6月5日上午10點(diǎn)44分，神舟14號載人飛船成功發(fā)射升空。神舟14號的發(fā)射是我國空間站建造階段的重要一環(huán)，在6個(gè)月的在軌時(shí)間里，將完成問(wèn)天號和夢(mèng)天號實(shí)驗艙的對接和轉位，以及天舟五號飛船的對接?？梢赃@么說(shuō)，我國空間站的T字形主體結構，就是在神舟14號乘組在軌期間完成的，意義十分重大！
神舟14號發(fā)射成功
神舟14號乘組仍然包括三名航天員：陳冬、劉洋和蔡旭哲，其中劉洋還是一位女性航天員，是繼王亞平之后，我國空間站迎來(lái)的第二位女性。三位航天員將在太空中呆上6個(gè)月。與神舟12號、13號不同的是，神舟14號與神舟15號將實(shí)現空間站航天員的在軌輪換，屆時(shí)我國空間站同時(shí)在軌的航天員數量將首次達到6人。
神舟14號的3位航天員
6個(gè)月的太空旅程可不算短了，如此長(cháng)的在軌時(shí)間，也讓大家對航天員的生理問(wèn)題非常關(guān)注，例如女性如何解決生理期等。不過(guò)，女性生理期可以想辦法推遲或暫停，但人有三急：屎尿屁可不能憋著(zhù)。上廁所，在地球上是一件極為稀松平常的事情，但到了太空中，卻意外地成了一個(gè)難題，這是為什么呢？
劉洋是我國空間站第二位女航天員
當然是失重惹的禍。在地球上，由于有重力的存在，固體和液體排泄物會(huì )自然下落，只要馬桶的開(kāi)口夠大，相信每個(gè)人都能夠輕松搞定如廁問(wèn)題。但到了空間站上，情況就大不相同了。由于處在失重的環(huán)境中，不管是糞便還是尿液，都會(huì )不受控制地到處亂飛。
可以想象的是，如果真出現了這種情況，絕對會(huì )是一場(chǎng)令人作嘔的大災難。不僅航天員受不了，如果沾到了電子設備上，還有可能釀成故障。
空間站處于失重環(huán)境
在人類(lèi)開(kāi)展載人航天的早期階段，就已經(jīng)想到了這個(gè)問(wèn)題。但由于技術(shù)有限，再加上幾十年前的飛船在太空中呆不了多長(cháng)時(shí)間，也就是轉幾圈就回來(lái)，上廁所的問(wèn)題就不是特別突出。只要采用低殘渣飲食，以及在發(fā)射前清潔腸道等方法，可以讓航天員在任務(wù)期間不排便。至于排尿，直接使用尿袋收集就行。
尿液收集袋
這種方法在初期還是可行的，但后來(lái)隨著(zhù)載人航天的發(fā)展，航天員在太空中呆的時(shí)間越來(lái)越長(cháng)，想要一直不排便也越來(lái)越難。到了20世紀60年代的阿波羅登月活動(dòng)，航天員要在太空中呆上8天之久，如何解決這期間的上廁所問(wèn)題，已經(jīng)成了一項無(wú)法回避的任務(wù)，畢竟不可能要求一個(gè)人8天不排便。
但是阿波羅飛船上的空間并不寬裕，不可能建出一個(gè)獨立的廁所，于是便采用了糞便收集袋來(lái)解決排便問(wèn)題。這種糞便收集袋的結構比較原始，有一個(gè)漏斗狀的圓形開(kāi)口，使用時(shí)需要拿膠布將袋口粘在屁股上。
阿波羅飛船配備的糞便收集袋
這還不算完，在排便完成后，還需要將殺菌劑也倒入袋中再密封，還要揉搓均勻。如果不這樣做，袋中的細菌會(huì )產(chǎn)生大量氣體，直到把袋子給爆掉，事情就鬧大了?？梢韵胂蟮贸?，這個(gè)收集袋使用起來(lái)是很不方便的，一不小心就會(huì )搞出飛翔事故。例如在阿波羅10號被解密的通話(huà)中，就出現了令人哭笑不得的一幕：
塞爾南：那個(gè)玩意是從哪兒來(lái)的？
斯塔福德：快給我張紙！這是一坨屎，就要從我眼前飄過(guò)了！
楊：這不是我拉的，我拉的不是這個(gè)形狀！
塞爾南：我也不認為這是我拉的！
斯塔福德：也不是我！我的有點(diǎn)粘。趕緊把它丟掉！
楊：萬(wàn)能的上帝！
據說(shuō)，此時(shí)在錄音中還傳來(lái)了地面人員的笑聲，可以想象此時(shí)飛船中那3個(gè)人的心理陰影面積。阿波羅10號也成為史上第一艘被大便襲擊的載人飛船。不僅如此，后來(lái)成功登上月球的阿波羅飛船，還將裝著(zhù)大便的收集袋直接拋棄在了月面上，這明顯屬于嚴重污染月球環(huán)境的行為，一點(diǎn)兒都不環(huán)保。
