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美劇《生活大爆炸》里的一個情節(jié)是，霍華德給空間站設計的「太空馬桶」因為出現(xiàn)故障坑慘了宇航員。那么問題來了：
現(xiàn)實生活中，宇航員在太空如何上廁所呢？
其實，在太空上廁所堪稱一道宇宙級難題，畢竟幾乎零重力的環(huán)境下再也不能像在地球上那樣馬桶沖水了，甚至于還可能出現(xiàn)尷尬的「太空飛翔」場面。
為了保證宇航員們在太空也能優(yōu)雅地解決內(nèi)急，NASA 前不久向國際空間站發(fā)射的一艘無人駕駛飛船上，搭載了一款重要的設備——一個價值 2300 萬美元（約合人民幣 1.5 億元）的天價馬桶。
就長上面這樣，看著還挺硬核！
其實，這個全宇宙最昂貴的馬桶代表了 NASA 地外盥洗設備的最新技術進展，而且男女皆可使用。
早在 2015 年底，NASA 就開始了「天價馬桶」的采購計劃，「天價馬桶」集成和國際空間站應用計劃也是在 2015 年就開始了。
當時的計劃是，「天價馬桶」在 2020 年作為技術演示有效載荷現(xiàn)身國際空間站，將包含尿液預處理劑量泵/預處理質量指示裝置，不僅要解決宇航員們的內(nèi)急問題，還可以在太空實現(xiàn)水回收。
如果能達到預期效果，「天價馬桶」也將成為 Artemis 重返月球計劃的一部分有效載荷，之后還將用于各類短期、長期的 NASA 太空任務。
NASA 與各地太空中心共同開展了這項工作，馬桶本身的造價也是達到了 2300 萬美元（約合人民幣 1.5 億元）。
太空馬桶，想想就覺得制造起來不容易，但這么貴有道理嗎？
當?shù)貢r間 2020 年 10 月 6 日，NASA 官方 po 出的一段視頻中，一位美國宇航員 Chris Cassidy 帶著觀眾參觀了馬桶和“廢物衛(wèi)生隔間”（WHC），并向大眾解釋，在太空中想上廁所的心情和地球上一毛一樣。就像是在說，這款太空馬桶即使貴，也貴的值得！
那么，「天價馬桶」貴在哪？
先來看看尺寸，它重約 100 磅（45 公斤），高 28 英寸（71 厘米），實際上這種設計考慮到的一個因素是：未來用于將人送往火星的“獵戶座”（Orion）太空艙內(nèi)空間有限，馬桶不能設計得太大。
目前國際空間站上有 2 個俄羅斯設計的馬桶（如下圖），但這次的「天價馬桶」大小上要比它們小 65%，輕 40%，而且更為節(jié)能。
正如這一項目的經(jīng)理 Melissa McKinley 在此前的新聞發(fā)布會所說的：
航天器上的空間和能量極為寶貴，這些優(yōu)化可以在很多方面有所幫助。
「天價馬桶」的官方稱呼是：通用廢物處理系統(tǒng)（Universal Waste Management System），這個名字實際上反映出了它的工作原理。
事實上，所有太空馬桶都依賴于一個重要的東西：吸力。微重力環(huán)境下一切都會漂浮，為避免“艙內(nèi)流星雨”的尷尬狀況，這一系統(tǒng)可利用吸力防止排泄物溢出。
宇航員在小便時，要使用附在軟管（如下圖）上的漏斗，軟管可通過風扇將尿液拉入水箱。
而在大便時，宇航員要坐在一個槽上面，通過風扇將糞便拉入收集袋。同時設計團隊為大便場景還專門配備了一個可移動的“廢物壓實機”——宇航員把收集袋密封好之后，推入下方的一個罐中，直到罐子裝滿為止。裝滿后，便便會與其他垃圾一起丟棄到外層空間。
NASA 的錢還花在了一項 3D 打印的鈦金屬特殊裝置上。這一裝置主要的特點就是耐酸，因為要分解尿液中的沉積物需要高酸性溶液，這一設計有助于幫助對尿液預處理再回收利用的過程。
值得一提的是，宇航員用酸來處理尿液，可以轉化成自己的飲用水！emmm...
