在太空拉个屎，为啥这么贵？

一个普通的马桶，价格大约在500块左右。

而这，是迄今为止全世界最贵的马桶，阿耳忒弥斯2号飞船上的 “ 通用废物管理系统 ”，造价高达 2300 万美元，折合人民币 1.65 亿，能买 33 万个普通马桶。NASA 为了搞定他，前前后后忙活了六年。

而且上岗第一天就被玩坏了。。

一个在地球上几百块就能解决的马桶，凭什么到了太空里，要 2300 万美元？

实际上，在太空中，如何处理排泄物一直都是一个让人类头疼的难题。

在失重的太空环境里，排泄物不会像地球上那样乖乖往下掉，而是变成水珠和碎屑逆流而上飘向空中。

在密闭狭小的空间里，“ 漫天飞翔 ” 的场面和味道不仅会给宇航员造成严重的精神污染，也是潜在的安全隐患。

早期飞船的座舱非常狭小，还到处都是电路和传感器，飘散的污染物很容易飘到设备上造成短路。

一个能够收集排泄物的太空厕所，不仅关乎宇航员的体面，也是上太空的刚需。

但对执行美国第一次载人航天飞行任务的宇航员艾伦·谢泼德来说，这种体面并不存在。

在他搭乘的 “ 自由七号 ” 上，根本就没有厕所。

原因也很简单。

按照任务设计的目标，从发射到降落的间隔只有十五分钟，加上发射仓里的 “ 候机” 时间，满打满算也就两小时。

让宇航员少吃东西少喝水，这点时间应该不至于让人被尿憋死。

但在发射当天，还是不出意外的出意外了。

当谢泼德穿好全套装备坐进发射仓后，由于天气原因和机械故障，发射晚点了。

更不巧的是，在发射之前，心情不错的他刚炫了一顿好饭。根据 NASA 的记录，谢泼德这天早餐要了一块上好的牛排，加上培根，浇上浓浓的鸡蛋，还另外来了一大杯橙汁。

在接下来漫长的几个小时里，这顿丰盛的早餐，逐渐随着消化系统的化学反应，变成了一个不断积累的奖池。

很快，谢泼德就感觉大的要来了。

但糟糕的是，此时已经进入起飞前最后的待命状态，谢泼德已经被固定在了座位上，还插上了各种监测心率、体温、压力的传感器，舱门也已经封死，想下车是不可能的了。

忍不住要 “ 开奖 ” 的他，只能不停向地面请求直接尿在航天服里。

最后，指挥中心只好远程关掉了宇航服上容易短路的传感器，接受了他尿着裤子成为美国航天第一人的现实。

不过，这个解决方案显然谈不上什么体面。

尿液先是积聚在谢泼德的后腰部位，随后浸透了内衣，还弄坏了一部分传感器。直到氧气循环系统重新启动后才被慢慢风干。

也许有的差友会问，让航天员穿着纸尿裤上天不就能避免这种尴尬了吗？

不好意思，现代意义上，由高分子聚合物材料制成的纸尿裤，直到 80 年代才发明。

在这次事件的教训之后，为了避免航天员们再次味大，NASA 很快搞出了一套 “简易厕所 ”。其中，尿液收集装置由一个可穿戴的的收集包，和一个能和它用快拆头连接的外置尿袋组成。

使用时，排出的尿液会先进到随身的收集包里。

等它快到容量上限时，航天员再通过航天服外侧的快拆头接上软管，然后按压软管上的手动泵，把尿液抽到外置储存袋里。

但根据航天员的实际反馈，这套装置的使用体验简直堪称灾难。

泵按起来费劲不说，快拆头的连接处还容易漏，航天员时不时就得拿着纸逮捕黄色小水珠。

而后来的改进型号，虽然升级了气密性，并且用一个操作起来更轻松的波纹管抽拉装置替换了泵，

但也带来了新的问题：这套装置要求航天员必须按照一定的节奏拉波纹管，不然就会发生倒流。

但航天员很难一边尿、一边找准节奏，通常只能找个队友 “ 双排 ” 帮自己拉风箱。

相比之下，用来拉屎的装置甚至更加简陋。

就是一个带圆形开口的塑胶袋。开口周围有一圈双面胶，用来贴在屁股上密封。

在失重环境里，粪便不会自然掉进袋子里。所以排便之后，航天员还要用侧面的手指套伸进袋子里，把答辩抠下来往袋子深处推，再把一个装有杀菌剂的小包扔进去，隔着袋子不断揉搓。

