航天员的生活垃圾怎么处理

如题所述

神舟十三号三位航天员,已经在距离地面400公里的空间站内生活了10天时间了,他们还要继续在轨生活173天。
由于空间站失重的特殊环境,航天员生活的方方面面都跟在地面上不同。他们吃饭不能打火锅,睡觉要把自己“绑起来”,洗澡也只能用毛巾擦拭,甚至连上厕所都要经过专业训练,否则无法正确使用马桶,而且空间非常狭小。
我国空间站天和核心舱拥有110立方米的空间,这跟一个套内面积40平方米的差不多大了。虽然三位航天员在这套“三房两厅”的居室里生活六个月完全没问题,但毕竟只能待在“室内”,不能经常出舱。
那么有一个问题恐怕会让人感到疑惑,就是三位航天员在轨生活六个月的时间里,上厕所产生的排泄物和尿液,以及生活产生的生活垃圾都是怎么处理的?
空间站生活会产生哪些废物?
我们生活在地面上,生活垃圾一般都是出门时顺便带出去,上厕所也是按下按钮就冲走了。但在空间站内却完全不同,不能把垃圾扔到外面去,马桶也没有排污系统,航天员产生的所有废弃物都只能收集在空间站有限的空间内。
首先是航天员的生活垃圾,比如食用航天食品后的包装袋,吃水果剩下的果核等。航天员吃六个月航天食品剩下的包装袋可不少,按照每人每餐吃两包食品,六个月下来就会产生3290多个包装袋,这些固体垃圾收集在一起可是一大堆啊!
其次是航天员上厕所产生的排泄物,一个正常人一天产生150~200克粪便,1500~2000毫升的尿液。我们取个居中的数值,按照每人每天排便175克,排尿1750毫升来计算,三位航天员在轨六个月,一共产生粪便约94.5公斤,产生尿液总重964公斤(体积换算成重量),这么大量的排泄物储存在空间站内是无法想象的!
另外,航天员呼吸和放屁产生的气体都算是废物,因为在空间站密闭的空间内,呼吸产生的二氧化碳以及放屁产生的氨气、硫化物等,如果大量聚集对航天员的身体健康是非常不利的。
所以说,神舟十三号三位航天员,在轨生活六个月产生的废物主要有废气、排泄物、固体生活垃圾等,这些废物相对于空间站的特殊环境以及空间大小来说,其体量是巨大的。
当然我们都知道,空间站内有一整套废物处理系统,水和空气经过净化处理之后重新使用,固体垃圾也有专门的储藏室来收集。那么具体是如何处理这些废物的呢?我们分别来看一下:
空气过滤后循环使用
相信很多朋友看到过这样的内容:说是在太空舱或者飞船内不能放屁,否则会发生危险,因为屁的主要成分是硫化物、甲烷、氨气等易燃气体,放屁太多很可能会引起火灾!
