

双子座 5 号是 NASA 第一次真正的长时任务。1965 年 8 月,戈登·库珀和皮特·康拉德在轨道上度过了八天,测试他们的航天器的燃料电池,以确保这项新技术能够应对前往月球的最低行程长度。在这次飞行中,两位宇航员总共排便四次。当时并不好处理,在阿波罗时代也没有变得更好。

当太空时代开始时,废物管理有点像事后诸葛亮。1961 年 5 月 5 日,宇航员艾尔·谢泼德在等待他的红石火箭发射时,他著名地(或者说是臭名昭著地)尿在了裤子里。任务计划持续仅仅十五分钟,所以任务规划者认为他肯定能够憋住一刻钟。NASA 没有预料到的问题是,谢泼德在短暂飞行前被密封在他的“自由 7 号”太空舱里几个小时。由于飞船上没有尿液收集系统,也没有办法在不严重延迟发射的情况下将他带出太空舱,谢泼德被迫在他的宇航服里排尿。他躺在自己的排泄物中,直到宇航服的冷却系统将液体蒸发。
在“自由 7 号”之后,尿液收集得到了改善。宇航员可以使用简单的袋子来储存排泄物,由于是液体,很容易从太空舱侧面抛弃。然而,粪便的收集则是另一回事。
双子座任务是宇航员第一次需要排便的任务,尽管当时有低纤维饮食,旨在尽量减少排便次数。粪便收集系统,正式名称为排便装置,是满足这一需求的一个初步解决方案。它是一个圆柱形袋子,长约一英尺,一端有一个 1.5 英寸的开口,上面覆盖着粘合剂。袋子里配有擦拭纸和一种在添加到排泄物中的时候能够杀死细菌并中和气味的材料。这是系统的一个重要组成部分,因为没有处理固体废物的办法。宇航员必须在飞行期间将装满的排便装置存放在太空舱内。实际上,存放问题是双子座 5 号任务中最大的挑战。
但还有其他挑战。我们在地球上可能不会考虑,但重力在排便中起着作用,特别是将排泄物与产生排泄物的人分离开。在太空中,一切都在以相同的速率下落,给人一种漂浮的印象,所以排泄物在地球上会从臀部掉落,而在太空中则不会与臀部分开。为了绕过这个问题,NASA 在排便装置上增加了一个小小的延伸部分,以帮助宇航员解决分离问题。额外的材料为他们提供了一种干净的方式来手动将排泄物从臀部弹开。
除了行为上的屈辱,在袋子里排便的实际操作也很困难。在双子座飞行任务中,排便的宇航员不能让他的同伴离排便点太远;太空舱大约相当于一辆小型汽车前座的大小。在阿波罗任务中,需要排便的宇航员会飘到角落,而另外两人会尽可能地远离。他通常会完全脱光衣服,摘下戒指和其他所有东西。飞船上的水有限,所以无法清洗衣服上的粪便。然后他会将粘合剂开口贴在裸露的臀部上,然后使用设施。从脱光衣服到重新穿好衣服的整个过程可能需要一个多小时。

而且并非总是按计划进行。失控的排泄物在阿波罗 10 号从月球返回的途中制造了麻烦。
登月舱驾驶员吉恩·塞尔南:这是从哪儿来的?
指令长汤姆·斯塔福德:快给我一张纸巾。有个大便在空中飘。
指令长约翰·杨:不是我干的。不是我的。
登月舱驾驶员塞尔南:我不认为是我干的。
指令长斯塔福德:我的比这个粘稠一点。把它扔掉。
指令长杨:我的天哪。
三人:(笑)
当然,在月球上进行舱外活动意味着宇航员不能脱光衣服在袋子里排便。在月球逗留期间,宇航员在个人卫生设备中穿戴了粪便收集子系统。本质上,它就是一条尿布。同样,航天飞机任务和国际空间站上的太空行走宇航员也不能完全脱光衣服去。所以他们穿着 NASA 所说的最大吸收量服装,这也基本上是尿布。但宇航员们尽量不使用它,而是选择使用真正的马桶。
随着航天飞机时代的到来,粪便处理变得更加复杂和精细。第一个太空马桶使用了一个甩动机制,将固体废物和液体废物分开,固体废物被真空冷冻储存,而液体废物则被排放。由于这个马桶是为不同体型和尺寸的宇航员设计的,NASA 在设计这些现代化设施时不得不考虑各种因素。
1973 年一项关于太空马桶的研究,考虑了阴毛和阴唇对女性宇航员尿液干净分离的影响:“在 40 英尺/秒的风速下,女性外阴区域残留的尿液将通过使用纸巾擦拭去除。由于阴毛和阴唇褶皱的凹陷,残留的尿液相对容易用纸巾擦拭,因为它们能够容纳该区域的少量残留物。阴毛在容纳残留物方面的作用,排除了刮掉阴部区域的任何必要性。” 同样注重细节的设计还包括尿布。技术人员在制造男女通用的尿布时,不得不考虑阴毛的平均生长速度以及男性和女性生殖器的相对位置。
尽管现代太空设施非常先进,空间站上仍然备有袋子,以防马桶损坏。因为它们可能会坏。在 STS-1,也就是第一次航天飞机任务中,马桶出现问题,导致任务结束时 冻干粪便在航天器中漂浮。这不是从轨道上回家的最好方式,对吧?
来源:Swider,废物收集子系统开发;NASA,宜居性数据手册第 6 卷个人卫生;Charlie Duke “登月者”;阿波罗 10 号转录文本;双子座 VII 号任务报告;史密森尼学会;Megan Gannon 在 Space.com 上的文章;Stapleton 等人,通用废物管理系统开发。