如果只是十几个小时的短途飞行，也许也许还能咬咬牙忍一忍。但时间一长就很难顶了。

比如 1965 年，为了打破苏联的最长在轨时间记录，美国连续发射了在太空停留了近八天的 “ 双子星五号 ” 和停留两个星期的 “ 双子星七号 ”。

据当时航天员的回忆，哪怕他们已经撑了超过一个星期才第一次解决生理需求，但在任务的最后几天，狭小座舱里的气味还是差点把人熏到差点背过气去。

而和美国相比，更早上太空的苏联人，如厕体验反而要优雅得多。

在加加林乘坐的 “ 东方一号 ” 上，就配备过一套由风扇、废液罐、过滤器和两个收集口组成的简易装置。

其中，喇叭形状的是液体收集口，杯子一样的则是固体收集口。

使用时，管道末尾的风扇转动，在收集口附近形成负压。尿液会像被吸尘器吸走一样，顺着管道进入下方的废液罐，再由罐里的海绵吸收固定。

固体排泄物则会被气流吸附在固体收集口底部的收集袋里。

使用结束后，航天员再把收集袋扎紧，放进指定的密封收集仓，防止污染物外泄。被一起吸入的空气，则会继续经过过滤器净化，最后再循环回座舱。

并且，虽然第一个上天的加加林是男性，但当时的设计师已经考虑到了未来的女性航天员，设计了两种不同形状的收集口，适配男女不同的生理结构。

在空间站时代，苏联的太空马桶，基本也是在这套思路的基础上优化， 把可更换的一次性内衬的容器换成了体积更大，靠气流排污的储存罐，并加上了更强劲的除臭系统和冗余设计。

同时期的美国，也同样放弃了 “ 袋子 ”，改用了工作原理类似的马桶。

在航天飞机厕所的固体收集口下面，加了一根传输管。一旦航天员拉动手柄，打开传输管的盖板。气流就会从座圈附近往下抽，把固体排泄物顺着传输管带进下方的一个球状容器里。

不过，为了在真空环境中形成足够大的向下气流，这根传输管的开口必须设计得足够小。

这就要求航天员拉的足够准。如果身体没有正好对准传输管中心，就可能蹭到管壁，甚至使用者身上。

为了训练航天员找准位置，NASA 甚至在太空训练中心建了一台在传输管底部装摄像头的拉屎模拟器。

让航天员对着显示屏模拟坐在马桶上的方位进行瞄准练习，形成肌肉记忆。

随着太空探索的继续，这些太空马桶除了给航天员们提供相对更舒适的生活环境，还多出了一个更重要的作用——回收水资源。

正常成年人一天大约会产生 1000 到 2000 毫升的尿液，相当于 2 到 4 瓶矿泉水。

航行的时间越长，乘员越多，产生的尿也会越多，这么多排泄物总不能一直堆在飞船上。

在相当长一段时间里，比较普遍的处理方法是把收集起来的尿液，隔几天直接撇到宇宙里。

发现号航天飞机的宇航员理查德·穆莱恩就曾经在回忆录里写到过尿液从航天飞机里喷出，被瞬间冻成上万颗冰晶，迎着阳光像曳光弹一样射向太空的情景。

但与此同时，这些飘散的冰晶，也会在在长期运行过程中不断撞击着航天器上脆弱的结构，缩短它们的寿命。

最典型的例子，就是苏联的 “ 和平号 ” 空间站。

在它接近退役时，太阳能电池板的发电能力相比设计初期已经下降了 40%。而除了正常老化、辐射和微陨石撞击等太空环境影响之外，被尿液冰晶长期 “ 扫射 ”，正是导致性能下降的重要原因之一。