被丟在月球上的排泄物袋子
阿波羅登月還只是航天員長(cháng)期在太空駐留的序幕，隨著(zhù)技術(shù)的不斷發(fā)展，出現了載人空間站，航天員在天上呆的時(shí)間越來(lái)越長(cháng)，從幾天延長(cháng)到十幾天、一個(gè)月，直至現在的半年。如此長(cháng)時(shí)間的太空生活，再使用糞便和尿液收集袋就不可想象了，上廁所的問(wèn)題必須要妥善解決！
這期間還有一個(gè)插曲：現在大家給孩子用的紙尿褲，是華人唐鑫源博士發(fā)明的，當年的目的就是為了方便太空中的宇航員。但紙尿褲的能力再強，也只能是應應急，不能長(cháng)期使用。于是，在需求的驅動(dòng)下，技術(shù)含量極高的太空馬桶終于出現了。
既然是一個(gè)馬桶，就不能再像糞便收集袋那樣原始，需要讓人能夠方便地使用它。設計一個(gè)太空馬桶所面對的主要難題就是：如何在失重的條件下把糞便和尿液控制住，讓它們去往該去的地方。要做到這一點(diǎn)，人們能想到的最好的辦法就是利用氣流來(lái)引導排泄物，做一個(gè)抽氣馬桶。
美國航天飛機上的太空廁所
通過(guò)負壓等方法，可以在太空馬桶的收集口處形成強大的流向馬桶內部的氣流，排泄物會(huì )被吸入馬桶，也就不會(huì )到處亂跑了。這個(gè)原理聽(tīng)上去很簡(jiǎn)單，但實(shí)現起來(lái)卻不容易，其中一個(gè)很大的問(wèn)題就是密封。為了確保密封性，太空馬桶的開(kāi)口非常小，直徑都在10公分左右，使用的時(shí)候極不方便，甚至需要專(zhuān)門(mén)的訓練才行。
例如，美國就曾開(kāi)發(fā)了一套攝像系統，讓宇航員可以實(shí)時(shí)監控自己臀部的位置，通過(guò)多次嘗試和不斷改進(jìn)，如廁的精度才能提高。至于尿液，是通過(guò)一根管子來(lái)收集的，男性用著(zhù)還好，對女宇航員來(lái)說(shuō)就不那么方便了。
不僅如此，為了對抗失重，航天員在如廁時(shí)還得把腳套進(jìn)專(zhuān)門(mén)的固定裝置中，不讓身體飄走，然后再將臀部與馬桶口緊緊貼住，如果動(dòng)作不到位，還是有飛翔的可能。因此，早期的太空馬桶用起來(lái)是非常麻煩和困難的，名聲也相當不好，有些航天員甚至害怕使用它。
太空馬桶的開(kāi)口非常小
在美國早年的空間站天空實(shí)驗室中，就出現了一件趣事。由于上面的馬桶特別難用，有一位航天員十分恐懼上廁所，在進(jìn)入天空實(shí)驗室后一度不肯吃飯，以避免排泄。然而事與愿違，他沒(méi)想到即使不吃飯也不能完全阻止排泄，最后還是沒(méi)能幸免，不得不就范。
好在后來(lái)隨著(zhù)技術(shù)的不斷進(jìn)步，太空馬桶也在改進(jìn)，尤其是在人體工程學(xué)方面，變得越來(lái)越好用了。其實(shí)太空馬桶除了能收集排泄物之外，它還要對其進(jìn)行分類(lèi)處理，所以?xún)炔拷Y構十分復雜。
現代太空馬桶配備了尿液分流器、糞便壓縮干燥器、臭味抑制器和細菌過(guò)濾器等設備，有的甚至還有用來(lái)吹干屁股的吹風(fēng)機。不僅能處理糞便和尿液，太空馬桶還可以處理氣體。屁的成分中含有甲烷和氫氣，都是易燃易爆氣體?？臻g站內部空間狹小，如果可燃氣體積聚得多了，那可是一件很恐怖的事情。
國際空間站上的俄制廁所
為了避免爆炸風(fēng)險，航天員如果想排氣的話(huà)，也得用太空馬桶解決。由于技術(shù)含量極高，這種馬桶的昂貴程度也超出了一般人的想象。世界上第一個(gè)空間站是蘇聯(lián)建造的，因此蘇聯(lián)/俄羅斯制造太空馬桶的經(jīng)驗很豐富，國際空間站就有一個(gè)俄羅斯生產(chǎn)的廁所，價(jià)格竟高達1900萬(wàn)美元，簡(jiǎn)直是貴到離譜。
