狀態下，排泄物并不能像在地球上那樣在重力的作用下到達指定地點。

而且在這種無重力的狀態下，人體的腸道是漂浮著的，內臟不能正常工作，所以如廁很麻煩。

長時間的太空之旅更需要解決好如廁問題

如今宇航員們在太空中停留的時間越來越長，神舟十二號航天員聶海勝、劉伯明和湯洪波在太空生活了3個月。10月16日神舟十三號載人飛船正式發射，三位航天員翟志剛、王亞平和葉光富將在太空生活6個月。在這半年的時間里，3名航天員的日常起居生活，全部都要在空間站內完成，而如廁問題也是生活中的一大難題。

美國宇航員斯科特·凱利在國際空間站度過了340天8小時42分鐘，期間他共產生了大約82千克的糞便。

一個普通成年人每天的平均排便量大約是150-200克，排尿量大約是1500-2000毫升。即便航天員吃的可能是低殘渣飲食，排泄量較少，但是長期累積下來，總量也不算少。

顯然，長時間的太空之旅，不能妥善處理“人體廢料”問題，可能會“牽一發而動全身”，如果導致航天員出現生理問題，或者因此導致感染那就麻煩了，所以宇航員的如廁問題不容小覷。

那么為了解決宇航員的如廁問題，科學家們想出了哪些辦法呢？我們一起來看一看。

尿液收集器

早期，人類剛剛開始探索太空，航天飛行任務時間一般較短，大多不會超過20個小時，而且為了避免排便，航天員在執行任務的前兩天，會對飲食做出調整，他們一般只吃一些低殘渣的食物，所以那時還沒有專門收集大便的裝備。

不過科學家設計出了一種尿液收集器，這種尿液收集器構造很簡單，它是一個小塑料袋，用皮帶綁在航天員腰部。

后來，科學家又把目光聚焦于高分子吸水材料，并且用這種材料為宇航員做成了一種特殊的紙尿片。這種紙尿片吸水性強，里面的吸水材料可以把尿液變成絮狀固體物，同時還具有除臭的功效。有了它，宇航服里的感應裝置不會受到尿液干擾。

糞便收集袋

隨著人類探索太空的步伐加快，航天飛行的時間不斷加長，各國的航天員們也開始面臨如何解決固體排泄物的問題。

科學家們參考了最初的尿液收集袋設計出了簡易的糞便收集袋。航天員們用這種專用的排泄物收集袋來收集排泄物，袋子里事先裝好了殺菌劑，便后航天員要手動將袋子密封起來，袋子里的殺菌劑可以讓排泄物性狀更穩定，方便存放。

但是這種袋子在失重環境中操作起來并不方便，這顯然是一項對精確度要求非常高的工作，航天員使用時每一步都要小心翼翼，必須保證準確無誤地把排泄物排進袋子里，稍有疏忽就可能看見自己的排泄物在天上漂浮的尷尬情況。

太空馬桶發展史

不管是塑料排泄物收集袋還是紙尿片都只適用于短時間的航天飛行，執行長時間的太空飛行任務，必須有更先進的裝備。經過不斷的努力，科學家們終于研究出了一款“太空馬桶”。

國際空間站有兩個太空馬桶，一個是安裝在Tranquility模塊中的美國的“UWMS”太空馬桶，另一個安裝在俄羅斯的Zvezda模塊中的俄羅斯研制的太空馬桶。

美國的“UWMS”太空馬桶應該算是它的第二代太空馬桶，之前美國曾推出第一代太空馬桶“WCS”，也就是“廢物收集系統”。

作為第一代產品，“WCS”給人的體驗并不很美好，而且它還多次出現故障，1982年，在“STS-3”試飛中，“WCS”系統出現故障，兩名航天員杰克·盧斯馬和戈登·富勒頓不得不把排泄物裝入名為“糞便遏制裝置”的備用設備中；1992年，在“STS-46”飛行期間，“WCS”系統再次出現故障。

后來，國際空間站開始使用俄羅斯制造的太空馬桶，這種馬桶比“WCS”更方便，不過這款太空馬桶的造價也是令人咋舌，大約需要1900萬美元，折合人民幣約1.3億。

此后，美國又歷時6年，耗資2300萬美元重新研發了一套太空馬桶，并且于2020年10月交付國際空間站使用，美國將它命名為“UWMS”（通用廢物管理系統 ）。這種馬桶重45公斤，高71厘米。它的體積比之前空間站使用的馬桶減少了65%，因為使用了3D打印技術，新型馬桶重量也比之前降低了40%，而且這款馬桶更人性化，女性用起來更簡便、衛生。

