尿褲子了？沒事，這件衣服能把尿液變成飲用水，讓你喝個痛快！_風聞

撰文 | 劉六七

審校 | Cloud

電影《沙丘》中，有一顆名為“阿拉基斯”的星球，星球表面到處是一望無際的沙漠。為了生存下去，當地原住民研發出一款可以將體液轉化為水的“蒸餾衣”，以便在黃沙中長時間行走。

電影《沙丘》中的蒸餾服（stillsuit）|圖源：《沙丘》海報

最近，科學家們把電影中的情節變為現實，研製出了能夠將尿液轉化為飲用水的航天服。與科幻故事不同，他們的初衷相當務實，就是希望宇航員在進行艙外任務時，不必為喝水和排泄的事情發愁。

據統計，2021~2023年間，國際空間站共進行了37次艙外任務，每次的平均時間為**6小時26分鐘。**想象一下，哪怕在地球上，6個半小時不能喝水和上廁所都是一項頗具困難的挑戰，更何況是在深不可測的太空中。

2008年9月27日，神州七號飛船進行艙外活動，實現了中國人的首次太空行走|圖源：wiki commons

當然了，宇航員並非完全不能排泄。當前，他們會在進行艙外任務時穿戴“最大量吸收服”（maximum absorbency garment）。**“最大量吸收服”實際上就是一條成人紙尿褲，**最多可以吸收1升尿液和75克糞便。

但“最大量吸收服”經常發生側漏，輕則導致糞便交叉污染，重則引發腸道不適及尿路感染。

進行調查時，一位宇航員坦言“到了某個時刻，**已經分不清那片潮濕是汗水還是尿液”。**有些宇航員因為不想用“尿布”，在任務的前幾天便開始減少飲食，有可能影響工作狀態。

最大量吸收服|圖源：ISS National Laboratory

至於飲用水，當前，宇航員在艙外可以攜帶1升左右。然而，考慮到人在太空環境中本就容易脱水，外加執行任務需要消耗大量體力**，區區兩瓶標準礦泉水的水量，實在難以滿足大部分航天員的需求。**

為了讓宇航員在執行艙外任務時更加舒適，科學家們研製出了這款特殊航天服。因為靈感來自電影《沙丘》，所以設計者們也將它的尿液淨化設備稱為“沙丘”系統。

尿液收集裝置像一條褲子，裏面有尿液收集杯 |圖源：資料[1]

“沙丘”系統的一端，是硅膠製成的尿液收集杯。為了貼合生殖器官，男用和女用的杯型設計也有所不同。收集杯內置有濕度感應的真空泵，宇航員一排尿，真空泵就會被激活並將尿液運輸到最關鍵的過濾裝置中。

尿液收集杯的3D建模|圖源：資料[1]

尿液過濾裝置運用的是正向滲透和反向滲透原理。

正如高中生物課所講，如果半透膜兩側的液體存在滲透壓差，那麼水分子會從低溶質濃度的一側（如清水），自發進入高溶質濃度的一側（如鹽水），這個過程就叫做正向滲透。

如果我們施加一個比滲透壓差還高的外力，那麼水分子就會反過來，從高溶質濃度的一側進入低溶質濃度的一側，這個過程叫反向滲透。

圖源：網絡

在過濾裝置中，**尿液會先與高濃度鹽水發生一次正向滲透，使尿液中的水分進入鹽水。接着裝置會再讓鹽水進行一次反向滲透，**使水分與鹽分分離，最終就得到了可以飲用的純水。

圖源：資料[1]

純水會被一根管道收集進航天服的飲水袋中，在那裏，“沙丘”系統會往水中加些電解質，以維持航天員的體液平衡，避免出現脱水和肌肉痙攣等症狀。

研究稱，這套系統將500毫升尿液轉化為純水只需短短5分鐘，回收率可以達到86.8%。

“沙丘”系統的實際尺寸為38cm*23cm*23cm，重量大約為8kg|圖源：Science News

其實在國際空間站上，將體液轉化為飲用水已經是一項十分成熟的技術。空間站上的“環境控制和生命支持系統”更加精密，不僅可以把尿液的回收率提高至幾乎98%，甚至能回收呼吸和出汗時排放到空氣中的水分。

不過科研人員也坦言，喝下由尿轉化而成的飲用水，確實會讓一些人感到噁心。不過他們強調，“宇航員喝的畢竟不是尿，這些經過處理的水，實際上比大多數城市的市政飲用水還乾淨。”

展覽中的“環境控制和生命支持系統”|圖源：wiki commons

今年秋天，這款航天服將進入真人試驗階段。科研人員計劃在紐約召集100名志願者，測試“沙丘”系統的舒適性和功能性。

設計者希望這款航天服能在2030年前，跟隨由美國國家航空航天局主導的“埃爾忒彌斯”計劃一起登陸月球南極，助力宇航員完成更加複雜的艙外任務。

讓宇航員不再受憋尿和飲水的困擾！|圖源：wiki commons

誠然，隨着人類對太空探索的逐步深入**，誰能最大程度地回收和再利用資源，誰就能收穫更有保障的研究氛圍和成果。**不過這可能需要宇航員稍稍克服一下心理障礙，暫時忘掉這些水的源頭來自哪裏!

參考資料：

[1]https://www.frontiersin.org/journals/space-technologies/articles/10.3389/frspt.2024.1391200/full

[2]https://www.theguardian.com/science/article/2024/jul/12/scientists-design-spacesuit-that-can-turn-urine-into-drinking-water

[3]https://www.cnn.com/2024/07/12/science/prototype-spacesuit-recycles-urine-drinking-water-intl-scli/index.html#openweb-convo

[4]https://www.nasa.gov/missions/station/iss-research/nasa-achieves-water-recovery-milestone-on-international-space-station/