在太空拉個屎，為啥這麼貴？

一個能夠收集排泄物的太空廁所，不僅關乎宇航員的體面，也是上太空的剛需。

但對執行美國第一次載人航天飛行任務的宇航員艾倫·謝潑德來說，這種體面並不存在。

在他搭乘的 “ 自由七號 ” 上，根本就沒有廁所。

原因也很簡單。

按照任務設計的目標，從發射到降落的間隔只有十五分鍾，加上發射倉裏的 “ 候機” 時間，滿打滿算也就兩小時。

讓宇航員少喫東西少喝水，這點時間應該不至於讓人被尿憋死。

但在發射當天，還是不出意外的出意外了。

當謝潑德穿好全套裝備坐進發射倉後，由於天氣原因和機械故障，發射晚點了。

更不巧的是，在發射之前，心情不錯的他剛炫了一頓好飯。根據 NASA 的記錄，謝潑德這天早餐要了一塊上好的牛排，加上培根，澆上濃濃的雞蛋，還另外來了一大杯橙汁。

在接下來漫長的幾個小時裏，這頓豐盛的早餐，逐漸隨着消化系統的化學反應，變成了一個不斷積累的獎池。

很快，謝潑德就感覺大的要來了。

但糟糕的是，此時已經進入起飛前最後的待命狀態，謝潑德已經被固定在了座位上，還插上了各種監測心率、體溫、壓力的傳感器，艙門也已經封死，想下車是不可能的了。

忍不住要 “ 開獎 ” 的他，只能不停向地面請求直接尿在航天服裏。

最後，指揮中心只好遠程關掉了宇航服上容易短路的傳感器，接受了他尿着褲子成爲美國航天第一人的現實。

不過，這個解決方案顯然談不上什麼體面。

尿液先是積聚在謝潑德的後腰部位，隨後浸透了內衣，還弄壞了一部分傳感器。直到氧氣循環系統重新啓動後才被慢慢風幹。

也許有的差友會問，讓航天員穿着紙尿褲上天不就能避免這種尷尬了嗎？

不好意思，現代意義上，由高分子聚合物材料制成的紙尿褲，直到 80 年代才發明。

在這次事件的教訓之後，爲了避免航天員們再次味大，NASA 很快搞出了一套 “簡易廁所 ”。其中，尿液收集裝置由一個可穿戴的的收集包，和一個能和它用快拆頭連接的外置尿袋組成。

使用時，排出的尿液會先進到隨身的收集包裏。

等它快到容量上限時，航天員再通過航天服外側的快拆頭接上軟管，然後按壓軟管上的手動泵，把尿液抽到外置儲存袋裏。

但根據航天員的實際反饋，這套裝置的使用體驗簡直堪稱災難。

泵按起來費勁不說，快拆頭的連接處還容易漏，航天員時不時就得拿着紙逮捕黃色小水珠。

而後來的改進型號，雖然升級了氣密性，並且用一個操作起來更輕松的波紋管抽拉裝置替換了泵，

但也帶來了新的問題：這套裝置要求航天員必須按照一定的節奏拉波紋管，不然就會發生倒流。

但航天員很難一邊尿、一邊找準節奏，通常只能找個隊友 “ 雙排 ” 幫自己拉風箱。

相比之下，用來拉屎的裝置甚至更加簡陋。

就是一個帶圓形開口的塑膠袋。開口周圍有一圈雙面膠，用來貼在屁股上密封。

在失重環境裏，糞便不會自然掉進袋子裏。所以排便之後，航天員還要用側面的手指套伸進袋子裏，把答辯摳下來往袋子深處推，再把一個裝有殺菌劑的小包扔進去，隔着袋子不斷揉搓。

如果只是十幾個小時的短途飛行，也許也許還能咬咬牙忍一忍。但時間一長就很難頂了。

比如 1965 年，爲了打破蘇聯的最長在軌時間記錄，美國連續發射了在太空停留了近八天的 “ 雙子星五號 ” 和停留兩個星期的 “ 雙子星七號 ”。

據當時航天員的回憶，哪怕他們已經撐了超過一個星期才第一次解決生理需求，但在任務的最後幾天，狹小座艙裏的氣味還是差點把人燻到差點背過氣去。

而和美國相比，更早上太空的蘇聯人，如廁體驗反而要優雅得多。

在加加林乘坐的 “ 東方一號 ” 上，就配備過一套由風扇、廢液罐、過濾器和兩個收集口組成的簡易裝置。

其中，喇叭形狀的是液體收集口，杯子一樣的則是固體收集口。

使用時，管道末尾的風扇轉動，在收集口附近形成負壓。尿液會像被吸塵器吸走一樣，順着管道進入下方的廢液罐，再由罐裏的海綿吸收固定。

固體排泄物則會被氣流吸附在固體收集口底部的收集袋裏。

使用結束後，航天員再把收集袋扎緊，放進指定的密封收集倉，防止污染物外泄。被一起吸入的空氣，則會繼續經過過濾器淨化，最後再循環回座艙。

並且，雖然第一個上天的加加林是男性，但當時的設計師已經考慮到了未來的女性航天員，設計了兩種不同形狀的收集口，適配男女不同的生理結構。

在空間站時代，蘇聯的太空馬桶，基本也是在這套思路的基礎上優化， 把可更換的一次性內襯的容器換成了體積更大，靠氣流排污的儲存罐，並加上了更強勁的除臭系統和冗餘設計。