而另一方面，从地球往太空送水，成本又高得离谱。

在航天飞机时代，把 1 克东西送上近地轨道，大概要花五六十美元。一瓶 500 克的矿泉水，光成本就接近三万美元。

一边没地儿扔，一边没水用，工程师们很快想到：既然尿液里绝大部分本来就是水，那能不能把它收集起来，重新变成可以利用的水资源？

1989 年 11 月，随着 “ 量子二号 ” 舱段发射升空，一套能将尿液转化成生活用水的再生系统 SRV-U 也被送上了国际空间站的 “ 和平号 ” 舱。

而在尿液进入 SRV-U 前，尿液还要先经过一系列预处理。

尿液如果放久了，会分解、发臭、滋生细菌，甚至产生沉淀堵塞管路。所以在进入系统前，要先往里面加入由硫酸水溶液和三氧化铬混合物组成的预处理剂。用来稳定尿液成分，抑制微生物活动。

在这之后，被处理过的尿液还要经过一个叫做离心分离器的组件。

离心分离器的作用，就是通过高速旋转产生的离心力，把尿液从气流里分离出来。空气继续通过过滤器，除味、净化之后，再排回舱内。

而分离出的尿液，则会被送往再生系统，进一步提取其中的水分，如果再生系统暂时不能处理，它也可以先进入临时储存罐，等系统有空再慢慢消化。

从 1990 年到 2001 年，这套系统一共处理了 11100 升尿液，并从中得到了 6000多升水，这些水被重新当作制氧原料进入循环。

而空间站另一侧的美国人则更加激进，他们的尿液回收系统会将尿液过滤、蒸馏、杀菌后，直接重新变成航天员的饮用水。

中国空间站上的太空厕所，也同样采用气流抽吸的方式收集排泄物。固体废物会被密封处理，尿液则会进入再生式生命保障系统，经过处理后重新变成可以循环利用的水。

为了在太空体面地上个厕所，人类前前后后花了六十多年，烧了无数个亿。

而这一切的终点，是让我们离真正住进太空越来越近。

所以真有那天差评君也能当上太空居民，希望我在太空上的厕所，千万别跟我们公司的一样，三天两头被湿厕纸给堵了。

撰文：吉吉

编辑：杨子 & 蛋不利多 & 小鑫鑫

视频后期：胡尼 & 锤子 & Sam & 上进 & stefan

美编：焕妍 & 素描

图片、资料来源：

Artemis Astronauts Overcome Toilet Trouble and Officially Head Toward the Moon Smithsonian magazine

A REVIEW OF SPACECRAFT WASTE-MANAGEMENT SYSTEMS NASA

Overview of the Space Toilet History Petr Andreychuk

История космического туалета STENA

First American In Space: The Flight of Alan B. Shepard 美国国家航空航天博物馆

Alan Shepard wiki

如何在太空中大小便 中国载人航天

RIDING ROCKETS Mike Mullane

This New Ocean: A History of Project Mercury Loyd S. Swenson Jr. 、James M. Grimwood、Charles C. Alexander

CHALLENGE TO APOLLO:

THE SOVIET UNION AND THE

SPACE RACE, 1945-1974 Asif A.Siddiqi

Space Toilet | Known Universe 美国国家地理

космический корабль wiki

Human Waste Disposal Unit, Soyuz Spacecraft, Male Configuration 美国国家航空航天博物馆

GEMINI PROGRAM MISSION REPORT GEMINI IV（U）NASA

The Water Management on the Russian Segment of the International Space Station and Prospective Space Stations Petr Andreychuk

Pooping on the Moon Is a Messy Business WIRED

Methods for Developing Spacecraft Water Exposure Guidelines (2000)

National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine. 2000. Methods for Developing Spacecraft Water Exposure Guidelines. Washington, DC: The National Academies Press.

美国国家科学院

55 Years Ago: Gemini 5 Sets a New Record John Uri