随着人类对太空探索的加深，“太空如厕”成了一大难题，连美国宇航局（NASA）都悬赏3万美金发起“太空如厕”挑战赛。近日，NASA宣布了挑战赛的结果，最佳设计奖被一位49岁的空军军官兼医生捧走。到底是什么样的设计入了NASA的法眼？宇航员终于可以舒服地解决生理需求了吗？
太空如厕，到底有多难？
宇航员们除了执行各种勘察任务，还面临着一个普通人难以想象的问题——如何在失重环境下如厕。当然，飞船上也是有厕所的，但使用它却要比在地球上难多了。宇航员们事先要经过高强度的训练，通过座位下的摄影机来控制操作，免得将厕所弄得一团糟。
▲太空飞船厕所示意图
而至于在发射或着陆期间，或者是出舱执行任务时万一出现如厕需要，对于在国际空间站工作的宇航员来说，就是一件更令人尴尬的事情了。目前的主要解决方案是一件“废物收集服”，好比加强版的成人尿布，使宇航员们能够在短时间内解决内急问题，但是可以想见，这个办法既不卫生，也不持久。
这也是为什么NASA在去年10月11日对外发布一个“太空如厕”的挑战赛，悬赏3万美金邀请参赛者设计一款能够解决在太空中停留6日期间的排泄问题（包括大小便以及女性经期排泄物）的太空服。
据估计，这次比赛共有150支来自世界各地（甚至包括南极洲科考人员）的小组参加，活动注册人数达到1.9万，提交的解决方案达到5000份。经过层层筛选后，NASA公布了最后获胜的三组解决方案。
一等奖：小型气闸设计M-PATS
一等奖的得主是49岁的空军军官兼医生卡登（Thatcher Cardon），他获得了1.5万美金的奖励。卡登对太空如厕问题十分感兴趣，有时候会躺下来闭上眼睛，脑内模拟宇航员所处的情景。他甚至还发动自己的家人四处寻找制作模型的材料。
▲卡登
卡登表示，一开始就不想把排泄物储存在太空衣里边，所以便想方设法找到排放的法子。他的灵感来源于微创手术。在微创手术中，开口很小但能做到很多事情。“医生连心瓣都可以通过导管来更换，所以处理小小的人类排泄物应该也没问题。”卡登补充道。
▲M-PATS整套设备装置示意图
简单来说，卡登的设计就是在太空服的腹股沟位置设置小型的气闸开口。在太空中，宇航员需要完成就坐和倚靠等动作，所以开口必须在太空服的前面。通过这个小开口，可以完成排泄物的收集。
▲原理是这样子的：当宇航员有需要的时候，他得把气闸的盖子打开
▲然后，宇航员需要将一个自动闭合的阀门装到气闸上
▲最后，宇航员将导管与阀门相连，以防气体外漏
▲安装完成后，宇航员可以通过导管，将便盆及尿布等装置送入太空服内
▲当生理需求解决之后，一个电力“常用吸尘装置”帮助宇航员将便盆等排出太空服外，最终抵达废物收集袋中
▲还有一个帮助清洁的卫生装置，效果很神奇
在卡登的设计中，亮点是可充气式的便盆。这个便盆周围一圈为柔软的绒布，有助于清洁。便盆里还备有润滑剂，以保证排泄物准确落入便盆中。
▲可充气式的便盆
▲将便盆与充气泵相连，等便盆进入太空服内后开始充气
另外，宇航员还能经由M-PATS装置更换内衣裤。
▲太空男用内裤模型
▲太空女用内裤模型
▲这两种类型的内裤柔软易变形，可以轻松塞入导管，并由气闸进入太空服内
二等奖：太空如厕医生联合团队
获得第二名的是来自“太空如厕医生联合团队”（SPUDs）的方案——“空气动力太空服排废系统”，获得10000美元的奖金。该团队由医生Tony Gonzales、牙医Katherine Kin和休斯顿大学工程学助教Stacey Luie组成，是一个年轻的团队，三人在得克萨斯大学奥斯汀分校上本科时曾共同学习化学工程专业。
他们研发了一种叫做“气压排尿腰带”的东西，其通过身体的自然移动引起的气压变化，将尿液或者女性生理期排泄物从一根外接导管推压出来。这个系统一方面对排泄物进行了消毒和干燥，一方面也保证了整体的卫生状况。
这个三人团队表示，该设计同样适用于地球。组长Tony Gonzales说，像医院、护理院这些地方，对于大小便失禁人员来说，这都是一个不错的解决方案。
三等奖：“零重力6日弃内裤”
第三名的设计则是英国设计师Hugo Shelley的“零重力6日弃内裤”，获得了5000美元的奖金。Shelley是伦敦设计开发公司Iota科技的创始人，此前曾设计过工业传感器、儿童教育机器人等项目。
和其他设计方案不同，Shelley并没有侧重于对宇航员排废管理系统的解决，而是另辟蹊径地开发了一种电子设备原型。其核心是一根外部导尿管，但需要配合一系列对固体排泄物的压缩、封闭和消毒程序，然后将其储存在宇航服的背部。
Shelley的设计结合了电子和机械两方面来使液体和气体流通，他这样解释道：“在零重力情况下你只能依靠毛细作用、泵力或者风扇方式。这就是飞船上的大型排废系统的原理，这个设计部分借鉴了这些元素并打造出了一个迷你原型。”
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