太空馬桶維修(修智能馬桶)

前沿拓展：

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神州十二號，空間站之航天員在太空生活，上廁所，產生的垃圾怎么辦？

哪里有人，哪里就有垃圾。載人航天也會產生垃圾。密封座艙內的垃圾包括人排出的固、液、氣體，衛生輔助品，頭發，指甲，食物屑，包裝材料，損壞的器具和儀器設備產生的廢物，更換下來的儀器設備和零部件等等。

放屁，是人的一種正常生理現象，但也是一種令人討厭的生理現象，特別是那種污染空氣的臭屁和以聲報人的響屁。因此，即使在地面上，放屁也當檢點。而在太空放屁，更是一件很不簡單的事。美國宇航局曾對放屁做了專門研究。每人每天平均放屁三次，一天放出的屁，重量約相當于一瓶牛奶。人之所以放屁，是腸內細菌作怪的結果。在水中放屁，可用玻璃瓶把屁收集起來進行研究。屁的成分包含有數百種氣體，其中氫占10％、氮占60％～70％、二氧化碳占10％、氧占5％，甲烷占5％。還有具有臭味的揮發性胺、揮發性脂肪酸、氨、硫化氫、靛基質、吲哚、糞臭素和其他微量氣體。飛船的座艙是密封的，而且很狹小，放屁多了會污染座艙環境，使人心情不舒暢，食欲不振，甚至產生疾病。氫和甲烷等可燃氣體多了還會發生爆炸。座艙當然有調節設備，但也會增加調節設備的負擔，消耗更多的能源。在失重環境中，放屁的微小推力，還會把人推走哩!

因此，在太空應盡量少放屁，憋一憋，屁中的氫和氮可由肺部和皮膚排出，其他成分也可進入血液，最后由尿排出。但有時憋屁會感覺不舒服，甚至引起精神不振。這時，也不要隨時隨地放屁，最好是到廁所里去放。為了減少屁源，應講究個人衛生，進食時要細嚼慢咽，使食物在腸胃中得到更好的消化。航天食品應避免選擇那些容易產生屁的原料。

在太空放屁難，在太空大小便更難。如果像地面上一樣撒尿，由于失重，射出的尿碰到便桶會反彈回來，濺在自己的身上，飄浮在空中。拉出來的大便，也會到處飄浮。載人航天初期，將尿撒在尿袋中，然后倒掉；大便時，將袋口帶膠布的糞袋貼在臀部上，大便完將用過的手紙和消毒水放入袋中，合上袋口，然后拋棄，或者用手將袋中的東西揉捏在一起，放在貯存箱中帶回地面檢驗。加消毒水和揉捏是為了徹底消毒，不讓糞便在袋中腐爛，產生氣體，袋子膨脹，甚至將袋子脹破，就會污染環境。

這種方法是不可靠的，稍不注意，屎尿就從袋中飛出來。后來逐步改進，美國在“天空實驗室”上裝有側孔式廁所，就是在艙壁上開一個口子安上便座，大便時雙手抓住便座旁的把手，將臀部貼在便座上，糞便由氣流抽人一個袋中，水分和臭氣通過過濾網兜進入一個容器中處理。便袋中的干糞便就地處理或帶回地面。小便則對準一個漏斗，尿通過一根管子被抽入容器中處理。

這種劃、便方法對女宇航員仍很不方便。要使婦女在太空失重環境中小便符合衛生要求，是很不容易的一件事。為了解決這個特殊問題，美國宇航局聘用了幾名自愿幫忙的婦女，請她們演示了撒尿的全過程，并把整個過程錄了像，然后進行研究。根據獲得的資料，為航天飛機研制了一個男女共用的馬桶。馬桶的前端安有尿收集器，以滿足婦女便尿的要求。使用這種馬桶時，臀部坐在便座上，然后把固定帶系在腰上，雙手抓住把手，小便和大便被分別吸入不同的桶里。把手旁有一個控制桿，可以調節吸嘴的空氣流量。臭氣經臭氣過濾器排除。部分糞便進入樣品收集袋中經冷凍貯存，帶回地面化驗研究，便后，便桶蓋自動封閉，里面形成真空使糞便干燥，固體部分棄之艙外，液體部分經再生處理，作為使用水。

