美国耐力号载人“龙”飞船日前因厕所中的一个爆破盘破裂，导致飞船与“国际空间站”对接的时间比预期晚了30多分钟。虽然这一“小插曲”没有对航天任务的后续开展造成影响，但再次引起了公众对太空厕所的关注。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，“太空如厕”一直是困扰各航天大国的科学难题，航天专家也在不断探索太空废物收集处理系统技术的改进方法。
执行太空任务，上厕所最麻烦
在太空生活中，航天员感到最麻烦的事情就是上厕所，因为太空马桶与地面上使用的马桶很不一样。
由于载人航天器内是微重力环境，水不会往下流，所以太空不能使用抽水马桶，而要使用抽气马桶。抽气马桶靠气流将排泄物带走，使用时臀部须跟马桶的边缘贴紧，使马桶内完全密封，工作原理类似吸尘器。早期的抽气马桶比较简易，它与一个塑料套相连，如厕后要快速关闭橡皮阀，大便被气流导入不透气的橡皮口袋并投入特制垃圾箱，尿液则被导入尿液储存箱。那时候，装满排泄物的垃圾箱会被弹出舱外，后来这种方法因污染空间环境遭到非议而被禁用。
为了方便收集排泄物，防止交叉感染，同时便于精准设计，提高使用效率，现代太空抽气马桶分为大便器和小便器两种。其中，大便器的外形与地面上的马桶相似，只是中央孔径较小，约10厘米，孔内有一扁平滑片可以来回滑动，使孔打开或关闭。孔的下端装有一台抽气机，启动后可从马桶中抽气并使空气发生颤动，这种空气颤动能将固体排泄物成形的部分碎裂，再将其抽进马桶底部的收集袋。大便器的操作简单，其右侧有一个银白色的推拉开关，使用者在马桶上坐好后将开关向前推，孔内滑片打开，抽气机启动，结束如厕后将开关向后拉，抽气则停止。至于小便器，其前端有一个漏斗状的适配器，下端连接一根软管，软管的另一端连着小型抽气机，可以将小便收集和输送到小便桶中。小便桶装满后，尿液会被自动输送到水处理装置中净化，重复使用（如用作饮用、洗漱和制取氧气）。
硬件有了，在太空如厕还要解决人体“配合”的问题，所以在执行太空任务前还需训练如厕技术，牢牢记住自己臀部与马桶座部的相对位置。如有偏差，排泄物就可能在微重力环境中造成四散的“灾难”。美国约翰逊航天中心曾专门设计了一个有些令人尴尬的马桶训练器。训练器内安装了一台电视摄像机，当宇航员坐在马桶上时，可以通过电视不断复盘和提升自己的如厕技能。同时，宇航员要用一条束带将自己和坐便器固定好，避免身体漂浮出现“泄漏”。
3个原因，易致太空马桶故障
其实，太空厕所系统出现技术故障是常有的事。此次，载人“龙”飞船厕所遇到的新问题是一个爆破盘发生破裂，导致与空间站的对接时间延迟。爆破盘作为厕所系统的安全装置，它用于在压力过高时破裂以释放压力。虽然破裂的具体原因尚不清楚，也未造成尿液泄漏，宇航员仍被要求暂停使用厕所，转而使用应急排泄袋。
客观来看，太空厕所系统容易出现故障主要有以下几方面原因。
1.环境特殊 在微重力环境中，传统的排水和排污系统无法正常工作，需要设计与这种环境相适应的厕所系统，如特殊的收集和处理系统，来防止排泄物飞溅或泄漏。这些特殊设计在长期使用中可能会出现问题。
2.技术受限 太空马桶需根据人的生理需求，以及设备重量、体积和维护的便捷性来设计，更加复杂的技术必然会增加故障的可能性。此外，太空马桶要使用特殊的材料和制造工艺来确保在微重力环境下的可靠性和耐用性，如果材料选择不当或制造工艺不过关，就可能埋下隐患。
3.维护不当 由于太空任务的特殊性和复杂性，对太空马桶的维护和修理要求很高，再加上很多未知的意外情况，大大增加了及时发现、处理故障的难度。
中国太空厕所技术，跻身世界前列
中国太空厕所的发展经历了怎样的过程呢？
2003年10月，中国太空第一人杨利伟乘坐神舟五号上天。由于只需在太空飞行近一天，他携带的是“尿不湿”，通过吸水材料把小便变成絮状的固态物。2005年上天的神舟六号载人飞船要在太空飞行5天，于是在轨道舱里安装了一个大小便收集器，它吸收了俄罗斯“联盟”系列飞船废物收集系统的技术经验，采用的是半自动废物收集和处理系统。
2021年，我国空间站的第一个舱——天和核心舱上天，舱内配备了我国首个真正意义上的太空厕所。太空厕所采用的都是抽气马桶，据悉，其大便器即坐便器的支架采用钛合金材料，收集装置配有以橡胶材质为主的一次性垃圾收集袋，具有良好的耐用性和密封性；小便器分为男用、女用两款。收集后的固体排泄物会由天舟货运飞船统一运回地球，其中大部分随着飞船进入地球大气层被抛弃烧毁，少数会被带回地面进行评估。而尿液等液体废物被输送到再生式生命保障系统，在太空实现循环再利用，净化后的尿液可用于饮用和制氧。
总体上看，目前中国空间站的太空厕所技术已处于国际先进水平，不仅具备多重安全保障，还配备了先进的智能控制系统。厕所系统还做了冗余设计，以确保即使某个部件出现故障，也能保证基本功能正常，从而降低因设备故障而影响任务的风险。
来源：北京日报客户端
记者：汪丹
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