太空厕所

沈羡云

在地球上，上厕所解决大小便的问题是轻而易举的事。但是到太空，要解决大小便的问题就不那么容易了：不仅要配备专门、昂贵的厕所系统，而且人体的内脏在失重状态下不能像在地球上一样从容地工作，排便动力不足，在太空中排泄可是一项极具挑战的活动。

太空厕所的历史

50多年前，美国国家航空航天局（NASA）的阿波罗计划将人类太空飞行带入了一个新高度，进行了多次开创性的飞行并成功载人登月。尽管阿波罗计划创造了历史，但阿波罗号的宇航员们却没有太空厕所可用。当时的宇航员将排泄物排入一条“便溺管”（由于NASA当时只雇佣男性宇航员，因此这条便溺管只设计给男性使用），然后密封在一个袋子里，宇航员们必须将袋子揉捏并卷起来，然后带回地球进行检测。

在NASA的航天飞机计划中，宇航员终于有了厕所。航天飞机的厕所被称为“废物收集系统”（Waste Collection System，简称WCS）。该系统使用旋转扇叶将固体废物分散在容器中，之后将容器暴露在真空中使其干燥。

随着空间站的出现，宇航员在太空上吃得越来越好，排便的需求再也不能够被轻视，那种粘在屁股上的收集袋是时候淘汰了，马桶开始进入宇航员的太空生活当中。在国际空间站上，宇航员们有两个厕所可用，分别设置在俄罗斯的“星辰”号服务舱和美国的“宁静”号节点舱。到2009年，空间站的“太空人”从3人增加到6人，所以需要增加一套厕所。NASA决定，斥资1900万美元为国际空间站购置一套俄罗斯制厕所系统。废液经过蒸馏、过滤、氧化、电离等一系列净化程序，各类有机成分和漂浮物基本上都被清除干净，特别是最后一个步骤还加入了碘，可以控制水中的微生物，因此净化后的水完全可放心饮用。这种设备可把国际空间站内每天产生的废液在不到24小时内处理完毕。

价值1.6亿元人民币的太空新厕所

不久前，NASA宣布，即将向国际空间站发射一个新太空厕所供宇航员进行试验，该厕所成熟后将被用于美国未来的登月和火星任务。新厕所名为通用废物管理系统（UWMS），从2014年开始研制，耗资达2300万美元，约合人民币1.6亿元。NASA之所以花重金研制新型UWMS太空厕所，是因为对于漫长的火星登陆任务来说，传统太空厕所已经无法满足要求。

地球与火星之间的最近距离是5500万千米，即便在最佳窗口期发射火箭，载人飞船也要飞行7个月才能进入火星轨道。虽然现有太空厕所在便容器内添加防臭木炭并将其装袋储存在飞船上的标准做法仍然可以正常进行，但对于漫长的火星飞行任务而言，粪便会占用太多重量，NASA工程师估计，一次火星任务就能至少产生270千克固体废物。此外，粪便中含有大量微生物，如果人类在登陆火星或重返月球建立月球基地时仍使用传统太空厕所，就会出现对外星球造成生物体污染的危险。因此NASA为UWMS新太空厕所制定了两大设计目标：一是收集和处理宇航员的尿液，变成循环利用的再生纯净水；二是将含水量75%的固体废物进行脱水处理，一方面使其不具有微生物活性，避免污染外星球，另一方面大幅降低其重量与体积并重新利用其中的水分。UWMS新太空厕所比目前空间站上的厕所小65%，重量减轻了40%，并且可以方便块头更大的宇航员使用。改进后的尿液处理系统能将更多尿液变成纯净水。固体废物则会装入储存罐储存，最后集中被货运飞船带回，其中大多数在飞船进入地球大气层前被抛弃烧毁，少数会被带回地面进行评估。