人的生活離不開水，暫時缺水，會到處污穢不堪；沒有-水，人就不能生存。在太空飛行，每人每天大約需要消耗18.5升水，如果6名宇航員在太空飛行7天，則總共需要7770升水。要把這么多的水運往天上，花費是非常昂貴的。因此，對長期多人航天來說，除數量極少的飲用水從地面上運送外，還需開辟其他水源。其辦法之一是人工造水，目前的辦法是一舉兩得的燃料電池。燃料電池是利用氫氧反應產生電的化學電池，氫和氧在催化劑作用下生成水。這種水先經過冷卻器冷卻到18～34℃，然后進入銀離子消毒器凈化處理，再送入貯水箱。美國航天飛機上有3個燃料電池，每小時可產生6.8升水，每天160升，可供6名宇航員使用。

另一個辦法是回收和再生水。尿和洗澡用水是回收水的主要來源。每人每天約排泄1.6升尿，其中96％是水。目前常用蒸餾法再生水，就是將廢水首先送人過濾器進行沉渣處理，然后在蒸餾器蒸餾，進一步去掉固體和有毒物質，再經過殺菌消毒處理，經化驗合格后，放入貯水箱中以備使用。

說到太空用水，要算洗澡最奢侈了。作為個人衛生，洗澡是必須的。但太空中的水跟銀子一樣昂貴，再加上以高昂運費送上天的洗澡設備，洗一次澡的代價是非常昂貴的。一般一個星期甚至一個月才能有一次淋浴，這無論從費用、心情和身體舒適方面講，都是一次高貴的享受。顯然，少于一星期或一個月的短程航天是無法享受太空淋浴的，即使出了大汗以后，也只能用毛巾擦一擦身子。

198.5年在“禮炮7”號航天站上生活211天的前蘇聯宇航員列別杰夫，在他的日記中對太空淋浴做了生動的描述。他說，為了洗一次澡，準備工作需要花好幾個小時。淋浴時，必須把雙腳固定起來，不然，飄浮著的身體被水一沖，就會翻筋斗。在失重狀態下水是危險品，少量的水也會嗆傷人，甚至把人溺死。為了安全起見，最好戴上呼吸罩和護目罩。因此，太空淋浴總是在緊張中進行的，有一種既危險又舒適的探險家的心情。

沒有淋浴設備的載人飛船，宇航員只能用濕毛巾擦身。

在太空飛行，除了個人衛生外，環境衛生也非常重要，在狹小封閉的座艙中，甚至比地面上更重要。保持環境衛生，除了空氣的自動凈化外，密封座艙要經常打掃。保持環境衛生最困難的是垃圾處理。對短期航天來說，把垃圾收集起來帶回地面即可；對多人的長期航天來說，如果不處理垃圾，小小的密封座艙很快就會變成垃圾箱。處理的辦法目前有兩種，一是將垃圾壓實成塊，像發射炮彈一樣從航天器上發射出去。不過不是像發射衛星那樣向上發射，而是向下發射，讓其進入大氣層中燒毀。這種“發射法”的優點是及時，不增加航天器的重量負擔，而且可以防止垃圾腐爛發臭，滋生霉菌，污染空氣，但需要添置必要的設備。

另一種方法是將垃圾積存起來帶回地面處理，不妨叫“零存整運法”。前蘇聯的“禮炮”號和“和平”號航天站就采用這種辦法。“進步”號貨運飛船的每次飛行，都要帶回一噸多垃圾。這種方法要支付一定的空間運輸費用，而且要解決垃圾存放時的防腐、防霉和污染環境等問題。

神州十二號，中國空間站，宇航員在太空怎樣生活的？

吃——最容易的事變得復雜奇妙

吃飯、喝水對于生活在地球上的人來說，是一件再平常不過的事了，但在失重環境下的太空生活，宇航員的飲食就變得十分復雜而且特別奇妙。可以說，宇航員的營養需求、食品制備、供給和他們的進食方式等都有一定的特殊性，與他們在地面生活的飲食有著很大的不同。

航天食品從本質上講與地面普通食品是一樣的，都是為人體提供能量和營養。但為了節省飛船的空間和發射時的有效載荷，宇航員攜帶的航天食品應盡可能重量輕、體積小。如營養好的干化餅干和干化香腸，吃時用水泡一下，即可恢復到與新鮮食品相近的味道。航天食品除了要能經受住航天特殊環境因素的影響，如沖擊、振動、加速度等的考驗而不失效外，還必須針對宇航員在失重條件下生理改變的指數對膳食的營養素作適當調整，如肌肉萎縮就要求食品必須提供充足的優質蛋白質；骨質丟失則要求食品提供充足的鈣以及適宜的鈣磷比例和維生素等。