但這還不是最貴的，NASA后來(lái)自己也開(kāi)發(fā)了一套太空馬桶，命名了UWMS，運用了多種新技術(shù)，耐腐蝕性能更好。據說(shuō)為了方便女性航天員使用，在研制過(guò)程中還專(zhuān)門(mén)招募了女性志愿者，對其如廁過(guò)程進(jìn)行了研究，以確保馬桶對女性更加友好。這一套操作下來(lái)，該馬桶的價(jià)格竟還超過(guò)了俄羅斯產(chǎn)品，達到了2300萬(wàn)美元。
價(jià)格高達2300萬(wàn)美元的UWMS太空馬桶
相比美俄，我國的載人航天起步較晚，但由于空間站建設的需求，太空馬桶技術(shù)發(fā)展得也很快。在第一艘載人飛船神舟五號上，由于在軌時(shí)間較短，航天員只需要配備類(lèi)似于紙尿褲的尿液收集裝置。但在神舟六號上就有了大小便收集器?，F在我國的空間站上已經(jīng)配備了自主研制的太空馬桶，
該馬桶采用的也是抽氣原理，使用風(fēng)機來(lái)產(chǎn)生穩定可靠的氣體流場(chǎng)，實(shí)現了失重環(huán)境下排泄物的收集。而且還同時(shí)兼顧了男女航天員的不同生理結構特點(diǎn)。正因為有了可靠好用的太空馬桶，空間站內3名甚至6名航天員在這方面就沒(méi)有了后顧之憂(yōu)，意義非常大。
建成后的中國空間站
不過(guò)，光把排泄物收集儲存起來(lái)還不算完。一個(gè)正常人平均每天會(huì )產(chǎn)生150~200克的糞便和1500~2000毫升的尿液。如果按每天排便175克，排尿1750毫升計算，3名航天員太空駐留6個(gè)月，總的排便量將達到94.5公斤，排尿量可達964公斤。雖然可以通過(guò)飲食來(lái)調節，但這些排泄物的總量還是非?？捎^(guān)的，如果全部?jì)Υ嫫饋?lái)，對空間站將是極大的負擔。
糞便的問(wèn)題相對比較好解決，在進(jìn)行真空干燥處理，去除其中的水分后，剩下的固體部分會(huì )隨著(zhù)貨運飛船返回地球，并和飛船一起在大氣層中燃燒殆盡。但尿液卻不能這樣做，它的量很大，6個(gè)月的量就接近1噸，占據的體積非?？捎^(guān)，不可能一直儲存到貨運飛船返回，況且飛船里還要裝載別的廢棄物。
固體排泄物會(huì )和貨運飛船一起在大氣層中燒毀
要解決這個(gè)問(wèn)題，最簡(jiǎn)單的辦法就是排到太空里了事。早期的太空廁所就是這么干的，當尿液被排放到太空的真空環(huán)境后，會(huì )先沸騰，然后再凝華，形成云霧狀的尿晶體，在陽(yáng)光的照射下閃閃發(fā)亮，據說(shuō)還非常好看。
但這些尿晶體卻會(huì )對航天器帶來(lái)麻煩甚至危險。前蘇聯(lián)的和平號空間站就采用了排出式的廁所和浴室，在經(jīng)歷了多年的使用后，空間站的太陽(yáng)能電池板外面被冰塊層層包裹，發(fā)電效率損失了40%，這些冰塊就來(lái)自排出來(lái)的尿液和洗澡水。飛散的冰塊如果撞擊到航天器的設備，還有可能造成破壞。
這還不是最關(guān)鍵的。由于航天員所需的生活物資都需要用火箭發(fā)射上去，成本非常大，每公斤需要幾千美元。這些耗費巨資運上來(lái)的水被喝掉后，形成的尿液如果直接排走，將是極大的浪費。因為尿液的成分里絕大部分都是水，如果能回收利用的話(huà)，能夠節省大量的成本。
和平號空間站
因此，現在的太空廁所已經(jīng)不再向太空直接排出尿液了。例如，我國空間站就配備了尿處理子系統和凈水器，尿液經(jīng)過(guò)蒸餾和深度凈化等工藝后，其中的水分會(huì )被回收。這些處理后的水非常純凈，完全可以供航天員飲用，實(shí)現了水的循環(huán)利用。除了飲用之外，水還可以用來(lái)制氧，極大地減輕了物資保障的負擔。
講到這里，航天員的三急問(wèn)題就都解決了。在地球上非常自然的事情，到了太空就如此復雜，令人十分意外。隨著(zhù)人類(lèi)探索太空的腳步不斷前進(jìn)，將來(lái)也許會(huì )有更多有趣的事情出現。