前 哨 2008年09月05日 13:06
有些事情在地面上是不成問題的問題，可是在太空中就成了大問題，大小便就是一個典型的例子。1961年5月5日，美國第一位航太員謝潑德坐在水星號飛船內等待發射升空，由於技術原因發射被拖延了4個多小時，這時謝潑德向地面控制中心報告要求撒尿，因為他憋尿已經憋了好長一段時間，現在實在憋不住了。按原計劃，由於這次太空飛行的時間不長，因此沒有必要為航太員準備大小便設備，現在謝潑德突然提出要撒尿，給地面控制中心和工程技術人員一個措手不及。經過同有關方面緊急磋商，地面控制中心最後決定，讓謝潑德直接往自己穿的航太服的褲子裏尿。
為太空飛行的航太員解決大小便問題並不像在地面那樣簡單，一方面是因為太空是失重環境，人排出來的大小便不是往下流，而處於飄浮狀態；另一方面是所有在太空的設備，都必須是體積小、重量輕、耗電少，這就給設計工作帶來極大的困難。因此地面上所有的個人衛生設備在太空都不適用。
航太員的尿收集裝置
大小便收集袋不好使用
美國航宇局吸取謝潑德的教訓，很快為航太員設計出一種在太空收集尿的裝置——尿收集袋。這是一個小塑膠袋，用帶子係在航太員的腰部，主要是收集小便。航太員返回地面以後，袋子被密封和拋棄。至於大便問題，只好等待回到地面來解決。
大便袋和裝有殺菌液的小袋子
在雙子星座飛船中，在發射和著陸階段航太員還是帶著尿收集袋，但是在軌道飛行期間，大小便則分開收集。小便使用尿收集裝置，這種裝置上有一根管子，管子的一頭放在航太服內，外形與避孕套相似，要套在航太員的陰莖上，另一頭通到一個尿貯箱內，尿貯箱又與太空相通，因此航太員的尿最後就撒到太空中。大便收集裝置也很簡單，實際上就是一個長塑膠袋，它直對著航太員的屁股。
阿波羅登月飛行情況雖然複雜，但航太員仍然使用雙子星座航太員用的大小便收集裝置，只是作了一些小改進。小便收集袋的改進是接尿管可以不跟身體直接接觸，這項改進雖然不大，但是最讓航太員滿意。另外，在水星和雙子星座飛行中這種尿收集袋是一次性使用的，而在阿波羅飛行中改為可多次使用，並要求這種袋子不僅容易帶上去而且容易取下來。
阿波羅航太員除了帶著尿收集袋外，還要穿著大便收集褲。兩者都穿在液冷通風服之外。尿收集袋是係在航太員腰部，穿在大便收集褲外邊。尿收集袋有一根排尿管，無論航太員是穿著航太服或是脫掉航太服，只要把這根管子與飛船的廢物處理系統相接，袋中的尿即被排空。不過如果航太員是在指令艙內，這些尿最後都被排放到太空中，但如果是在月面上，這些尿就不能排放到月面上，而應該暫時儲存起來。
穿梭機上的尿收集裝置（上圖為男用，下圖為女用）
大便收集褲顧名思義就是一條特製的短襯褲，褲內有一個裝大便的塑膠袋，航太員的大便就是拉在這個塑膠袋裏。但在失重條件下使用這種大便袋有一個嚴重問題，就是大便處於飄浮狀態，總是在屁股附近，因此航太員不得不用手將它推開。另外，大便袋旁邊還有一個小袋子裝有殺菌液，航太員大便完後要用手將這個小袋子擠破，讓殺菌液噴灑到整個袋子內。大便完後，航太員還要將袋子密封好，儲藏在飛船內的特定地方，以便帶回地面來處理。使用這種袋子拉成形的大便還算可以，但如果遇到拉不成形的大便或是拉稀，問題就麻煩了。
