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DeepTech深科技一个价值1.5亿元的马桶！详解NASA新一代太空“通用废物管理系统”( 三 )


DeepTech深科技一个价值1.5亿元的马桶！详解NASA新一代太空“通用废物管理系统”
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图｜NASA 的 “月球厕所挑战赛” 宣传图（来源：NASA）
对于太空马桶的研究 ， NASA 还在通过资金赞助的方式寻求更多民间创意力量 。 2020 年 6 月份 ， NASA 启动了一项 “月球厕所挑战赛” 活动 ， 其锦标赛实验室与一家名为 HeroX 的初创公司合作 ， 组织了太空马桶设计 “众包” 活动 。
NASA 呼吁国际社会提出更多紧凑轻便型马桶的新颖设计理念 ， 寻找一种更小、更高效且能够在微重力和月球重力下工作的下一代设备 。
到 2024 年重返月球是一个雄心勃勃的目标 ， “月球厕所挑战赛”旨在激发国际社会的想法 ， 号召不同领域的太空探索者、工程师和科学家们 ， 以不同于传统航空工程的思维方式来解决问题 ， 总奖金为 3.5 万美元 ， 将在提交 “技术” 类别中前三名设计的团队之间共享 。
新一代太空马桶的设计应节水 ， 并有助于保持着陆器内的环境没有异味和其他污染物 。 完整的解决方案将能够为两名宇航员提供至少 14 天的支持 ， 同时控制气味 ， 容纳不同类型的废物（如尿液、粪便、呕吐物、腹泻、月经等）和不同性别的使用者（男女） ， 尽管收集呕吐物的首选方法是呕吐袋 ， 但是可以收集呕吐物且无需机组人员将头 “埋在” 厕所的设计将获得加分 。
还有更多规格和性能设计细节要求 ， 比如：
* 占用空间不大于 0.12 平方米；
* 消耗不到 70 瓦的功率；
* 低于 60 分贝的噪音水平控制；
* 可承受 58 至 77 英寸高 ， 107 至 290 磅体重的用户；
* 可同时排尿和排便；
* 每次使用可收集 1 升尿液 ， 保障每位乘员每天平均使用 6 次；
* 每次排便可容纳 500 克粪便 ， 保障每位船员每天平均使用 2 次；
* 稳定排泄物 ， 避免产生异味和微粒；
* 方便乘员使用厕所卫生用品 ， 例如厕纸 ， 湿巾和手套；
* 两次清洁之间的间隔时间为 5 分钟或更短 ， 便于清洁和维护；
此外 ， 马桶将在标称航天器环境中运行 ， 气压为 14.7 psia 或 8.2 psia ， 但其存储系统在舱外可能会遇到 0 psia（真空）的运行环境 ， 在厕所系统出现故障的情况下 ， 太空马桶系统的设计要确保收集的所有废料均安全保存 ， 机组人员没有暴露于尿液、粪便或其他废物、气体以及真空之下 ， 各项指标要求十分精确且严苛 。

DeepTech深科技一个价值1.5亿元的马桶！详解NASA新一代太空“通用废物管理系统”
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图｜太空马桶的关键组成部件（来源：NASA）
NASA 的“太空马桶自由”
新型太空马桶 UWMS 系统的交付 ， 对于美国载人航天来讲算是一个不小的进步 。
一方面 ， NASA 实现了 “太空马桶自由” 。 2007 年国际空间站美国舱段厕所出现故障 ， NASA 曾“斥巨资” 从俄罗斯订购了一台太空马桶 ， 耗资约 1900 万美元（约合 1.3 亿元人民币） ， NASA 声称 ， 从俄罗斯买太空马桶比自己造更便宜 。 但是俄罗斯太空厕所模块中笨拙的操作方式长期以来困扰着美国宇航员 ， 而且大小故障不断 。
2008 年 5 月 ， 美国购买的俄罗斯太空马桶气液分离器泵出现故障 ， 机组人员无法修复相关部件 ， 只能对其进行更换 。 于是 ， 俄罗斯工程师将备用的气液分离器组装泵 ， 加急送往佛罗里达州 NASA 肯尼迪航天中心；在那里 ， 它被装在发现号航天飞机上并发射到国际空间站；而在此期间 ， 宇航员们只能使用手动模式进行尿液收集 ， 如果舱内卫生控制不好 ， 很可能进化出致病细菌 ， 来回一折腾 ， 成本可就不止 1.3 亿元了 。
2019 年 2 月 ， 国际空间站美国舱段厕所再次出现故障 ， 美国宇航员收集了超过 10 升从卫生间流出的液体 。 而现在美国自主研发的 UWMS 系统 ， 虽然一套价值 1.5 亿元 ， 但 NASA 对整体的规格、品质和性能的要求都有比较全面的把控 ， 长期来看 ， 能大幅降低维护成本 ， 摆脱对国外的技术依赖 。


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