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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”( 二 )


美国宇航员杰西卡 · 梅尔（Jessica Meir）解释说：“我们回收了空间站 90% 的水基液体 ， 包括尿液和汗液 。 我们试图在空间站上做的是模拟地球自然水循环的元素 ， 最大化回收水资源 。 说到我们在国际空间站的尿液 ， 今天的‘咖啡’或许就是明天的咖啡！”
UWMS 的核心设计理念是可以很容易地集成到不同的航天器和生命支持系统中 ， 在宇航员长时间生活和工作的太空舱平台上 ， UWMS 装有尿液预处理剂量泵 / 预处理质量指示装置 ， 能把经过预处理的尿液送入再生系统 ， 回收水分供进一步使用 。
其中应用到的一项黑科技为氨的电化学氧化技术 ， 能将人类尿液中的尿素转化为氨 ， 氨是由氮和氢组成的小分子 ， 氧化反应则可以分解这些分子 ， 氨氧化可用于太空中生产氮气、水和能量 ， 是未来长期太空任务的关键需求 。
【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”】空间站上的再生生命支持系统至关重要 ， 它可以大大减少从地球上发射补给水的需求 。 未来的登月任务需要搭建月球基地 ， 并长时间停留 ， 而往返火星的任务则需要大约两年时间 ， 而且几乎没有机会补充水源 。 UWMS 的设计目标是在人类首次登上火星执行任务之前达到 98% 的回收率 ， 空间站是目前唯一一个验证长期生命支持和回收系统的太空试验地点 。
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”
本文插图
图｜新型太空马桶在约翰逊航天中心进行相关测试（来源：NASA）
NASA 官方表示 ， 在太空中 ， 水循环的每一部分都是生存的关键 ， 而技术的进步可以对任务的效率和成功产生关键性的影响 。 当我们准备让人类与阿耳特弥斯计划一起重返月球 ， 并期待人类首次登陆火星之际 ， 生命支持系统将在保持宇航员健康和安全方面发挥重要作用 ， 因为他们生活、工作和学习的距离比以往任何时候都要远 。
目前 ， 固体废物保存在单独的水密袋中 ， 然后被压缩在一个可移动的粪便储存罐里 ， 少量的粪便压缩样本会被送回地球进行评估研究 ， 大多数压缩便便 ， 则在返回地球大气层时燃烧殆尽 ， UWMS 系统针对粪便排泄物尚没有深度处理功能 ， 但美国宇航局正在研究这一能力 。
现在国际空间站上美国太空仓的厕所还是 1990 年代设计的 ， 这种全新的 UWMS 系统将替换掉已经近 30 年的老太空马桶型号 ， 直到空间站使用寿命结束 ， 期间将不断收集性能和可靠性数据 ， 为进一步改进做参考 。
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｜工作人员测试验收 UWMS 系统（来源：NASA）
未来太空厕所的新样版
UWMS 太空马桶主要由 AES LR 项目提供资金 ， 这是 NASA 先进勘探系统（AES）物流减少（LR）项目的子任务之一 ， 其目标是开发一个紧凑的厕所系统 ， 该系统未来可用于多种外太空飞行器和栖息地 。
UWMS 的集成和国际空间站项目规划始于 2015 年 ， 并同步与国际空间站有效载荷办公室和猎户座计划深入合作 ， 研发优化持续到 2020 年初 ， 这么贵的马桶其实不只一台 。
要在空间站上投入使用的是 UWMS 1 号；而 UWMS 2 号将被开发安装在猎户座飞船上参与登月任务 ， 该飞船可以承载 4 名宇航员 ， 是人类重返月球 ， 并接着征服火星的关键航天器 ， UWMS 团队还将与猎户座计划的宇航服（LEA）团队合作 ， 开发应急尿液和粪便废物收集系统 ， 如果 UWMS 发生故障 ， 则可以使用 LEA 应急系统收集排泄物 。
两套 UWMS 装置的计划均已完成 。 UWMS 1 号于 2019 年 6 月交付 ， 预计 2020 年底正式投入使用；2019 年 12 月 ， UWMS 2 号也已交付 ， 相关测试也会在 2020 年晚些时候进行 。 就目前来看 ， UWMS 的交付、集成和测试计划都在如期推进 。


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