美国宇航局的新宇航服有一个内置的厕所
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乘员组内的猎户座飞船测试手控制器和光标设备的模型。随着美国航空航天局准备下一个人类航天系统,它正在投资宇航员可以存活六天的宇航服。
美国宇航局的工程师们正在研究一种新的宇航服,其中包括一个长期的垃圾处理系统 - 实际上是一个内置的卫生间。自从阿波罗时代以来,这种系统并未成为美国宇航局太空服的一部分,而新的废物处理系统可能与20世纪70年代使用的太空系统有很多相同之处。
称为猎户座机组生存系统套装(OCSSS) 的新套装将由宇航员穿戴在美国宇航局的下一代人类航天器猎户座上,后者将能够将人类运载到低地球轨道之外。虽然这辆车不够大,无法支持九个月的火星之旅,但猎户座可以将人类带到月球周围并返回。
就像之前的航天飞机一样,猎户座将配备厕所,但美国航空航天局正在制定紧急情况计划,以应对紧急情况,包括Orion胶囊可能减压并且宇航员必须留在自己的西装才能生存。事实上,该机构希望宇航员能够在他们的西装中存活长达六天 - 这意味着男性和女性必须能够做到像吃饭,排尿和排便一样不会脱落的事情。
这是一段很长的时间,”领导猎户座发射和着陆服内部系统设计的NASA工程师Kirstyn Johnson告诉Space.com。在最好的条件下,在这样一个狭小的空间里度过很长时间,“然而,在你长时间的生活中,你的所有废弃物都能穿上西装,它可能很快变得非常快。”
约翰逊和她的团队必须努力避免潜在的不良后果,并让宇航员安全返回月球。
性别问题
自航天飞机时代开始以来,宇航服从未被要求提供长期的卫生间解决方案。今天宇航员穿着的主要有两种服装:发射和进入的飞行服; 以及用于舱外活动(EVA或太空行走)的巨大蓬松白色太空服(舱外机动单位)。这两种西装都配备了所谓的最大吸收性服装(MAG's) - 它们是有效的尿布 - 因为宇航员没有理由每次停留在西装上约10个小时以上(通常少得多)。宇航员一旦离开宇航服,就使用机载洗手间。
约翰逊说,尿布的一大优点是它们很容易穿上和脱下。
约翰逊说:“[MAG]可能无法百分之百地工作 - 你可能会泄漏 - 但它可以完成工作,而不需要我们在设计和验证方面投入太多精力。”
MAG系统可能听起来不愉快,但考虑到人类登月的任何航天器都没有厕所。为了收集尿液,男性全体成员穿戴安全套导管,像避孕套一样套在阴茎上,最后用一根管子收集液体,并将其拉入附着在衣服外部的袋子中。宇航员也有一个外部的尿液收集系统这基本上与西装内置的一样。阿波罗号宇航员排便成为他们的飞行服的一部分。这个系统很容易失败,机组人员被专门放在高蛋白饮食中以减少他们产生的废物量。宇航员还负责密封和处理填充袋。最长的阿波罗任务是12天。
在2016年年底,美国宇航局宣布了“ 太空便船挑战 ”,这是一个公开呼吁设计更好的宇航服废物处理系统。(尽管有头衔,约翰逊说这个电话是用于尿液和粪便管理系统的。)
约翰逊说,虽然竞争确实揭示了新的设计,但他们都需要进一步的开发来弄清楚如何将它们整合到一套服装中。“在猎户座计划中我们没有什么能够很快使用。”
所以就目前而言,“我们很喜欢回到在阿波罗期间使用的太空人,”约翰逊谈到猎户座太空服系统时说。
这些西装将包括一个非常类似于阿波罗套装中使用的便袋,对于男士来说,他们也将使用避孕套导管,这仍然是最简单,最直接的方法,约翰逊说。
但是,阿波罗和随后的人类太空任务从未解决的一个突出问题是如何为女性制造一套穿着式的尿液收集系统。到1978年NASA迎来第一批女宇航员的时候,航天飞机计划距离它首次发射只有几年的时间,所以女宇航员使用尿布系统和船上卫生间。(1981年,美国国家航空航天局的工程师提交了一项妇女尿液采集装置专利,该装置包括一个阴道插入物以防止尿液排出;然而,它从未在运行太空服中使用过。)
在微重力中,液体不会像他们在地球上那样流动; 他们倾向于一起欢快地“粘”在表面上。所以,例如,如果有人在太空中哭泣,眼泪会形成“粘”在人眼或睫毛上的气泡,而不是飘走。空间站上的卫生间使用真空系统将流体从身体上吸走。它包括每个宇航员的个人附件。
“对于女性来说,由于人体的几何形状,显然会变得更难一些,然后你必须处理像阴毛这样的问题,”约翰逊在诉讼系统中说道。阴毛会带来挑战,因为液体会在微重力的作用下流淌。约翰逊表示,主要担心的是液体在该地区挥之不去,并导致皮肤破裂。另外,系统也必须固定到位(避孕套导管基本上是它自己的附着机制),并且阴毛也可以使得难以使用粘性附着机制。约翰逊和她的同事们还必须考虑诸如废弃物处理系统如何在女性处于她的期间时能够运作的事情。
尽管如果女性宇航员要移除阴毛并进行节育(这可以减少周期的发生),那么可能会避免其中一些问题,约翰逊说,这超出了美国航空航天局合理要求其宇航员的范围。
“你需要一种设计,任何正常的,有功能的女人都应该能够使用,而不会对他们提出额外的要求,”约翰逊说。“所以你必须设计一些基本上能够覆盖大部分公共头发的东西,同时还可以保护他们免受像尿路感染这样的感染,而不会排泄粪便,这些东西就是这样。
外部真空系统可能是解决方案的一部分; 这套西装必须有一个真空系统,这个系统不是很大或者功耗很大。所以西装需要更实用的东西。约翰逊说,理想情况下,西装与周围大气之间的天然压力差异可能有助于将物质从宇航员身上吸走,但真空系统可能更加可靠。
约翰逊说,女性尿液处理系统尚未完全开发,其中一些方面是专有的,所以她无法公布所有细节。但是总体设计与女性战斗机飞行员在长途飞行期间使用的管道系统类似,或者可能无法阻止任务以减轻自身负担的军队成员。该设备基本上必须是卫生巾的尺寸,以涵盖整个区域。
不只是空间问题
虽然这可能看起来像是一个独特的空间问题,约翰逊说,她很惊讶地发现地球上存在的帮助人们无需上厕所就能减轻压力的技术的数量。这些技术中的很多都针对身体不适的人群,但这些设备还有其他用途,尤其是女性。
“你开始看野营业,你开始看到很多这些便携式排尿装置,你可以随身携带,所以你不必在森林中间蹲。[有]这些纸袋你可以去听一场音乐会,女人们可以从钱包里拿出来,这样他们就不必坐在一个令人恶心的厕所上,“约翰逊说。“对于我来说,看到所有这些产品几乎都是女性的启示 - 就像谁知道这些产品一样?这是一种禁忌,但这很有趣,因为它会加入我们正在尝试做的事情与宇航服。“
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