美毫无办法? 远在40万公里外,宇航员失望至极,最大问题还没解决

都上太空了,宇航员却还要穿尿不湿?这听起来有些不可思议,但却是现实。在设备高度精密的太空环境中,为什么连上厕所这样简单的事,都变得如此困难?

近日,美国NASA将四名宇航员送上“猎户座”飞船执行阿耳忒弥斯2号绕月任务。这是人类自1968年以来第一次再次进行载人绕月飞行。从技术角度而言,这也是一次巨大的飞跃。

但是偏偏在这样的高大上任务中,却出现了一个非常接地气的问题,就是上厕所。

飞船飞到离地球40万公里的深空,很多人认为那时候一切都会高度自动化、非常先进。可到了第六天的时候情况就有点尴尬了。原本运行正常的厕所系统出现了故障,四名宇航员只好临时采用应急方案。

NASA发言人加里·乔丹在直播中没有避谈这一细节,直接说出了厕所风扇卡住了的情况,地面团队正在紧急制定操作指令指导宇航员清理该区域,努力使系统恢复正常。

后来飞行运营总监又加了一句,问题其实出在厕所控制器上,使得尿液收集功能暂时失灵。听起来像是个小故障,但在太空中这样的小问题会很快变成大问题。

最终,宇航员只能选择憋住或者使用应急设备CCU。

CCU是可折叠应急尿液收集器的简称,这个名字听起来挺专业的。其实它就是个塑料袋而已。再配合类似尿不湿的吸收装置,一套操作下来,给人的感觉是技术很先进,方法却很简单。

布满科技智慧的太空之上,为什么是这样上厕所呢?原因其实比较现实。

第一,微重力环境。在地球上,上厕所确实很简单。液体向下面流动,固体也跟着向下掉,再加上水一冲,整个过程很顺利。人们平时已经习惯于这样的状态了,因此很容易忽略它。

可是到了太空之后,情况就完全不同了。没有重力的情况下,所有的事情都变得不按照常理出牌。尿液不会下落,而是变成很多小水滴漂浮在舱内。固体更不好处理,一旦处理不好,就会产生很严重的后果。

于是太空厕所的思路就改变了,没有了重力之后就改用气流来取代。

具体做法是用风扇产生持续的吸力,把排泄物吸到指定的装置里。看起来很直接,但是实际操作起来很难。气流太小的话就吸不干净,气流太大又会影响宇航员的操作,甚至会有安全隐患。

并且这套系统必须在密闭的飞船上使用。空间本身就很有限,还要保证空气循环、气味控制、细菌处理这些方面都在可以控制的范围之内。只要有一个环节出了一点小问题,用户体验就会立刻下降。

第二,温度。地球上的人们很少会为管道会不会冻住这个问题操心。室内环境基本稳定,温度变化不大,所以设备的设计也较为简单。

但是到了深空之后,情况就完全不同了。外面的温度可以达到零下200多度,并且不是“整体很冷”,而是冷热极端分布。飞船面向太阳的一面温度很高,而背向太阳的一面则接近结冰的程度。温差不是一点点,而是直接拉开到几百度。

环境对设备的考验是真实的。材料受热膨胀,密封件容易老化,电子元件的稳定性也会受到影响。厕所系统中包含风扇、管道以及控制器等部件,一旦在温度发生变化的时候出现故障,就会影响整个系统的运转。在地球上看起来很平常的一个装置,在这样的环境下随时都可能发脾气。

飞船内部虽然有温控系统,但是不可能做到每个角落的温度都完全一致。运行的时候也会受到局部温差的影响。时间久了问题就会逐渐累积起来,最后在某个时候爆发出来。

第三,重量与空间。飞船不是普通的交通工具,每克重量都得精确计算。发射成本摆在那儿,多带一些东西就要多花很多钱,还会对整个任务设计产生影响。

空间也是这样。由于舱内空间有限,设备要尽量紧凑。厕所系统除了要能够使用之外,还要尽可能的小、轻,并且不能影响到其他设备的布局。

这就产生了一个很现实的问题:不能无限量地增加备份,在地球上的重要系统出现问题的时候,通常都会有备用方案,甚至有多个冗余设计。但是飞船上每一台设备都会增加重量、占用空间。厕所这样的系统很难达到动力系统所具备的多重备份的程度。

因此工程师只能在功能和成本之间做取舍。基本使用就足够了,已经可以算是合格的了;至于体验,那就只好排到后面去了。

所以你看到的画面就是,人类几十年后又飞上了月球轨道,而宇航员则用最简单的方法解决了日常遇到的问题。

其实这也说明了,航天技术再先进,许多基础性的问题还是要用最稳妥的方法来解决。越是高端的技术领域,保底方案就越显得重要。


(科技责编:拓荒牛 )