宇航員在航天飛行活動中如何進食，對他們來說是一個不小的考驗。在失重條件下，一杯盛滿水的杯子朝下朝上放都一樣，杯子里的水不會自動飄浮或灑落出來，如果放在桌子上，杯子會連同水一起飛起來。所以說，宇航員在地面上原有的吃飯、喝水習慣到了太空就完全不能適用了。一般來講，各種食物、零件、用具等都是固定好了的。宇航員從食品柜里拿出食品后，要把裝食品的復合塑料膜袋剪開一個小口，把叉子和筷子伸進口袋里叉著往嘴里送。為了防止食品碎屑到處飄飛，影響宇航員或設備的正常工作，這種食品往往都用小包裝，制成與口大小相近的方塊、長方塊或小球狀的“一口吃”食品，吃時不必再切開。如果宇航員要喝水，吃湯、羹、汁、果醬時，直接從塑料口袋或牙膏狀的軟鋁管里，一點一點往嘴里擠就可以了。

隨著火箭技術的發展，宇航員從地面帶去的食品可以豐富些了。如濕食品或半濕食品的帶汁火雞、牛肉等，它們的水分含量和地面吃的正常食品相同。現在，宇航員們在太空艙里已經可以使用微波加熱器來烘烤食物了。這種微波加熱器與地面上使用的加熱器有所不同。它上面有一些特制的凹進去的小格。為了防止加熱時食物飄浮起來，需要加熱的食物都必須固定在這些小格內，插上電源后，一會兒就可以將食物加熱到可口的程度。有了它，宇航員們就可以品嘗到熱烘烘、香噴噴的紅燒牛肉、炒蛋、豬排等食物了，其口感與在地面沒有多大區別。

穿—一件衣服價值千萬美元

人們對于服裝的認識往往只局限于其蔽體、保暖、美觀、大方等特點，可是當人類進入太空就會發現，航天服的作用早已超出了傳統范疇。因為，太空接近真空的壓力環境、極端的溫度環境，缺乏生命所需的氧氣，空間隕塵、空間碎片和空間輻射的威脅等，都需要航天服為宇航員在太空的生活和工作，提供一個良好的防護和保障系統。

航天服按功能可分為艙內航天服和艙外航天服。艙內航天服用于飛船座艙發生泄漏、壓力突然降低時，宇航員及時穿上它，接通艙內與之配套的供氧、供氣系統，服裝內就會立即充壓供氣，并能提供一定的溫度保障和通信功能，保證宇航員在飛船發生故障時能夠安全返回。而艙外航天服則更為復雜。它是宇航員出艙進入開放的宇宙空間進行活動的保障和支持系統。它不僅需要具備獨立的生命保障和工作能力，包括極端熱環境的防護和人體平衡控制、氧氣供應和壓力控制、服內微環境的通風凈化、測控與通信系統、電源系統以及宇航員視覺防護與保障，而且還需具有良好活動性能的關節系統以及在主要系統故障情況下的應急供氧系統。艙外航天服結構上由微流量防護層(外罩)、真空隔熱屏蔽層、氣密限制層、通風結構和液冷服等組成，猶如一個獨立的生命保障系統。一套艙外航天服系統通常比一個健碩的人還要重許多。它的價格自然也不菲，目前研制生產一件艙外航天服要花費上千萬美元。

談到航天服，不能不講一下“太空噴氣背包”。這種背包高約1.25米，寬約830毫米，總重150公斤，內裝12公斤液氮，共有24個噴嘴。它像一把沒有座位的椅子，安在宇航員的背上。宇航員可以通過扶手上的開關控制24個微型噴嘴，噴射出背包里的壓縮氮氣，從而形成各個方向大小不同的反推力，實現不同方向的移動。有了這種噴氣背包，宇航員就能在茫茫太空中隨心所欲地翻筋斗、旋轉，向上、向下、向前、向后地自由移動了。

住——密艙生活考驗技巧

宇宙環境是極為惡劣的，對人體有害的主要因素是高真空、高缺氧、宇宙輻射、溫度差異等。在這樣的環境中宇航員是無法生存和工作的。于是，科學家研制出了一種與外界隔絕的密閉環境座艙用來保護宇航員。

