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空间站吃喝拉撒,生活垃圾如何处理?天宫:尿液要循环利用

兵马未到粮草先行,天舟“饿”号载着鱼香肉丝、宫保鸡丁等120多种好吃的,早早就在空间站等着3位航天员入住。不过,我们不能光想着吃,三个月吃喝拉撒会产生的大量生活垃圾,该如何处理?

尿液很宝贵,可以循环利用

先说液体垃圾,水资源在太空非常宝贵,而且又非常危险。因为空间站内处于失重状态,水会悬浮在空中,而空间站内又存在大量的电子设备,接触之后,后果难以预料。

生活中,小到汗液、口水、喘息,大到洗漱、洗澡与尿液,这些都是水的来源。少量的水还行,它们会逐渐蒸发形成水汽。大量的水该如何处理?

对于水汽,空间站会利用冷凝系统将水汽凝结成液态水进行净化再利用。

空间站设有专门的封闭卫生间,里面有包裹式“淋浴间”可以手持喷枪(小水流)进行简单的擦拭(原来只能用湿纸巾),包裹式“淋浴间”及时抽走水滴,进行收集,然后进行净化再利用。

在卫生间的排尿设备会将尿液直接抽走,经过专门的处理系统,旋转蒸馏,冷凝收集,净化再利用,包括电解制氧、二氧化碳去除,有可能饮用。残留的尿碱浓缩液则进行压缩打包。

尿液处理系统是由航天科工二院研制的,通常2小时的工作周期内,可以从6L尿液中提取5L蒸馏水,经过净化后的水质高于我国《饮用标准》及《航天员饮用标准》。

较大程度的水循环与氧循环是长期驻扎的基础,而且可以减轻天舟的荷载。最终,生活液体垃圾只剩下打包后的浓缩液。

生活垃圾打包带走

关于其他垃圾,暂时没有很好的处理方法。早几年俄罗斯科学家制造出的微生物处理设备,利用微生物降解垃圾进行发电,但存在一定局限性。

首先垃圾局限于食物残渣、头发、毛发、皮屑、餐巾纸、粑粑等有机垃圾,但食品袋、衣物就不行了,因为在空间站中,还要兼顾耐用、存储等特殊用途。其次这种处理设备每100~400个小时后就要补充新的微生物群。

目前,对于生活垃圾,我们采取的办法还是收集、压缩、囤放,而关于粑粑则是直接抽到密封袋中,进行脱水、压缩,囤放起来,这样可以大大节约占地面积。有飞船返程时就会将所有垃圾带入大气层进行燃烧。

为何不能扔到太空中?

宇宙虽然很大,但人类发射的深空探测器都达不到10个,最远的是旅行者1号,重815千克,从1977年发射到现在都还没走出太阳系。因此将几吨重的垃圾扔向远空不太现实。

如果扔近点又存在巨大的威胁。早期人类并没有意识到这样做的后果,所以在地球的周围累积了大量生活垃圾、破碎的卫星、飞船零件以“死亡”的卫星,总重量已达4500吨。

这还是一部分太空垃圾失速后掉入大气燃烧后的剩余数据。谁也不希望,子孙后代看着太空望远镜,不是飘过一只鞋就是一个快餐袋。目前,近地轨道上大于1毫米的垃圾已经超过1亿块。这些垃圾也在绕着地球转,它们的速度达到了2.8万km/h,这相当于AK47子弹的10多倍,因此威力极大。

根据俄罗斯的航天数据,国际空间一年会遇到几百次太空垃圾撞击警报,虽然很多都檫肩而过,但总有不幸运的时候。最近,国际空间站的悬挂在外面的机械臂保温层就被击穿过,还好垃圾很小,孔径只有5mm。

为了应对这种情况,美国和俄罗斯就各自弄了一套监视系统,像“大妈”一样专门盯着太空中10厘米以上的垃圾,对它们每一块进行编号,跟踪。因为这种大小的垃圾足以彻底摧毁一切卫星与航天器。一旦航天器被摧毁,还会分解成更多的垃圾,形成连锁效应。2020年,国际空间站就发现了两块避无可避的小垃圾,只能无奈进行两次变轨躲避。

不过,国际空间站较老,我国天和号、神舟十二号等飞船构建成的天宫号空间站运用的材料强度更高,可以轻松抵御小垃圾的撞击。同时我们也构建了一套非常完善的微波雷达预警系统,可以提前发现较大的撞击物,从而进行提前避让。而且构建初始,我们已经吸取了大量国际空间站的经验,更大程度的使空间站模块化,一旦出现撞击损坏,可以很快的进行在轨维修与更换。

当然,垃圾我们还是不能乱扔的,因为它们会变成近地轨道的枪林弹雨,我们要为子孙后代留点天空。