在“阿波羅”飛行中為了更好地解決大便問題，航宇局要求航太員在發射前儘量吃一些低殘渣的食物，同時服用一點通便藥，也就是說在發射之前儘量將大便排凈；而在飛行期間，除了繼續吃低殘渣的食物外，還服用一點減少腸蠕動的藥或止瀉藥，以減少排便次數。
穿梭機和空間站上的廁所
與載人飛船上的個人衛生設備相比，穿梭機和國際空間站上的個人衛生設備真是“鳥槍換炮”。在穿梭機和國際空間站上，美國航宇局為航太員設立了廁所，航太員在這种太空廁所內不再使用尿收集袋和大便袋，而是使用太空馬桶。在穿梭機飛行中，如果不是在發射和返回著陸階段，航太員是不穿航太服的，因此可以像在地面上一樣上廁所。在穿梭機上，太空廁所位於軌道飛行器乘員艙的中層甲板上。廁所有兩道門，門上都挂有門簾，由於航太員中有男有女，這樣就給航太員提供一個保護隱私的空間。
穿梭機上的太空廁所和為國際空間站設計的太空廁所
太空廁所中安裝的馬桶與地面上使用的也不一樣。由於太空是失重環境，水不會往下流，因此不能使用抽水馬桶，而是使用“抽氣馬桶”。這種“抽氣馬桶”是靠氣流將大小便帶走，因此使用這種馬桶時，屁股一定要跟馬桶的邊緣貼緊，使馬桶內完全密封。如果密封不嚴，裏面的氣流就無法將糞便帶走。
俄羅斯安裝在國際空間站上的太空廁所
在“抽氣馬桶”內大小便是分開收集的。馬桶的前端有一個漏斗狀的適配器，可以將小便收集和輸送到小便桶中。“抽氣馬桶”不分男女，但適配器則分男女。
在太空拉大便不是一件容易的事情，航太員必須經過專門的訓練。因為中央孔的直徑只有10釐米大，航太員必須將肛門對準中央孔，將大便拉出來，才算操作成功。為了訓練航太員拉大便，美國約翰遜航太中心還專門設計了一個馬桶訓練器。在訓練器的馬桶內裝有一台電視攝像機，當航太員坐在馬桶上時，通過電視，可以看到自己的肛門是否對準中央孔。通過訓練，航太員一定要記住自己屁股與馬桶座部的相對位置。航太員大便時，如果不注意未將屁股對準中央孔，大便就可能從馬桶中飄出來，在艙內到處亂飛，就像“天女散花”，太空生活可就成了一場災難。
2007年美國航宇局作出一項驚人決定，花1900萬美元購買俄羅斯的太空廁所。這個廁所將於2008年送到國際空間站上，準備安裝在國際空間站的美國站艙內。在新廁所啟用之前，所有航太員都是使用安裝在俄羅斯站艙內的一個太空廁所。美國航宇局的官員說，訂購新廁所的原因並不是原來的廁所不夠用，而是為了節約用水。新廁所的最大優點是可以將尿和其他廢水經過處理，變成可飲用水。因為在太空，水的運輸費用是非常昂貴的，如果能將尿和廢水變成可飲用水，這將節約很大的一筆費用。因此儘管從俄羅斯購買太空廁所比較昂貴，但是從長遠來看還是合算的。至於為什麼要從俄羅斯購買，航宇局的官員說，如果我們自己研製和設計，不僅費用更高，而且由於研製週期長，不可能近期提供給美國航太員使用。
航宇局的“秘密武器” ——強力吸尿褲
航太員在太空飛行期間可以使用太空廁所，但是在穿梭機發射和著陸以及在太空行走期間，航太員又是使用什麼東西解決大小便問題？
強力吸尿褲的廣告宣傳