宇航员大小便训练

在太空失重的环境下，大小便是一个比较麻烦、复杂的事情。失重环境使人和物都失去了重量，大小便时稍用力，人便会“飞出去”。无论是宇宙飞船，还是航天飞机或国际空间站，机舱空间都非常有限，一旦处理不好，会弄得臭气熏天。如果不按规定上厕所，大小便因失重會从马桶中飘出来，在座舱内到处飞舞，就好像“天女散花”，那将成为一场灾难。同时，在太空中，由于身体飘浮不定，加上心理因素，许多宇航员都有解不出大小便的经历，所以在地面时，必须对宇航员进行上厕所训练，这也是宇航员训练的重要科目之一。

太空厕所的外观虽然不是非常离谱，但的确与普通厕所有较大差别。其中，抽水马桶设计最为复杂，如果设计不好，大小便会从马桶中飘出来，在座舱内到处飞舞。所以，在介绍宇航员上厕所训练之前，先了解一下太空厕所与地面厕所的不同之处吧。

在地面的厕所不需要什么固定身体的装置。在太空，为了防止宇航员上厕所时会“飞走”，采用了一套固定装置。固定装置包括踏板及固定鞋的装置，此外马桶的两侧各有一个把手，宇航员需要方便时，便飘到马桶上，将两个把手向内拉，让它们像铐子一样铐住自己的大腿，排便时人就不会飘走了。

男女宇航员的小便装置各不相同，实际上女性小便装置更简单，易于操作。她们可以直接将小便装置接触身体进行使用，相比之下，男宇航员使用时就比较困难，他们必须将小便装置接近身体，以便收集尿液，但又不能非常接近，避免吸入装置对男性生殖器官构成伤害。小便后用水冲洗，并用杀菌剂控制臭气和细菌。大便时使用一个口径较小的马桶，所谓“抽水马桶”实际上是“抽气马桶”—因为马桶内不使用水，而是用气。马桶本身就像一个真空吸尘器，利用空气压力把固体排泄物吸走。大便袋中的大便经压缩处理，暂时存放在铝容器中，最后被带回地球。马桶的一侧有一个控制杆，能开、关马桶的盖板和吸孔。马桶用真空吸尘器来清洁，用活性炭空气过滤净化系统来除去臭味。

宇航员地面训练的第一个内容是固定自己，这种固定必须按次序进行：首先固定好鞋，然后固定好下身，双手握住马桶两边扶手，最要紧的是屁股必须与马桶边缘贴紧，使马桶内部与外边完全密封。第二个训练的内容是大便训练。在地球上我们使用的是直径30～45厘米的马桶座圈，但是在太空，航天员在大便时，肛门必须设法对准直径只有大约10厘米的一个小开口，以确保他们在坐下大解时，不会有粪便弄到外面。为了训练宇航员在如厕时肛门对准马桶口，NASA设计了一种内部带有摄像头的厕所，马桶上装有监控摄像头，镜头朝上。宇航员必须通过监控，实时观看自己的如厕过程，纠正自己不正确的姿势，从而训练如何正确使用坐便器。

太空厕所出故障了怎么办

家里的马桶堵了就够闹心的了，如果太空上的厕所坏了那会更糟糕。频频发生的厕所故障让如厕问题成为宇航员在太空生活中最为尴尬的困扰之一。

2019年2月1日，国际空间站美国“宁静”号节点舱的卫生间出现漏水状况，宇航员断开连接卫生间的供水管道，不过，仍有液体从管道中泄漏，超过10升的液体进入舱内。宇航员使用站内所有毛巾收集液体，在微重力环境下，该项清理工作较为复杂。幸运的是，漏出的液体对国际空间站电子设备的运行没有造成影响。

2019年11月，国际空间站上有6名宇航员，来自俄罗斯、美国和意大利。因为空间站上有两个厕所，本来不会遇到“如厕难”的问题，但两个厕所同时出现问题：美国舱段的厕所因指示灯出故障，已无法使用；俄罗斯舱段的厕所则因存储箱满溢不能使用，宇航员不得不使用纸尿裤。事故发生时，宇航员本希望安装新的双隔间外层，以便将卫生间分隔开。结果饮用水系统的连接点出现了脱离，系统中泄漏了大约2.5加仑的水。值得庆幸的是，宇航员们对模块系统进行了评估，在水被清理后发现没有造成任何损坏。