同時期的美國，也同樣放棄了 “ 袋子 ”，改用了工作原理類似的馬桶。

在航天飛機廁所的固體收集口下面，加了一根傳輸管。一旦航天員拉動手柄，打開傳輸管的蓋板。氣流就會從座圈附近往下抽，把固體排泄物順着傳輸管帶進下方的一個球狀容器裏。

不過，爲了在真空環境中形成足夠大的向下氣流，這根傳輸管的開口必須設計得足夠小。

這就要求航天員拉的足夠準。如果身體沒有正好對準傳輸管中心，就可能蹭到管壁，甚至使用者身上。

爲了訓練航天員找準位置，NASA 甚至在太空訓練中心建了一臺在傳輸管底部裝攝像頭的拉屎模擬器。

讓航天員對着顯示屏模擬坐在馬桶上的方位進行瞄準練習，形成肌肉記憶。

隨着太空探索的繼續，這些太空馬桶除了給航天員們提供相對更舒適的生活環境，還多出了一個更重要的作用——回收水資源。

正常成年人一天大約會產生 1000 到 2000 毫升的尿液，相當於 2 到 4 瓶礦泉水。

航行的時間越長，乘員越多，產生的尿也會越多，這麼多排泄物總不能一直堆在飛船上。

在相當長一段時間裏，比較普遍的處理方法是把收集起來的尿液，隔幾天直接撇到宇宙裏。

發現號航天飛機的宇航員理查德·穆萊恩就曾經在回憶錄裏寫到過尿液從航天飛機裏噴出，被瞬間凍成上萬顆冰晶，迎着陽光像曳光彈一樣射向太空的情景。

但與此同時，這些飄散的冰晶，也會在在長期運行過程中不斷撞擊着航天器上脆弱的結構，縮短它們的壽命。

最典型的例子，就是蘇聯的 “ 和平號 ” 空間站。

在它接近退役時，太陽能電池板的發電能力相比設計初期已經下降了 40%。而除了正常老化、輻射和微隕石撞擊等太空環境影響之外，被尿液冰晶長期 “ 掃射 ”，正是導致性能下降的重要原因之一。

而另一方面，從地球往太空送水，成本又高得離譜。

在航天飛機時代，把 1 克東西送上近地軌道，大概要花五六十美元。一瓶 500 克的礦泉水，光成本就接近三萬美元。

一邊沒地兒扔，一邊沒水用，工程師們很快想到：既然尿液裏絕大部分本來就是水，那能不能把它收集起來，重新變成可以利用的水資源？

1989 年 11 月，隨着 “ 量子二號 ” 艙段發射升空，一套能將尿液轉化成生活用水的再生系統 SRV-U 也被送上了國際空間站的 “ 和平號 ” 艙。

而在尿液進入 SRV-U 前，尿液還要先經過一系列預處理。

尿液如果放久了，會分解、發臭、滋生細菌，甚至產生沉澱堵塞管路。所以在進入系統前，要先往裏面加入由硫酸水溶液和三氧化鉻混合物組成的預處理劑。用來穩定尿液成分，抑制微生物活動。

在這之後，被處理過的尿液還要經過一個叫做離心分離器的組件。

離心分離器的作用，就是通過高速旋轉產生的離心力，把尿液從氣流裏分離出來。空氣繼續通過過濾器，除味、淨化之後，再排回艙內。

而分離出的尿液，則會被送往再生系統，進一步提取其中的水分，如果再生系統暫時不能處理，它也可以先進入臨時儲存罐，等系統有空再慢慢消化。

從 1990 年到 2001 年，這套系統一共處理了 11100 升尿液，並從中得到了 6000多升水，這些水被重新當作制氧原料進入循環。

而空間站另一側的美國人則更加激進，他們的尿液回收系統會將尿液過濾、蒸餾、殺菌後，直接重新變成航天員的飲用水。

中國空間站上的太空廁所，也同樣採用氣流抽吸的方式收集排泄物。固體廢物會被密封處理，尿液則會進入再生式生命保障系統，經過處理後重新變成可以循環利用的水。

爲了在太空體面地上個廁所，人類前前後後花了六十多年，燒了無數個億。

而這一切的終點，是讓我們離真正住進太空越來越近。

所以真有那天差評君也能當上太空居民，希望我在太空上的廁所，千萬別跟我們公司的一樣，三天兩頭被溼廁紙給堵了。

撰文：吉吉

視頻後期：胡尼 & 錘子 & Sam & 上進 & stefan

美編：煥妍 & 素描

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