現在在美國，無論是男航太員或是女航太員，在穿梭機發射和著陸以及在太空行走期間，都穿著一種稱為“強力吸尿褲”的短襯褲，以解決小便問題。當航太員需要小便時，直接將小便尿在強力吸尿褲上，等回到地面上或是回到氣閘艙以後，將這種褲子扔掉即可。穿梭機發射前，航宇局發給每名航太員三條強力吸尿褲，一條在發射時穿用，一條在著陸時穿用，還有一條留作備用。航太員在太空行走前，也要穿上這種褲子，一般是貼身穿，穿在液冷通風服的裏面。這種強力吸尿褲外形像普通的運動短褲，不過它有極強的吸水能力，一條褲子能吸附2升多的尿。這種褲子能強力吸尿的原因是褲內縫有一層稱為聚丙烯酸鈉的化學織物，這種化學織物能吸附比自身重量重一千倍的水。1988年美國女航太員開始穿用這種強力吸尿褲，後來男航太員也跟隨穿用，因為男性穿著也很舒適，尿也不會溢漏出來。據說在上世紀80年代，美國航宇局為航太員訂購了3200條這種強力吸尿褲，至今尚未用完。
一般人只知道航太員在太空行走時穿這種強力吸尿褲，實際上在穿梭機準備起飛時，航太員是半躺在座椅上的，這時下肢抬高，頭在下面。由於這種姿勢會給大腦一種人體胸部充血的感覺，從而反射性的增加排尿。因此航太員一般在這種時候都想要上廁所，所以這時他們也需要穿這種褲子。
新型的俄羅斯太空廁所
在美國航宇局公開發表的文獻裏，男航太員在太空行走期間是使用尿收集裝置，而女航太員則是穿一種一次性使用的能吸尿的短褲樣的東西，從來沒有提到“強力吸尿褲”這個名詞。一直到2007年2月，美國女航太員麗薩·諾瓦克因犯謀殺情敵罪被捕，人們才知道航宇局有強力吸尿褲這種東西，並將它簡稱為“太空尿褲”。麗薩·諾瓦克為了去謀殺情敵，曾驅車1440千米，連續駕駛14個小時，途中沒有一次停留。當記者問她難道途中連廁所也不上？她說她身上穿著強力吸尿褲。自此美國公眾才知道他們的航太員在太空行走中身穿這種“神奇”的太空尿褲。不久，這種尿褲很快成為商品，在商店裏即可購買到。特別是當女士們要到國外旅遊，國外有些旅遊景點廁所很少，而且又不太衛生，如果穿上這種尿褲，可以一天不用上廁所，這就給女遊客帶來極大的方便。
太空廁所的未來
21世紀人類要飛往火星和太陽系的其他天體，進而還要在火星上建立臨時性基地和永久性基地，也就是說要在火星上長期生活下去。人類要在火星上長期生存，首先要解決呼吸用的氧氣問題，其次是飲水問題，最後是吃飯問題。而這些東西必須自給自足，不能依靠來自地球的補充供應。這是因為從地球到火星，路途遙遠，飛行過程中又有很大的風險，將所有這些生活必需品從地球運上去，所需費用將是天文數字。
俄羅斯航太員使用的尿收集裝置
為了保證人類在火星上能長期生存，科學家正在研製一種非常先進的生命保證系統，即生物再生式生保系統。這種系統實際上就是一個小型的生物圈，其工作原理就是利用綠色植物的光合作用，凈化二氧化碳，放出氧氣，生產糧食。利用微生物處理廢物和廢水，利用植物的蒸騰作用使廢水凈化。這樣既處理了航太員產生的廢物，又為人體提供了氧氣、水和食物。儘管這種生物再生式生保技術的複雜程度和難度是空前的，它需要的空間、品質和能量消耗都是相當大的，但是要想建立火星基地，提供大批人員生命活動的必需物質，除了依靠這種技術，別無選擇。
和平號空間站上的太空廁所
現在美國、俄羅斯、歐洲空間局、日本和我國都在開展這方面的研究工作。美國從2002年就正式開始研究這種生物再生式生保系統，並將一直持續到2016年以後，到時將實現95%的糧食生產和95%的固體和液體廢物的回收利用。
未來的生物再生式生命保證系統
