提到太空生活,很多人脑海中浮现的是失重环境下的科学实验,或是从太空俯瞰地球的壮丽美景。
但如果你看过,就会意识到:在太空中,宇航员面临的不只是极端环境带来的挑战,还有无数生活琐事,例如洗衣服。
不少人会心生疑惑:国际空间站内有着24小时不间断运行的舱内多功能通风过滤系统,能过滤掉环境中99.97%以上的灰尘和微生物,还会定期进行表面清洁与消毒。在如此“一尘不染”的环境里,宇航员的衣服到底能有多脏?
阿拉巴马大学航空航天工程师对此作出解释:空间站内金属、塑料设备表面虽能定期擦拭消杀,但宇航员自身,本身就是“移动污染源”。
宇航员(Peggy A. Whitson)在国际空间站里为另一位宇航员(Sergei Y. Treschev)修剪头发丨NASA
人体新陈代谢会持续脱落皮屑,同时呼吸、说话、咳嗽、打哈欠时也会不断释放细菌。
而衣物、床单等织物,不同于光滑平整的金属和塑料,它们由细密纤维相互编织构成,纤维间遍布微小缝隙,能够给细菌提供绝佳藏匿、繁衍的空间。
宇航员(N. Jan Davis)正在国际空间站里休息丨NASA
在日常生活中,衣物清洗后可开窗通风,异味与残留细菌能随空气流通消散。
但在密闭的国际空间站内,开窗通风是不可能的事,舱内的通风过滤系统也只能处理悬浮在空气中的灰尘和微生物,无法深入衣物纤维内部清除附着的汗液、皮屑与细菌。
长此以往,这些残留的污垢会成为细菌的温床,使细菌在衣物上不断繁殖并产生异味。由于太空环境会削弱人体免疫力,因此长期接触细菌会刺激宇航员的呼吸道与皮肤,从而增加皮炎、呼吸道炎症等疾病的发病概率。
那么,堆积的脏衣物,宇航员究竟要如何处理?
在日常生活中,把脏衣服扔进洗衣机,倒进洗衣液,按下按钮就搞定了。
但在国际空间站里,情况却截然不同。
宇航员(Edward T. Lu)在国际空间站里吃饭丨NASA
美国航空航天局(NASA)表示,受火箭运载重量、储物空间的严格限制,宇航员仅能携带2个私人物品收纳包:一个尺寸为91.44cm×33.02cm×2.54cm的长条收纳包,以及一个20.3cm×10.2cm×5.1cm的小型收纳包。
如果要执行中长期驻留空间站的任务,宇航员就只能反复穿着每一件衣服,直到衣物产生明显异味、无法继续穿着,再统一收纳打包,送入货运飞船的垃圾舱,随货运飞船一同坠入大气层中销毁。
好奇喵讲冷知识
货运飞船的任务分为上行补给、下行销毁两大阶段。飞船升空时,会满载食品、设备、衣物等生活物资与实验耗材;完成与国际空间站对接后,宇航员会将船上所有可用物资搬运至舱内存放。
等到补给工作全部结束,考虑到回收飞船的成本高昂,飞船会装填国际空间站积攒的各类废弃物,再由地面测控中心操控驶离国际空间站,坠入大气层,在高温中燃烧销毁。
短期国际空间站任务通常持续数周至数月,依靠提前携带、货运飞船补给的衣物,能够满足使用需求;而未来的载人登录火星任务,往返航程加上地表驻留,周期可能长达数年。
如果持续不断地丢弃、焚烧旧衣物,再源源不断地运送新衣物上去,补给物资的成本将大大增加。(小编OS:宇航员每穿一次新衣服,就将坠毁一艘货运飞船……)
因此,寻找一种可持续、可重复的衣物清洁方案,已然成为迫在眉睫的需求。
为了解决“洗衣服”的难题,美国航空航天工程师加布・徐(Kunning Gabriel Xu)和他的团队研发出了一款“洗衣枪”。别被它的名字骗了,它发射的不是水,而是“冷等离子体”(Cold Plasma)。
洗衣枪正在清洗布料丨阿拉巴马大学亨茨维尔分校
什么是冷等离子体?
我们熟知物质存在固态、液态、气态三种形态,而等离子体则是物质的第四形态。依据内部粒子温度差异,等离子体可划分为热等离子体、冷等离子体两大类。
太阳内部、闪电当中都存在热等离子体,这类等离子体温度高达数千摄氏度,一旦接触普通布料,会直接将面料灼烧损毁。
冷等离子体的生成方式截然不同:借助高压电场电离氦气、空气与水蒸气的混合气体,全程在室温环境下就能制备完成,温度与室温相近,不会损伤各类纺织面料。
那冷等离子体又是如何把衣服洗干净的?
用于测试洗衣枪清洗能力的布料丨阿拉巴马大学亨茨维尔分校
秘密就在冷等离子体接触到织物时,产生的大量 “活性氧”(比如臭氧)。
在杀菌除味方面,这些活性氧会与微生物发生强烈的氧化反应,直接破坏它们的细胞壁和DNA结构,从而灭杀导致衣物异味与疾病的各类微生物。
在去污方面,活性氧能将附着在衣物上的汗液、皮脂等有机大分子污渍,降解为微小的气体分子或粉末,使污渍自动从织物纤维上脱落。
通过这种“杀菌+去污”的双重作用,衣服得以在不沾水的情况下焕然一新。
虽然这项技术听起来很完美,不过目前还停留在“概念”阶段,要真正装备到国际空间站,科学家们还面临着两大难关。
洗衣枪释放的冷等离子体丨阿拉巴马大学亨茨维尔分校
第一重难关是清洁效率。
目前实验室里洗衣枪发射的等离子射流,只有“铅笔芯”那么细。想要完整清洗一件衣物要耗费极长时间,实用性不足。
第二重难关是安全问题。
前面提到,杀菌的“功臣”是活性氧,可一旦浓度超标,便会威胁宇航员身体健康。
以臭氧为例,它作为活性氧的一种,在日常通风环境中能杀菌消毒;但国际空间站属于密闭空间,累积的高浓度臭氧会刺激人体呼吸道,严重时还会损伤肺部,威胁宇航员健康。
除了洗衣服,太空里还有许多鲜为人知的生活细节。你还想了解宇航员的哪些太空日常?欢迎在评论区留言。
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