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1972年12月,阿波罗17号的宇航员尤金·塞尔南在月球表面留下最后一个人类脚印。他返回指令舱后,面临一个更紧迫的问题:怎么在不弄洒的情况下,把粪便装进一个粘在大腿上的塑料袋。

53年后,NASA终于解决了这个尴尬。Artemis II任务的4名宇航员将带着一个带门的、能同时大小便的、男女通用的马桶飞向月球。这个被正式命名为"通用废物管理系统"(UWMS)的设备,是人类历史上第一个绕月飞行的功能性厕所。

从塑料袋到"进化式设计"

从塑料袋到"进化式设计"

阿波罗时代的解决方案堪称反人类。宇航员需要把 adhesive-rimmed(带粘性边缘的)塑料袋贴在臀部,手动密封,然后 knead(揉捏)袋中的杀菌剂与粪便混合。尿液稍好一些——通过一根管子导入储存袋,但男性宇航员需要"对准",这在微重力环境下是个技术活。

1975年的一份NASA报告毫不留情地记录了宇航员的反馈:"令人反感"(objectionable)、"令人厌恶"(distasteful)。任务日志里还有更生动的描述:袋子泄漏、气味扩散、操作耗时。阿波罗11号的尼尔·阿姆斯特朗和巴兹·奥尔德林甚至选择在登月舱外"憋着",直到踏上月球表面才使用那个简陋的收集装置。

「我把废物管理视为设计的进化,」NASA UWMS团队项目经理兼首席研究员Melissa McKinley说,「这个马桶建立在阿波罗、航天飞机甚至国际空间站的设计基础上……其中包含了大量的学习积累。」

McKinley口中的"进化"花了超过10年。2015年,航空航天基础设施公司Collins Aerospace与NASA签订合同启动研发。项目科学家需要同时解决两个矛盾:既要克服过去太空厕所的根本缺陷,又要预判未来几十年月球和火星任务的需求。

一个马桶要解决多少问题

一个马桶要解决多少问题

UWMS的核心突破是"同时处理"。过去的太空厕所通常将大小便分开处理——尿液导入一个系统,粪便进入另一个。宇航员需要切换设备,在紧急情况下(比如太空行走前的准备)这会浪费时间。新系统用一套气流机制同时抽吸两种废物,宇航员只需就位即可。

性别适配是另一个硬需求。早期太空任务几乎全是男性宇航员,尿液收集装置按男性生理结构设计。随着女性宇航员比例上升,NASA不得不面对一个尴尬现实:旧系统对女性"不太友好"。UWMS的尿液收集漏斗经过重新设计,通过可调节的密封结构适配不同体型。

微重力下的稳定性同样关键。地球上的马桶依赖重力,太空里一切漂浮。UWMS配备了多个握把和脚踏约束装置,宇航员可以固定身体姿态。舱门则提供了"隐私的幻觉"——在猎户座飞船狭窄的乘员舱内,这扇门隔开的是马桶区域与另外三名同事的活动空间。

Collins Aerospace的工程师还解决了气味控制这个历史难题。阿波罗时代的杀菌剂只能部分抑制细菌,航天飞机时代的系统仍有投诉。UWMS采用多级过滤和真空密封,将废物气味锁死在储存容器中。对于为期10天的Artemis II任务,这一点关乎乘组士气。

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月球只是第一站

月球只是第一站

NASA对这个马桶的期待远不止一次绕月飞行。Artemis II是无人登月前的最后一次载人测试,任务时长约10天。但NASA的规划时间线延伸到2040年代:月球南极基地、火星载人任务,可能持续数月甚至数年。

长期任务对废物管理提出全新挑战。尿液在太空中是宝贵资源——经过处理后成为饮用水。国际空间站的宇航员已经"喝自己的尿"多年,但粪便处理仍是难题。UWMS的粪便干燥和压缩模块为未来的资源回收预留了接口,理论上可以将人类废物转化为推进剂或辐射防护材料。

火星任务的时间延迟让自主维护成为必需。地球与火星之间的通信延迟最短4分钟,最长24分钟。宇航员无法实时等待地面指令修厕所。UWMS的设计强调模块化更换,关键部件可以在轨拆卸替换,减少了对地面支持的依赖。

Collins Aerospace与NASA的合同包含后续迭代条款。Artemis II的飞行数据将直接输入下一代设计,目标是在2028年左右的Artemis III登月任务前完成升级。那个版本需要适应月球表面的1/6重力环境,比轨道微重力更复杂——尿液和粪便的行为模式都会改变。

被低估的" creature comfort "

被低估的" creature comfort "

太空厕所的改进 rarely make headlines,但NASA内部知道它的分量。宇航员选拔的心理评估中,"应对封闭环境压力"是核心指标。而厕所体验——这种最基础的日常需求——直接影响乘组的心理状态和任务表现。

国际空间站的前宇航员Scott Kelly曾在回忆录中描述早期俄罗斯厕所的"冒险性":对准困难、气味泄漏、故障频发。这些看似琐碎的抱怨累积成真实的任务风险。2019年,国际空间站曾发生厕所系统故障,宇航员不得不使用备用收集袋,直到货运飞船送来替换部件。

Artemis II的乘组包括首位女性和首位有色人种月球任务宇航员。NASA在宣传中强调这一历史意义,但很少提及UWMS对多元乘组的实际价值。旧系统的性别偏见不是抽象的政治正确问题——它关乎女性宇航员能否在任务中保持同等的工作效率和舒适度。

McKinley的团队在研发过程中咨询了现役宇航员,包括曾在空间站长期驻留的人员。反馈被转化为具体设计:握把的位置、舱门的开合角度、警报声的音量。这些细节不会出现在任务通稿中,但会出现在宇航员私下的任务后访谈里。

2025年4月,Artemis II的4名宇航员将在肯尼迪航天中心发射升空。他们的飞行轨迹将复刻阿波罗8号的经典路线:绕月飞行,不登陆,返回地球。但与1968年的那3名先驱不同,他们可以在途中关上一扇门,像地球上一样使用厕所。

这个对比本身说明了航天工程的某种演进逻辑。阿波罗时代用勇气和简陋设备突破边界,Artemis时代则在边界内追求可持续的舒适。不是每个太空里程碑都需要登月那么戏剧性——有时候,一扇门就够了。

当Artemis II的宇航员在绕月轨道上锁上那扇厕所门时,他们会想起训练时的某个细节吗?比如地面测试中,某位工程师坚持要把舱门开合角度调到刚好能卡住一只漂浮的笔——因为在真正的任务里,没有重力的帮助,连捡东西都是件麻烦事。