神舟13号航天员在太空呆6个月,排泄物如何处理?尿液净化当水喝
【神舟13号航天员在太空呆6个月,排泄物如何处理?尿液净化当水喝】北京京时间10月16日0时23分神舟十三号载人飞船将发射 , 飞行乘组由航天员翟志刚、王亚平和叶光富组成 , 翟志刚担任指令长 。 三名航天员将在空间站驻留6个月 。
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很多人很好奇 , 航天员在空间站6个月 , 如厕问题如何解决 , 还有 , 就是排泄物如何处理?
想到航天员在空间站 , 大家脑海里肯定想到的是航天员在空间站中飘来飘去的样子 , 好像完全脱离了重力的限制 。 其实 , 宇航员在太空舱内并不是零重力而是处于微重力状态 。
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微重力环境下 , 地球上常见的物理现象会发生不可思议的变化 。 液体和气体由重力导致的自然对流基本消除、液体中浮力消失、由于物质密度不同引起的沉浮和分层现象也消失等现象 。
所以航天员如果在空间站拧毛巾 , 由于没有重力影响 , 毛巾上的水会吸附在毛巾表面或者流到手中 。 抖出来的一部分水珠 , 不会像正常状态下掉落 , 而是朝着不确定的方向飞 。 保持的水珠的形态 , 不会散落成一滩水 。
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那这样就给航天员排泄造成了影响 , 在早期 , 比如苏联的和平号空间站采用的是自密封收集袋 。 该方案采用坐便器造型 , 在收集袋基础上增加了抽吸和自密封装置 , 以保证使用时排泄物不会在袋内随意漂浮 , 使用完毕后可自动密封 , 最后放入可以与真空环境连通的专用储物箱内干燥、储存 。 收集袋既可以带回地面处理 , 也可以在返回时直接抛入大气进行焚毁 , 节约运载飞船的载荷 。
太空马桶如何使用
而如今无论是国际空间站还是中国空间站 , 都采用的是太空马桶 , 早期的太空马桶空对宇航员也是一个挑战 , 马桶在使用时 , 宇航员大便前得先固定鞋子、下半身 , 然后屁股要紧贴着马桶座 , 并对准大便收集口 , 但稍不小心就会让粪便从马桶中飘出乱飞 。 所以美国宇航员在上空间站前都需要训练如何如厕 。
而如今的太空马桶里面包含多层内胆、多组风机、尿液分流器、粪便干燥压缩器、臭气和细菌过滤器等设备 , 它的工作原理是靠一个真空泵产生吸力 , 将固态和液态的排泄物吸入分流器分别处理 。 人们在地球上用的马桶直径通常为30厘米到45厘米 , 但航天员使用的马桶直径只有大约10厘米 , 这是为了防止排泄物泄漏 , 这就要求航天员必须保证向正确的方向用力 。
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国际空间站的太空马桶
中国设计的太空马桶由513所设计 , 太根据男女航天员的不同生理结构特点设计,可以在风机作用下,产生稳定、可靠的气体流场 , 能够使排泄物克服微重力影响完成收集 。 除此之外 , 科学家考虑到排泄前后过程中 , 粪便黏度不一样 , 吸力也须相应变化 , 小了吸不出 , 大了可能伤害人体 , 在国外实验过程中曾有地面实验人员肠子被吸出体外的事发生 。 所以马桶吸力也可以变化 。
排泄物如何处理
收集到的排泄物 , 尿液等液体排泄物要经过尿液处理系统处理 , 再次使用 , 采用蒸汽压缩蒸馏技术将预处理后的尿液进行旋转蒸馏 , 收集到的水蒸气冷凝后形成蒸馏水 , 然后将蒸馏水输出给水处理子系统进行深度净化处理 , 从而把尿液中的水分提取利用 , 经过水处理子系统净化后的再生水 , 超出国家相关标准要求 , 可以满足在空间站中长期驻留的航天员清洁、制氧等用途 。
尿液处理系统是空间站中的技术难点之一 , 2008年 , 美国宇航总局宣布投资2.5亿美元建造太空厕所 , 之所以造价不菲 , 就是因为它有一个非常奇特的功能——能将尿液转化为饮用水 。 这款昂贵的水处理器不仅能将尿液过滤成饮用水 , 还能将毛巾上的汗水和湿气变成饮用水 。
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2020年 , 美国6年研发和2300万美元的投入 , 新型太空厕所——通用垃圾管理系统(UWMS)送达国际空间站 , 它比现有厕所的重量轻40% , 体积小65% , 并且更加节能 , 其通用核心设计在于很容易地集成到不同航天器和生命维持系统中 。
从这都可以看出 , 太空马桶的技术难度究竟得有多高 。
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