宇航员|什么马桶能值1.5亿？看完发现是自己不配( 二 )
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 。
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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 。
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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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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；
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