都上太空了,宇航員卻還要穿尿不濕?這聽起來有些不可思議,但卻是現實。在設備高度精密的太空環境中,為什么連上廁所這樣簡單的事,都變得如此困難?
近日,美國NASA將四名宇航員送上“獵戶座”飛船執行阿耳忒彌斯2號繞月任務。這是人類自1968年以來第一次再次進行載人繞月飛行。從技術角度而言,這也是一次巨大的飛躍。
但是偏偏在這樣的高大上任務中,卻出現了一個非常接地氣的問題,就是上廁所。
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飛船飛到離地球40萬公里的深空,很多人認為那時候一切都會高度自動化、非常先進。可到了第六天的時候情況就有點尷尬了。原本運行正常的廁所系統出現了故障,四名宇航員只好臨時采用應急方案。
NASA發言人加里·喬丹在直播中沒有避談這一細節,直接說出了廁所風扇卡住了的情況,地面團隊正在緊急制定操作指令指導宇航員清理該區域,努力使系統恢復正常。
后來飛行運營總監又加了一句,問題其實出在廁所控制器上,使得尿液收集功能暫時失靈。聽起來像是個小故障,但在太空中這樣的小問題會很快變成大問題。
最終,宇航員只能選擇憋住或者使用應急設備CCU。
CCU是可折疊應急尿液收集器的簡稱,這個名字聽起來挺專業的。其實它就是個塑料袋而已。再配合類似尿不濕的吸收裝置,一套操作下來,給人的感覺是技術很先進,方法卻很簡單。
布滿科技智慧的太空之上,為什么是這樣上廁所呢?原因其實比較現實。
第一,微重力環境。在地球上,上廁所確實很簡單。液體向下面流動,固體也跟著向下掉,再加上水一沖,整個過程很順利。人們平時已經習慣于這樣的狀態了,因此很容易忽略它。
可是到了太空之后,情況就完全不同了。沒有重力的情況下,所有的事情都變得不按照常理出牌。尿液不會下落,而是變成很多小水滴漂浮在艙內。固體更不好處理,一旦處理不好,就會產生很嚴重的后果。
于是太空廁所的思路就改變了,沒有了重力之后就改用氣流來取代。
具體做法是用風扇產生持續的吸力,把排泄物吸到指定的裝置里。看起來很直接,但是實際操作起來很難。氣流太小的話就吸不干凈,氣流太大又會影響宇航員的操作,甚至會有安全隱患。
并且這套系統必須在密閉的飛船上使用。空間本身就很有限,還要保證空氣循環、氣味控制、細菌處理這些方面都在可以控制的范圍之內。只要有一個環節出了一點小問題,用戶體驗就會立刻下降。
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第二,溫度。地球上的人們很少會為管道會不會凍住這個問題操心。室內環境基本穩定,溫度變化不大,所以設備的設計也較為簡單。
但是到了深空之后,情況就完全不同了。外面的溫度可以達到零下200多度,并且不是“整體很冷”,而是冷熱極端分布。飛船面向太陽的一面溫度很高,而背向太陽的一面則接近結冰的程度。溫差不是一點點,而是直接拉開到幾百度。
環境對設備的考驗是真實的。材料受熱膨脹,密封件容易老化,電子元件的穩定性也會受到影響。廁所系統中包含風扇、管道以及控制器等部件,一旦在溫度發生變化的時候出現故障,就會影響整個系統的運轉。在地球上看起來很平常的一個裝置,在這樣的環境下隨時都可能發脾氣。
飛船內部雖然有溫控系統,但是不可能做到每個角落的溫度都完全一致。運行的時候也會受到局部溫差的影響。時間久了問題就會逐漸累積起來,最后在某個時候爆發出來。
第三,重量與空間。飛船不是普通的交通工具,每克重量都得精確計算。發射成本擺在那兒,多帶一些東西就要多花很多錢,還會對整個任務設計產生影響。
空間也是這樣。由于艙內空間有限,設備要盡量緊湊。廁所系統除了要能夠使用之外,還要盡可能的小、輕,并且不能影響到其他設備的布局。
這就產生了一個很現實的問題:不能無限量地增加備份,在地球上的重要系統出現問題的時候,通常都會有備用方案,甚至有多個冗余設計。但是飛船上每一臺設備都會增加重量、占用空間。廁所這樣的系統很難達到動力系統所具備的多重備份的程度。
因此工程師只能在功能和成本之間做取舍。基本使用就足夠了,已經可以算是合格的了;至于體驗,那就只好排到后面去了。
所以你看到的畫面就是,人類幾十年后又飛上了月球軌道,而宇航員則用最簡單的方法解決了日常遇到的問題。
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其實這也說明了,航天技術再先進,許多基礎性的問題還是要用最穩妥的方法來解決。越是高端的技術領域,保底方案就越顯得重要。
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