供宇航員居住、生活和工作的密閉艙是宇宙飛船上的一個主要部分，是保證宇航員身體健康的環境控制與生命保障系統。生命保障系統最為重要的是供水系統。它的主要任務是供給宇航員生活用水和飲食用水。密閉艙是一個狹小的環境，必須對不斷產生的污染物加以凈化，以維持艙內空氣新鮮，保證宇航員的身體健康。

由于失重飄浮，宇航員行動起來不像在地面上那樣自如，坐立不穩搖搖晃晃，稍一抬頭仰身就有可能來個大翻身，彎腰時又可能翻筋斗，所以一切動作都得小心翼翼。航天飛行中，睡袋一般固定在飛船內的艙壁上。在失重時分不清上和下，站著躺著睡都一樣，所以宇航員既可以靠著天花板睡，又可以筆直地站著靠墻壁睡，只要他高興。為了防止無意中觸及開關，他們睡覺時必須把雙手束在胸前。宇宙空間中的睡覺姿勢很特殊，失重時，身體完全放松會自然形成一種弓狀姿勢。在空間軌道站上，宇航員已可享受分隔式臥室和床，但他們在睡覺時必須把自己捆在床上，以免翻身時因失重而飄離。

另外，在宇宙中航行的宇航員和地球上的人一樣，也需要有個人清潔衛生的處理，如刷牙、洗臉、洗澡、大小便等等，但這一切都需要有特殊的設施和技巧。比如在失重時刷牙，牙膏泡沫很容易飄浮起來，水珠在艙內飛飄，會影響人的健康和儀器正常運轉。為防止這個問題，美國采用一種特制的橡皮糖，讓宇航員充分咀嚼以代替刷牙，達到清潔牙齒的目的。宇航員洗澡時，需要將耳朵塞上，戴上護目鏡，就像潛水員一樣。當人進入浴室，還要穿上固定的拖鞋，這樣就不會飄浮起來了。美國“奮進”號航天飛機上裝備有一種太空馬桶，造價高達2340萬美元。這種馬桶可貯存處理更多糞便，有獨立的尿液分離器，可將尿和糞便分開處理。馬桶上的氣流導引裝置，解決了失重條件下人體排泄的困難。

行——防止成為茫茫太空的人體衛星

1965年3月18日，蘇聯宇航員列昂諾夫離開“上升”2號飛船密閉艙，系著安全帶第一次到茫茫太空中行走，開創了人類太空行走的先例。然而太空行走與人們在地面上的行走不能相提并論，其困難程度是常人難以想像的，需要諸多的特殊技術保障措施。

由于太空處于真空狀態，沒有大氣層的保護，溫度變化也很大，太陽照射時溫度可高于100℃，無陽光時溫度可低于-200℃，同時還存在著能傷害人體的各種輻射和微流星體，因此在太空行走時，必須身穿特制航天服。同時，由于宇宙飛船、空間站、航天飛機這些載人航天器密閉艙內的人造氣壓、空氣組成基本與地面相同，故人體內吸有一定量的氮氣，而航天服內的氣壓較低，僅為大氣壓的27.5%，宇航員如果猛然出艙，遇到低的氣壓后血液供應會較差，溶解在脂肪組織中的氮氣游離出來卻不能通過血液帶到肺部排出而形成氣泡，因此可能造成氣栓堵塞血管，引發嚴重疾病。所以宇航員出艙前需要吸取純氧將體內氮氣排出，以免隱患。

在太空行走的宇航員圍繞地球高速運行時，在廣袤的空間中沒有參照物，無法分清物體的遠近大小、速度快慢，如無保險措施，就可能會丟失在茫茫太空中而成為人體衛星。再加上載人航天器和自己都在運動，宇航員有時會被搞得暈頭轉向，亦有可能出現危險，所以太空行走需要采取保險措施———身系安全帶。安全帶猶如嬰兒的臍帶將宇航員與航天器連接起來，以防宇航員在太空中走失。1984年2月7日，美國的“挑戰者”號航天飛機在進行第11次飛行時，宇航員布魯斯·麥坎德里斯穿著一種帶助推裝置的航天服，首次在不系安全帶的情況下在太空中自由行走了95分鐘，捕獲了已經停止工作的“太陽峰年”號人造衛星，并對其進行修理，排除故障后又將其重新送回軌道。布魯斯完成了航天飛機首次捕獲衛星的任務。這次太空行走也為人類在太空中的活動開創了新的天地。但為了保險起見，現在宇航員仍被要求系安全帶。萬一宇航員不能自己走回航天飛機，可以用牽引纜索把他拉回來。

拓展知識：