这种观点显然是错误的,屁中含有易燃气体不假,但其主要成分还是氮气,可燃气体的成分很少。而且无论是载人飞船还是太空舱,内部都有通风系统和净化系统,这是为了避免宇航员呼出的二氧化碳一直聚集在鼻孔附近,所以空气的流动性是很好的,这些易燃气体会被过滤掉。
而且在空间站内,航天员放屁产生的废气很少,航天食物一般都选择那些不容易产生异味或者气体的食物,在轨生活中产生的该类废气是很少的。
空间站内的废气主要航天员呼吸产生的二氧化碳,在微重力环境下,大量的二氧化碳聚集对航天员的身体是有危害的,严重的甚至会造成航天员缺氧。
所以空间站内的二氧化碳,当然也包括其他废气,都需要及其清理。空间站生命保障系统中,有一个空气循环子系统,是专门负责净化空气的。
空间站的空气在通风扇的作用下流动性很好,这些流动的空气会经过空气净化系统,二氧化碳、氨气、甲烷、硫化物等大部分废气,都会被收集起来排到太空之中。部分二氧化碳则在催化剂的作用下,通过化学反应再次生成氧气,这样就实现了空气的循环使用。
不过我国空间站正处于建设阶段,航天员氧气的供应主要通过从地面运输。在神舟十三号发射之前,天舟三号就已经将三位航天员在轨六个月所需的氧气,通过气体压力罐送到空间站了,二氧化碳生成氧气目前起到的只是辅助作用。
所以神舟十三号三位航天员,在轨生活六个月产生的各种废气,包括二氧化碳在内,大部分都会被过滤收集之后,排放到空间站外。
废水净化后重新使用
航天员生活产生的第二类废弃物就是废水,洗澡、刷牙、上厕所以及身上的汗液,都属于废水这一大类。
我们知道空间站上的水资源是十分宝贵的,即便航天员非常节约用水,六个月的在轨生活都要消耗很多水,这些水如果只依赖从地面运输恐怕成本太高。
航天员在空间站刷牙是的漱口水,一般都会直接吞咽下去,他们使用的牙膏是特制的,咽到肚子里没什么问题。
航天员洗澡只能擦拭,用湿毛巾把身体打湿,再使用沾了沐浴液的毛巾擦拭,然后再用另一块湿毛巾把沐浴液擦掉,最后再用一块干毛巾把身体擦干,在空间站洗澡还真不容易。
他们洗澡用过的毛巾,一般要经过干燥处理,毛巾上的水分经蒸馏收集起来,使用过的毛巾很多都是一次性的,属于固体垃圾部分。
航天员上厕所也会产生大量的液体废弃物,因为失重的原因,他们上厕所需要马桶的负压系统吸走排泄物,而且航天员要经过训练才能熟练的使用马桶,否则有排泄物溢出的风险,那场面就不太好看了。
与其说空间站的厕所是马桶,不如说它是个科技感十足的废物处理系统。航天员产生的固体排泄物要干燥处理,水分会被收集起来,干燥后的粪便用袋子装起来(马桶自动干燥封装)。
航天员方便时的尿液更加不会浪费,而是经过蒸馏、过滤、净化等处理,达到符合饮用水的标准之后重新利用。
那些气化在空气中的水分子,都会在经过空气净化系统时被拦截下来,再经过净化处理重新回到空间站的水源处。
总之,三位航天员在空间站生活六个月期间,产生的任何废水都会被收集起来,让后经废水处理系统净化之后,重新回到航天员的干净水源储存处。
固体垃圾收集起来带回大气层
最后我们看看固体垃圾是如何处理的,空间站内的气体、液体都可以净化处理之后重新利用,但是固体垃圾就只能收集起来集中处理了。
空间站有一个固体垃圾储存器,航天员生活产生的所有固体垃圾,包括上厕所产生的粪便,经过干燥处理之后都会装进特制的垃圾袋中,并集中储存在固体垃圾储存器里。
虽然三位航天员在轨生活六个月,产生固体垃圾很多,但是这些固体垃圾都会经过压缩处理,尽可能减少空间占用。
当三位航天员完成六个月的空间站任务之后,会搭载神舟十三号返回舱返回地球,而这些固体垃圾就会跟着返回舱一并返回。
不过这些垃圾并不会带回地面,而是在返回舱进入大气层之后被抛掉,在大气摩擦燃烧的作用下,最终在大气层里烟消云散。
所以空间站内的固体废弃物,最终的去向是大气层,如果夜间望向天空,看到一颗“流星”划破夜空,这很可能是返回舱抛下的固体垃圾储存器。
结语
神舟十三号载人飞船发射之前,天舟三号货运飞船已经将将近5吨的物资运送到空间站,里面有三位航天员在轨六个月所需的食物、水源、氧气、生活用品等各种物资。
航天员在空间站内生活六个月之久,一定会产生大量的各种废弃物,其中废气、废水都是经过净化处理之后循环利用的,固体废弃物就集中收集起来,在载人飞船返回时,一起带回到大气层中焚烧殆尽。
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