如何使用“太空馬桶”

和我們日常生活中常見的“抽水馬桶”相比，“太空馬桶”更像是一個“抽氣馬桶”，因為它配備了一個可以產生吸力的神奇高壓風機。

失重狀態下，航天員上廁所時必須先用綁帶把自己固定在馬桶上，然后打開馬桶上的高壓風機，風機迅速產生氣流吸走排泄物，并且將固體排泄物均勻分配，最終固體廢物會被裝在一個圓柱形容器中。同時為了減少占用空間，還會將容器暴露在真空中使其變得干燥。

起初“太空馬桶”排泄液體廢物和排泄固體廢物要分開進行，一次只能解決一個問題。后來科學家對馬桶進行了改進，在里面加入了漏斗和軟管適配器，如果宇航員想排泄液體廢物，可以使用軟管適配器，通過漏斗狀的裝置排泄，這樣就可以將兩項工作同時進行了。

馬桶男女通用，不過軟管適配器卻是有性別之分的。此外，馬桶也可以把排泄時產生的氣味一并帶走，保持空間站里空氣清新。

另外，飛船的衛生間設置了門簾，為不同性別的宇航員提供了一個保護隱私的空間。

使用“太空馬桶”需要注意的問題我們日常使用的家用馬桶直徑約為30-45厘米，但是“太空馬桶”的開口直徑只有大約10厘米。這就要求宇航員要充分掌握如廁技巧，排便時要精準地聚焦到這個微小的窟窿。

為此宇航員要專門進行這方面的技巧訓練。為了提高精準度，馬桶里還裝了一個攝像頭，坐上去之后可以通過旁邊的顯示器觀測位置是否準確。

因為太空馬桶類似于“抽氣馬桶”，使用時要注意密封性，也就是身體必須緊貼馬桶邊緣，如果密封不嚴，那么內部氣流力度不夠，就不能很好地收集排泄物。

另外，在太空中排氣也要小心謹慎。日常生活中，我們覺得此事無關緊要，但在太空中此事卻非同小可。人體排放的氣體中有氫氣和甲烷等成分，這些都是可燃氣體，隨意排氣可能引起火災甚至是爆炸。此外，排出氣體的反作用力還可能把人推走。因此，為了安全起見，航天員的排氣問題也需要在馬桶內解決。

我國的“太空馬桶”我國的天和核心艙長16.6米，立起來相當于6層樓房的高度，艙體最大直徑4.2米，比高鐵車廂還要寬，核心艙的可活動空間達到50立方米。

核心艙為每名航天員配置了獨立睡眠區和專用衛生間，衛生間里有我們自主研發的太空馬桶。

這種馬桶具體是什么樣子的，目前還沒有公布。不過它應該具備了之前幾種類型的“太空馬桶”的基本功能，可以在克服微重力的情況下完成排泄物的收集工作，并且完成真空封裝存儲等后續處理流程。

收集起來的排泄物如何處理呢？

我們知道在太空宇航員的如廁問題如何解決了，有人不禁要問，收集起來的排泄物又該如何處理呢？

當飛船返回地球穿越大氣層時，會和大氣層摩擦，飛船表面會燃燒起來，此時那些裝排泄物的容器會一起被燒掉，里面的固體排泄物也一起被焚燒干凈。所以，這些排泄物最終有可能成為你所看到的美麗流星。

對于尿液的處理則與固體排泄物不同，收集起來的尿液會進行過濾、蒸餾處理，經過多層凈化后最終變成可飲用的純凈水。

這樣循環使用可以節約資源，降低成本，因為空間站里包括水在內的每一種物資都很寶貴，每運送一公斤物資上空間站成本大約在2萬美元以上，國際空間站每年補水所需要的費用就高達2200萬美元。

而尿液中不能使用的部分會和固體排泄物一起放到容器里，回地球時一起在大氣層焚燒掉。

寫在后面的話

不得不說如今的太空之旅和之前相比有了很大改善，天宮空間站天和核心艙內可對食品加熱、冷藏，還有飲水設備和可收放餐桌，鍛煉區還配備有太空跑臺、太空自行車，航天員可進行在軌鍛煉，而太空馬桶的應用也很好地解決了航天員的如廁問題。

新型的太空馬桶更加人性化，也更考慮到了王亞平等女航天員的需求，這一切都將為航天員們提供舒適健康的太空工作生活體驗。

此次飛天又是一次不平凡的旅行，又是一個向全世界展現我們中國力量的時刻，這必將為我國以后航天事業的發展打下更加堅實的基礎。相信三位航天員一定可以出色地完成任務并平安歸來！