NASA太空如厕挑战赛结果揭晓，太空如厕究竟有多难？

am928 · 发表于 2025-4-4 15:58:14

人类对太空探索不断加深，“太空如厕”便成了一个大难题，连美国宇航局（NASA）都拿出 3 万美金悬赏发起“太空如厕”挑战赛。近日，NASA 公布了挑战赛的结果，一位 49 岁的空军军官兼医生获得了最佳设计奖。究竟是什么样的设计得到了 NASA 的认可？宇航员是否终于能够舒适地解决生理需求了？

太空如厕，到底有多难？

宇航员们执行各种勘察任务。他们还面临着一个普通人难以想象的问题，那就是如何在失重环境下如厕。飞船上有厕所，不过使用它比在地球上困难得多。宇航员们事先需经过高强度训练，通过座位下的摄影机来控制操作，以防将厕所弄得一团糟。

太空飞船厕所示意图

在发射或着陆期间，以及出舱执行任务时如果出现如厕需求，对于在国际空间站工作的宇航员而言，是一件较为尴尬的事情。目前的主要解决方案是一件“废物收集服”，它就像强化版的成人尿布，能让宇航员在短时间内解决内急问题。然而可以想象，这个办法既不卫生，也不持久。

这是 NASA 在去年 10 月 11 日对外发布一个“太空如厕”挑战赛的原因。该挑战赛悬赏 3 万美金，邀请参赛者设计一款太空服，以解决在太空中停留 6 日期间的排泄问题，这些问题包括大小便以及女性经期排泄物。

这次比赛估计有 150 支小组参加，这些小组来自世界各地，甚至包括南极洲科考人员。活动的注册人数达到了 1.9 万，提交的解决方案有 5000 份。经过层层筛选之后，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

49 岁的空军军官兼医生卡登获得了一等奖，他得到了 1.5 万美金的奖励。卡登对太空如厕问题很感兴趣，有时会躺下来闭上眼睛，在脑海中模拟宇航员所处的情景。他还发动自己的家人去四处寻找制作模型的材料。

卡登

卡登表示，一开始就没有打算把排泄物储存在太空衣里面。因此，他努力想办法找到排放的办法。他的灵感源自微创手术。在微创手术中，开口虽小却能完成很多事情。“医生甚至可以通过导管来更换心瓣，那么处理小小的人类排泄物应该也不会有问题。”卡登补充说道。

M-PATS整套设备装置示意图

简单来说，卡登的设计是在太空服的腹股沟处设置小型气闸开口。宇航员在太空中要完成就坐和倚靠等动作，因此开口需在太空服的前方。借助这个小开口，能够完成排泄物的收集。

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

安装完毕后，宇航员能够借助导管，把便盆以及尿布等装置送进太空服里面。

生理需求得到解决后，一个电力“常用吸尘装置”把便盆等从太空服中吸出，使其最终抵达废物收集袋里。

还有一个帮助清洁的卫生装置，效果很神奇

卡登的设计有一个亮点，那就是可充气式的便盆。这个便盆的周围一圈是柔软的绒布，而这绒布有助于进行清洁。并且，便盆里备有润滑剂，这样就能保证排泄物可以准确地落入便盆中。

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

这两种类型的内裤很柔软且容易变形，能够轻松地被塞进导管，接着通过气闸进入到太空服内。

二等奖：太空如厕医生联合团队

来自“太空如厕医生联合团队”（SPUDs）的方案获得了第二名，这个方案是“空气动力太空服排废系统”，并且获得了 10000 美元的奖金。该团队由医生 Tony、牙医 Kin 和休斯顿大学工程学助教 Luie 组成，他们是一个年轻的团队。三人在得克萨斯大学奥斯汀分校上本科时，曾一起学习化学工程专业。

他们研发了“气压排尿腰带”。这种腰带通过身体自然移动引发气压变化，能将尿液或女性生理期排泄物从外接导管推压出去。该系统一方面可对排泄物进行消毒和干燥，另一方面也能保证整体的卫生状况。

这个三人团队表明，该设计也能在地球上适用。组长 Tony 称，像医院以及护理院这类场所，对于大小便失禁的人员而言，这是一个较好的解决办法。

三等奖：“零重力6日弃内裤”

英国设计师 Hugo 的“零重力 6 日弃内裤”获得了 5000 美元奖金，它是第三名的设计。这位设计师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。

与其他设计方案存在差异，没有将重点放在对宇航员排废管理系统的解决上，而是开辟了新的途径去开发一种电子设备原型。这种电子设备原型的核心是一根外部导尿管，并且需要与一系列对固体排泄物进行压缩、封闭和消毒的程序相配合，之后将固体排泄物储存在宇航服的背部。

他这样解释道：设计将电子和机械两方面相结合，以实现液体和气体的流通。在零重力环境下，只能依靠毛细作用、泵力或者风扇的方式。这就是飞船上大型排废系统的原理，此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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