粪便控制系统的问题

设计宇航员在太空中使用的设施是最基本的考虑因素之一，因为任何人在任何地方呆的时间足够长，就必须使用洗手间。但这比你想象的要复杂得多。当阿波罗时代航天器的简陋系统被航天飞机上的可用厕所取代时，NASA 了解到进入太空有多么困难。因为重力在轨道上无法帮助你。

在阿波罗时代，在太空中排便是一件尴尬又不愉快的事情。对于水星号宇航员来说，这不是什么大问题，因为他们的飞行时间很短，尿液收集系统就足够了。尽管如此，他们还是被要求食用所谓的“低残留”饮食，旨在最大限度地减少固体废物和飞行期间排便的需要。双子座和阿波罗号宇航员的饮食也类似，但由于任务长达两周，他们不可能在飞行期间不排便。解决办法很粗暴：宇航员可以把一个大的管状塑料袋粘在裸露的臀部上，塑料袋的开口周围涂有粘合剂。宇航员可以使用一种特殊的“指管”从皮肤上清除任何废物，而无需接触皮肤。用纸巾和湿的清洁湿巾擦拭后，宇航员会把纸巾和湿的清洁湿巾都放在粪便收集袋中，然后加入一个杀菌剂袋，从袋子外面挤压将其压碎。密封后，袋子会在整个任务期间存放起来；没有办法安全地排出航天器中的固体废物。在月球上，宇航员会穿上尿布以备突然需要外出，但没有人使用过它们。

在阿波罗飞行中，宇航员使用粪便控制系统脱光衣服是很常见的，这样可以避免粪便弄脏衣服，而他的机组人员会尽量远离他，因为飞船内没有新鲜空气。从开始到清理，整个过程可能需要一个小时才能完成。

与这种由袋子、指管和杀菌剂袋组成的粪便控制系统相比，美国宇航局随航天飞机首次亮相的厕所堪称豪华。

从 1978 年开始，NASA 的宇航员队伍开始扩大，开始包括女性，因此厕所必须同时满足男性和女性的需求；阿波罗时代的尿液收集系统采用类似避孕套的袋子，将尿液转移到储存袋中或从航天器侧面排出，但对女性来说并不适用。结果，这种厕所接近于使用气流而不是重力将排泄物与使用者分离的标准厕所。

宇航员将坐在加压马桶中（在微重力环境下尽可能好地坐着）小便或大便。马桶内有快速流动的空气和高速“抛射器”，可收集排泄物并将其推到马桶的侧面。从那里，风扇会产生足够强的气流来分离液体和固体废物，前者被倾倒到船外，后者通过暴露在太空中真空干燥，然后储存在船上。整个系统依靠一系列完美协调工作的泵、风扇和电机。它也需要大量维护。如果气味成为问题，机组人员必须每天用水清洗马桶，并更换气味和细菌过滤器。

在 NASA 的第一次航天飞机任务 STS-1 中，尿液收集系统运行良好，但粪便控制系统却不尽如人意。结果喜忧参半，不仅在机组人员之间有差异，而且在个人使用方面也有差异。

由于木炭过滤器和风扇被水淹没，导致气流问题，进而破坏了气味和细菌过滤器。整个系统无法收集和保留废物，气流问题意味着它无法将液体与固体物质分离。一切都堵塞了，以至于任务结束时厕所无法使用。幸运的是，阿波罗尿液和粪便控制系统作为备用。

但 STS-1 还存在另一个问题。将粪便暴露在太空真空中，通过真空干燥粪便会产生粪便灰尘，如果整个系统不能正常工作，粪便就会进入通风系统，将粪便灰尘散播到整个舱室。这正是 STS-1 重返大气层时发生的情况。灰尘进入了环境控制系统，一小部分进入了主舱。危险在于，如果粪便接触到宇航员的眼睛、鼻子或喉咙——基本上是人体任何自然潮湿的部位——就会重新形成粪便。不用说，这可能会很快成为一个非常严重的问题。

STS-1 机组人员安然无恙，尽管他们报告了马桶存在问题，即它无法将排泄物与使用者的身体分离。STS-1 任务结束后，该系统被从轨道器上拆除，并送回承包商进行整修和整体改造。

在 STS-2 发射前，系统进行了更改，包括增加太空气味和细菌过滤器，并改变维护程序以减少洪水的可能性。然而，由于马桶内部的电动机构存在问题，问题仍然存在。

最后，在 1984 年 11 月发射并着陆的 STS-41D 任务中，一个简化的、重新设计的系统投入使用。抛油环/发动机组件被完全拆除，这有效地消除了粪便粉尘的产生，并减少了整个系统的噪音和能源消耗。这一修改还使系统更易于使用和维护，这对航天飞行都有好处。

自第一次航天飞机飞行出现问题以来，太空厕所及其相关系统一直在不断发展。如今在国际空间站，尿液通过过滤系统处理后变成饮用水，而粪便通常被压缩并与垃圾一起抛弃，留在大气中燃烧。

感谢 Mike Allyn 向我讲述了 STS-1 上漂浮粪便灰尘的故事！资料来源/进一步阅读：John Tribe 口述历史访谈；STS-1 异常报告；STS-1 任务报告；阿波罗 CSM 后勤培训手册。