整體而言，相比此前，新馬桶的舒適度和性能自然都大大提升了：
為了更好地適應女性的身體結構，排尿漏斗和外觀也都進行了全新設計。
新馬桶采用了傾斜坐墊，也比以前更適合收集更多的廢物。
新馬桶是全自動的，而此前需要宇航員翻轉開關才能啟動。
可以說，上太空難，在太空上廁所比上太空還難。
正如阿波羅 11 號指令艙駕駛員 Michael Collins 曾表示，媒體記者狂轟濫炸地問在太空孤獨一人的感覺如何，但我希望他們問我：你在太空里怎么上廁所？
提到 Alan Shepard 這個名字，航天愛好者可能脫口而出：
他 1961 年 5 月 5 日乘坐“自由 7 號”宇宙飛船遨游太空，是美國第一位進入太空的宇航員，美國總統(tǒng)克林頓曾稱贊他是美國最偉大的宇航員之一。
沒錯，但當年還發(fā)生了一個小插曲——火箭即將發(fā)射之際，Alan Shepard 弱弱地表示：想尿尿怎么辦，在線等挺急的！
最后經(jīng)組織決定，Alan Shepard 先關掉宇航服內(nèi)的監(jiān)測儀器，直接尿在宇航服里，尿液通過氧氣循環(huán)系統(tǒng)風干。
之后的任務中，宇航員們也只能通過隨身綁袋子、管子來解決內(nèi)急，但這并不是一個好的解決辦法，泄漏問題時有發(fā)生。
1969 年 7 月，人類首次登上月球，背后有一個人的功勞——“太空衣之父”唐鑫源。
曾為美國空軍設計高分子材料的唐鑫源，作為美國太空總署太空飛行中心材料研究所所長，負責當時太空服的改良研發(fā)。最終，綜合月球溫度和各種可能出現(xiàn)的極端情況，唐鑫源研制出了一種有強力吸水性的「紙尿褲」，解決了宇航員的小便問題。
就長下面這樣，后來紙尿褲從航天領域走向民用，所以說唐鑫源是名副其實的“紙尿褲之父”，曾獲美國總統(tǒng)頒贈的領袖獎章也有上百個。
但如果宇航員想要大便，只能通過原始的隨身綁袋子的方法解決。一個傳言是：
為了飛船返航時減輕重量，宇航員們曾在月球上留下了 96 袋便便、尿液和嘔吐物。而將“地球垃圾”帶回來，就是美國 Artemis 重返月球計劃的任務之一。
科技不斷進步，紙尿褲自然不是長久之計。
1970 年代，美國第一次在航天器上安裝一種類似于馬桶的簡易裝置，僅包含一個吸水軟管和一個漏斗。
2009 年，美國花費 2.5 億美元制造了尿液凈化器，并將其首次發(fā)射至國際空間站。
而在我國的神舟六號飛船上，當時也是裝備了自研的航天馬桶，原理和上述的「天價馬桶」類似。
搭載「天價馬桶」上天的飛船，正是于美東時間 10 月 2 日晚在美國弗吉尼亞州發(fā)射的天鵝座飛船 （Cygnus spacecraft）。
天鵝座飛船是美國軌道科學公司應 NASA 商業(yè)軌道運輸服務發(fā)展計劃開發(fā)的無人駕駛補給飛船，其主要目的就是向國際空間站補給物資。
作為 2020 年全球第 6 艘飛抵國際空間站的貨運飛船，此次天鵝座不僅帶了馬桶“上天”，還搭載了各類科學研究、技術演示和商業(yè)產(chǎn)品，可謂黑科技滿滿。
天鵝座飛船上的有效載荷主要包括：
識別靶向癌癥療法：基于治療白血病的 mRNA 藥物，利用微重力環(huán)境，篩選、測試用于癌癥免疫治療的癌選擇性信使 RNA 。
在太空沙拉中添加蘿卜：先前已經(jīng)在空間站上種植了不同類型的植物，新的作物此次也將進入空間站，旨在增加太空食品的生產(chǎn)方法，為月球和火星任務做準備。
太空漫步 VR 相機：一種 360 度定制相機，以沉浸式 VR 方式記錄空間站上的生活和研究。
利用廢物產(chǎn)生能量和水：通過電化學技術闡明氨電化學氧化機理，考察微重力下氨氧化的過程，有利于開發(fā)月球和火星長期任務的水回收系統(tǒng)，并為地球上偏遠和干旱的地區(qū)提供飲用水。
開放空間站營業(yè)：NASA 要為空間站實現(xiàn)商業(yè)活動、發(fā)展低軌經(jīng)濟做努力。通過展示在太空中進行商業(yè)活動的價值，幫助催化、擴展企業(yè)在太空探索市場。
引用來源：
https://www.nasa.gov/mission_pages/station/research/news/ng14-research-highlights
https://zhuanlan.zhihu.com/p/64068669
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