再見，太空尿片！

李忠東

迄今，人類已經(jīng)攻克了探測太空征程中一道又一道的技術難題，宇航員總能接觸到世界上最先進的相關裝備設施，但是像如廁這種在地球上輕而易舉的事情，到了天上卻成為一大挑戰(zhàn)。

美國宇航局（NASA）考慮到人類的基本需求，確實在宇宙飛船上配備了非常先進的廢物處理系統(tǒng)，可它們只有在宇航員沒有穿著宇航服的時候才能派上用場，在發(fā)射、著陸或者一些緊急情況下，宇航員不得不戴上不那么舒服的太空尿片，以備不時之需?？蛇@畢竟只是權宜之計，NASA的科學家為此傷透了腦筋，甚至有些黔驢技窮了，于是他們開始向社會大眾尋求幫助。

NASA發(fā)布的圖表詳細解釋了微重力環(huán)境對宇航員造成的種種影響。

太空如廁不容易

目前，宇航員在國際空間站的如廁問題主要還是依靠馬桶解決。不過，這款馬桶與我們?nèi)粘Ｊ褂玫耐耆煌梢粋€吸塵器狀的抽吸系統(tǒng)組成，僅成本就高達1900萬美元（約合人民幣1.31億元）。該馬桶只有一個直徑10厘米的開口，可通過真空作用吸掉固體廢物，這與我們?nèi)粘Ｊ褂玫耐ǔＶ睆綖?0～45厘米的馬桶圈相比，舒適度差遠了，但事實上，這已經(jīng)是改良之后的新品了。

美國宇航局（NASA）發(fā)言人琳內(nèi)特·麥迪遜稱：“這套新馬桶設備能將宇航員的尿液轉化成飲用水，不會再像之前的廁所系統(tǒng)那樣把尿液直接排向宇宙空間。當然，宇航員在使用這款馬桶時，需要克服一些心理上的障礙。而且制造這套系統(tǒng)就像在地球上建造一個市政處理中心一樣，是一項很復雜的工程?！?/p>

由于宇宙空間的引力極其微弱，因此宇航員在如廁時，還得將身體固定在馬桶座上，嚴絲合縫，以確保沒有糞便逸出。如果他們想排泄尿液，還需要使用軟管適配器，通過漏斗狀的裝置排泄。如廁都要如此這般，是因為在失重狀態(tài)下，糞便也會像其他物體一樣飄來飄去，直至附著在物體的表面。這不是個小問題，美國宇航員斯科特·凱利在12個月的軌道飛行中一共“生產(chǎn)”了82千克糞便。想象一下，如果沒有這套系統(tǒng)，將會是一番怎樣的景象？

太空尿片不完美

NASA近日發(fā)布了一張圖表，詳細解釋了微重力環(huán)境對宇航員造成的種種影響。其中，一則比較有趣的信息就是關于宇航員的排泄物處理問題的。通常，宇航員的固體排泄物會被統(tǒng)一收集后作為垃圾最終丟入大氣層，形成流星，燃燒殆盡。

在執(zhí)行太空行走任務時，宇航員不得不穿著厚重笨拙的航天服，這更給如廁帶來了諸多不便。目前，解決宇航員身穿航天服期間內(nèi)急的方法，主要是使用吸水性極強的墊子。這種巨大的“太空尿片”雖然非常有效，但卻只適用于不時之需。一旦遇到緊急情況，宇航員必須連續(xù)數(shù)日穿著航天服，那就無法及時清除排泄物，可能導致宇航員皮膚感染，甚至出現(xiàn)膿毒癥。

從目前的情況來看，宇航員距離地球表面并沒有那么遠，如果身體健康出現(xiàn)緊急狀況還可以很快返回地球接受治療。但是，人類已經(jīng)在計劃針對深空的距離更加遙遠的太空飛行，那么一旦出現(xiàn)緊急情況就無法應對了。要避免此類情況的發(fā)生，現(xiàn)有的太空尿片，乃至整個處理系統(tǒng)升級換代勢在必行。

曾在國際空間站工作的NASA資深宇航員里克·馬斯特拉基奧說：“隨著人類跨越近地軌道，將探索太空的目光望向更遙遠的火星，我們會有許多新問題需要解決，其中大部分是復雜的技術問題，當然也涉及到一些基本的生理問題，比如‘我們在太空中如何上廁所。這雖然聽起來有些不雅，但卻事關生存。你肯定不希望糞便連續(xù)幾天一直附著在你的身體上。如果你曾經(jīng)照顧過嬰兒，那就會知道嬰兒用尿布包裹屁股很容易出現(xiàn)尿布疹。如果在太空中的宇航員患上此病，那將非常棘手?！?/p>

