航天员在太空上厕所问题如何解决,需要花费多少钱?

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业余小杜2022-06-2821:23甘肃关注美国曾联合多名科学家,花费6年时间,研制出来一款2300万美元的太空马桶,在太空上一次厕所的成本高达上千元,而且还要将固体排泄物专门收集起来压成块,带回地面重新研究。

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航天员在太空上厕所问题曾一致困扰科学家,说它是一个难题毫不为过,因为太空不同于地球,是一个失重的环境,而随着宇航员在太空执行任务时间越久,太空如何上厕所成为了一个不可避免的话题。太空厕所发展史。美国前宇航员佩吉·惠特森在空间站曾创下了655天的生活记录,当她返回地球以后,面对记者的采访,直言在太空只有一件事让她记忆深刻,那就是上厕所,从佩吉·惠特森的表述可以看出,在太空上厕所的确并非易事。早期由于航天员执行任务时间短,并没有考虑太空上厕所的问题。1961年5月5日,美国宇航局发射了“水星号”飞船,而执行这次任务的正是航天员艾伦·谢泼德,在飞船即将发射时,艾伦·谢泼德向地面控制人员提出自己想要上厕所的需求,但是碍于距离发射时间很近,而一切都已准备就绪,最后无奈之下只能“就地解决”。

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比较原始的排泄物收集装置。以美国宇航局为例,后来为了应对航天员排泄物问题,专门发明了一种名为“袖套”的装置,实际上根本谈不上装置,只是一个尿液收集工具而已,但相对于之前而言,已经有了进步,但是这种装置的密封性较差,也发生过不少尿液泄露的事情。

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相对完善的太空厕所。在航天飞机时代,这个时期已经在航天飞机上配备有价值5万美元的太空厕所,但是使用很不方便,在航天员进入太空之前,地面上就需要做大量如何使用太空厕所的练习。同时,考虑到航天员在太空行走过程当中的需求,专门配备有一个类似于“纸尿裤”的装备,最多可容纳3.5杯尿液。

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空间站时期的厕所。到了空间站时期,世界各国都开始将航天员上厕所问题列为重要考虑因素,因为这个时期航天员需要在空间站工作几个月时间。以国际空间站为例,配备有价值1900万美元的太空厕所,可将尿液和固体排泄物分开处理,这个时期的太空厕所已经做到了很人性化。

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我国航天员上厕所问题。2003年10月15日我国发射了“神舟五号”飞船,这是继苏联和美国之后,世界上第三个把人送入太空的国家,在轨运行14圈,总共历时21小时23分,这个时期并没有考虑太空上厕所问题,毕竟在轨运行时间不长,对航天员饮食方面略加调整就能在一定程度上解决上厕所的问题。从“神州六号”飞船开始,我国正式考虑航天员太空上厕所问题,也是“神州六号”飞船着重考虑的一个问题。同时,这个时期的航天员已经可以吃上热食了,据相关数据显示,“神舟六号”飞船马桶造价为1800万元。

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说到我国太空厕所,就不得不提一个人——金徐凯,这是一位只有高中学历的民间发明家,拥有80多项发明专利和成果。在中国第七届航展上,金徐凯向外界展示了他发明的太空厕所,这项成果引起了国内外的广泛关注。

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举一个很形象的例子,如今的太空马桶很像一个吸尘器,但是对于太空马桶而言,吸力多少才合适呢?因为对于不同的航天员,甚至同一个航天员在排泄过程当中,固体排泄物的黏度是不同的,如果吸力太大,则有可能会损伤航天员的身体,但吸力太小,又起不到收集效果。

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为此,金徐凯是这样考虑设计的:既然如今的马桶存在以上缺陷,那么反其道而行之,金徐凯以及他的团队将目光放在“体内采集”上,经历了上千次实验以后,发明了一种体内螺旋采挖式太空马桶。这种装置体积相较于传统的太空马桶大大减小,只有传统太空马桶的1/30大小左右,而且造价很便宜,使用时只需要充电就可以,不少人表示这种“体内采集”式马桶会对航天员身体造成伤害,但金徐凯解释道,这个过程在人体可承受范围之内,因此不会对航天员身体造成伤害。尽管目前还没有正式投入使用,但不得不说这不失为解决航天员太空上厕所的一个新思路。