征求方案破難題

為了尋找替代或升級現(xiàn)有的太空尿片的方案，NASA與Hero X基金會于2016年10月共同發(fā)起了“太空便便挑戰(zhàn)賽”（Space Poop Challenge），廣邀民間高手，征集設計方案。這個比賽由NASA下設的一個負責技術招標的實驗室主持，入選方案有望在3～4年內(nèi)接受實際測試。

目前用于解決宇航員內(nèi)急問題的“太空尿片”

挑戰(zhàn)賽的說明文檔是這樣描述的：“過去，解決這件事（如廁）的標準方案就是使用太空尿片。然而這只是一種非常臨時的解決辦法，因為時間超過一天，該尿片就已失去了保護作用，這對宇航員的身體健康會有不小的危害。如果未來宇航員需要前往更遙遠的深空，那么這個問題可能會變得更加急迫?！?/p>

NASA發(fā)言人琳內(nèi)特在新聞發(fā)布會上表示：“舉辦這次大賽的目的是找到一種安全并且在醫(yī)學上可行的解決方案，從而讓長時間行動受限的宇航員能夠不被自己的排泄物所困擾。”

對于未來航天服排泄物處理系統(tǒng)的設計，NASA提出了兩個明確的要求：首先，系統(tǒng)必須能夠持續(xù)收集一名宇航員6天的排泄物，并確保連續(xù)穿著航天服對身體無礙;其次，考慮到太空中的物體通常處于漂浮狀態(tài)，航天服排泄物處理系統(tǒng)必須能夠在微重力條件下工作，而且即便在宇航員太空行走或緊急情況下仍能處于加壓狀態(tài)，以保證工作人員能夠在宇航員抵達安全地點或者返回加壓環(huán)境之后，清理他們的糞便。

民間高手獻智慧

截至2016年12月20日，“太空便便挑戰(zhàn)賽”組委會收到了5000多種解決方案，這些方案是由1.9萬名參賽者組成的150多個團隊提供的。據(jù)悉，參賽者遍布全球所有國家和地區(qū)，甚至還包括南極洲。

2017年2月16日，贏得此次挑戰(zhàn)賽的3個設計方案揭曉，拔得頭籌的方案設計者是航空軍醫(yī)撒切爾·卡東，他獲得了1.5萬美元的獎金。他的方案主要圍繞一個位于航天服大腿根部的“接入口”展開，他利用自己進行微創(chuàng)手術的經(jīng)驗，設計出一種置于航天服大腿根部的小氣塞。在這個“接入口”，有兩個能夠向外打開的瓣膜和一個小氣閥。通過這個出口，可實現(xiàn)可充氣“尿片”的傳遞，讓宇航員自行更換尿片，并把排泄物排出航天服?！拔覐膩聿挥X得將排泄物暫留在航天服內(nèi)是什么好主意，”他強調道，“所以一直在想怎么才能讓排泄物輕而易舉地從航天服中排出。醫(yī)生能夠通過動脈中的導管更換心臟瓣膜，那么處理一點點糞便也應該沒什么問題?！?/p>

另一由內(nèi)科醫(yī)生、工程師和牙醫(yī)組成的三人設計團隊獲得了第二名。他們的“氣動航天服廢棄物處置系統(tǒng)”方案能夠讓排泄物離開宇航員的身體，轉移到航天服的不同部位。團隊負責人若澤·岡薩雷斯說：“所需氣體可通過宇航員被動或主動挪動身體產(chǎn)生?！钡谌麆t被產(chǎn)品設計師雨果·謝利斬獲，他設計的方案能夠在航天服內(nèi)對排泄物進行儲存和消毒。

社會大眾的這些創(chuàng)意，為NASA的科學家提供了現(xiàn)實可行的解決方案和設計靈感。如果未來人類要前往火星，那么就必須盡快打造新型的航天服排泄物處理系統(tǒng)。NASA“獵戶座”載人飛船宇航員生存系統(tǒng)項目總監(jiān)達斯廷·戈默特認為，獲得前三名的設計方案各有特色，如果將這些奇思妙想加以組合或改進，就能打造出適應長期滯留太空之需的“排便”系統(tǒng)。事實上，這些方案在地球上也有用武之地，譬如可以安全有效地清理臥床患者的排泄物。

看來宇航員的太空生活并沒有我們想象中的那么輕松自在，他們在太空中面臨著許多困難和障礙，甚至在地球上簡簡單單的如廁，也會給他們造成不小的麻煩，也許這就是人類為了探尋宇宙奧秘所必須付出的代價吧！