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回到我国目前使用的太空马桶,外表看起来和普通马桶没有多少区别,但设计时需要测量航天员臀部几何特征,然后进行有针对性的设计,这种太空马桶有尿液收集器和固体排泄物收集器,且尿液和固体排泄物会分开处置,尿液经过蒸气压缩蒸馏技术净化以后,又会变成再次使用的饮用水,而固体排泄物将会另外收集至专用密封袋中,少量的固体排泄物将会被带回地球,用于研究微重力情况下航天员的消化情况等。最贵的太空马桶。1969年,美国宇航员成功登上了月球,但是受制于当时的条件限制,没有相应的排泄物处理装置,以至于到如今月球上仍有不少排泄物收集袋。

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2020年的时候,美国通过飞船在给国际空间站运送物资的时候,携带了一个价值高达2300万美元的太空马桶,那么这个马桶有什么特殊之处,为什么会这么贵。总的来说,有以下三点优势:其一、相比于传统太空马桶,这款马桶重量更轻、体积更小。以国际空间站为例,长110米、宽88米,看起来这个面积似乎也不小,可是对于空间站而言,可谓是真正意义上的寸土寸金,因为空间站不光是航天员的工作场所,而且有各种设备以及实验所需的仪器等等。所以减小太空马桶的体积意义非凡,其重量和传统太空马桶相比,减少了65%。

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其二、更加人性化。在过去,航天员一般都是以男性为主,这款太空马桶更多地考虑了女性航天员使用的方便性,所以更加人性化。其三、在一定程度上进一步完善了传统太空马桶的缺陷。前面提到,传统太空马桶很有可能因为吸力的问题导致排泄物从马桶中“漂出”的情况,而这款太空马桶安装了超强的钛合金风扇分离器,能有效解决这个问题。航天员在执行任务时还会遇到哪些难题。根据最新航天领域的资料显示,培养一名航天员的成本精确到以克来计算,什么意思呢,假设一名宇航员的体重为65千克,而1克体重所需要的培养成本至少为7400美元,按照这个数值来计算,培养一名体重65千克的航天员所花的成本至少在15亿美元左右。

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这是培养成本方面,此外,航天员本身也需要经历非常人所能接受的各种训练,包括体质锻炼、心理训练、特殊环境耐力训练、生存训练等几十项训练,一般要求是拥有几千小时飞行经验的特级战斗机飞行员,还要经过长达10年左右时间的训练才能成为一名合格的航天员。那么,在航天员执行任务时,都会遇到哪些困难呢。其一、航天员在火箭发射升空过程中身体需要承受巨大的“压力”。这种“压力”称为过载,在火箭加速上升过程中身体需要承受好几倍身体的重量。当然,在地面上就会有相应的训练,考虑到一些特殊的情况,航天员训练时都是以8倍身体重量为过载最大值进行训练,即所谓的8个G。

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其二、有可能在执行任务时遇到一些突发情况发生危险。诸如宇航服破裂、被太空漂浮物袭击、太空迷失等各种突发情况,而这几种情况在历史上都有真实发生过。其三、在执行任务时,一直要穿着宇航服,对于身体是极大的考验。宇航服根据不同的使用场景分为舱内宇航服和舱外宇航服,前者的重量在20公斤左右,后者的重量高达120公斤,尤其在舱外作业时,在身穿120公斤宇航服的情况下还要进行各种高难度作业,对于航天员来说是一种很大的考验。

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其四、即使在日常生活中航天员依旧会遇到不少难题。太空毕竟不同于地球,所以航天员的生活或多或少都会受到一定程度的影响,比如睡觉、洗澡等各种问题。结语。所以总的来说,航天员在太空上厕所并非一件易事,而且成本很高,粗略保守估计,将太空马桶的寿命以及维修情况考虑在内,航天员在太空上一次厕所的费用至少在千元以上。文中所使用的数据为公开报道所得,并非官方数据,如有纰漏,万望指正。文末关于费用的计算为作者个人粗略计算所得,仅代表个人观点。