是人就得拉屎,宇航員也不例外。
當尼爾·阿姆斯特朗(Neil Armstrong)首次在月球表面拍下照片時,照片中那被抛出的垃圾袋裡大概就裝着他自己的排洩物。阿波羅号的宇航員在6個着陸點總共留下96袋垃圾,袋内裝有尿液和糞便。這些排洩物至今仍留原處。
阿波羅11号任務中宇航員的所有标志性照片均由阿姆斯特朗拍攝。上圖中站在美國國旗旁的宇航員是巴茲·奧爾德林(Buzz Aldrin);圖左側邊緣處的白色物體就是垃圾袋。
阿波羅号“便袋(poo bags)”自五十多年前被丢在月球上以來,一直受大衆關注和猜測。人類糞便充滿微生物,這意味着每次阿波羅登陸都給月球表面留下地球生命,至于微生物存活多久,那就沒法估計了——我們如果能得知其存活時間,将有望揭示地球生命起源之謎,并推測地外生命的存在。另一方面,這些便袋也凸顯了管理和處置地外生物廢物的棘手性。
眼下,各國政府和商業參與者都大力推進人類重返月球的計劃;而且後續的月表停留可能長達數周、數月,甚至無限期。于是,我們不得不重視并解決“月球拉屎”相關的各方面問題。
澳洲阿德萊德大學的教授梅麗莎·德茲瓦特(Melissa de Zwart)專門研究地外環境相關的法律和監管問題。她表示:“如果人類要永久居住月球,你肯定不希望到處散落糞便。這很不雅觀,更是一種危險。問題在于,我們采用怎樣的環境标準?目前還沒有任何相關硬性規定。”
自從人類肉身首次被送入太空以來,太空廢棄物管理和處置這樁“髒活”就一直困擾宇航員和任務規劃人員。1971年曾有一篇論文探讨此主題,其作者感慨:“當我們讨論人類的生物功能時,更有可能引發笑聲而非興趣。”但無論這個話題有多讓人羞于啟齒,它對人類太空飛行而言都舉足輕重,“宇航員很快了解到重力在排便機制中的重要性”。
地球上動物的絲滑排便都仰賴重力。而在微重力或月球重力環境下,排洩物不會輕易與身體分離,而且其後續行為不可預測。曾有人發明短語“糞便爆米花(fecal popcorning)”,指太空糞便從太空馬桶箱處“爆”出來的過程。
美國紐約市立大學科學技術史教授戴維·芒恩斯(David Munns)解釋道:“在太空中,基本上不再有重力幫人類将糞便從肛門處拉出來。是以拉屎變成了一個粘稠液體表面張力的問題。”值得一提的是,芒恩斯與德國慕尼黑大學教授卡琳·尼克爾森(Kärin Nickelsen)于2021年合著了一本關于太空廢物管理的書。
當太空時代剛開啟時,美國宇航員們若需如廁,隻要将一個袋子粘到屁股眼兒區域即可。但這種便捷的做法可謂“臭”名昭著,最終導緻糞便從阿波羅10号指令艙飄出。極具忍耐力的宇航員弗蘭克·博爾曼(Frank Borman)曾決定在雙子座7号上堅持一周多不排便,以避免自己“臭”名昭著。
如今,國際空間站上的廁所(或者說馬桶)配備有軟管和吸盤,利用吸力清除尿液和糞便,為宇航員提供了更大舒适和便利。但科學家尚未開發出一種循環系統,能處理人類産生的所有生物廢物——尿液、糞便、嘔吐物和經血。這是未來人類太空探索的一大技術空白。
目前美國宇航局正主導開展阿爾忒彌斯計劃,旨在讓人類重返月球表面;大陸的航天計劃也包括未來十年送宇航員上月球的目标。以英國維珍集團創始人理查德·布蘭森(Richard Branson)為代表的許多商業航天領域領袖都預測,未來某天會有老百姓以遊客身份通路月球。要實作種種雄心勃勃的願景,我們必須先抛棄過去的便袋、太空尿布和糞便爆米花,建立未來的月球廁所。
為此,NASA于2020年發起“月球廁所挑戰賽”(Lunar Loo Challenge),呼籲國際社會送出“可在微重力和月球重力環境下使用的緊湊型廁所的新穎設計理念”。最終獲勝的概念叫作“超月球超臨界儲存庫1号”(簡稱THRONE),其靈感部分來自許多家長所熟悉的嬰兒尿不濕收納塑膠袋——該産品在處理排洩物後立即用塑膠密封,以減少氣味。
那麼,被收納的太空排洩物應送去哪裡?又該如何處理?目前仍無明确思路。NASA約翰遜航天中心載人登月系統乘員艙副經理邁克爾·拉普利(Michael Rapley)表示:“垃圾管理設計仍在審查中,但NASA的目标是将對月球表面的任何潛在影響降至最低。”
拉普利指出,如果沒有成功解決人類排洩物管理問題,載人航天就無法實作。“NASA及其阿爾忒彌斯計劃的合作夥伴在下一代月球任務中面臨的關鍵挑戰之一是廢物管理系統開發。這個系統不僅要能在失重環境,例如低地球軌道上的國際空間站成功收集廢物,還需在月球重力(為地球的1/6)環境下成功收集廢物。”
無論阿爾忒彌斯載人飛船的最終設計如何,它都将是融入五十多年航天創新的成果。對于過去阿波羅号的宇航員而言,他們首要考慮的是確定航天器傳回地球,任何非必要的東西,包括如廁産生的廢物,都要丢棄。糞便微生物污染月球環境的潛在風險在将人安全送回家的務實需求面前不值一提。
法國國家科學研究中心研究員雨果·洛佩茲(Hugo Lopez)在2020年的一項研究中寫道:“從長遠看,這些袋子裡的東西可能成為月球環境以及人類未來在月球上進行的科學活動的巨大隐憂。此外,将陸地物質引入月球等地外天體或将永久性危害天體上可能存在的本土生命。”
換言之,人類糞便裡的微生物有極小可能性會幹擾月球生命。(雖然鑒于月球惡劣環境,月球生命極不可能存在。)NASA戈達德太空飛行中心的探索整合經理馬克·盧皮塞拉(Mark Lupisella)提議開展機器人任務,從一處阿波羅任務登陸點遺留的垃圾袋中采集樣本。針對這些樣本的分析有望解答一系列對未來探索至關重要的新奇科學問題:
糞便微生物能否存活于月球,能存活多久?暴露在如此惡劣環境下會否引起任何突變或适應?它們能否分散到更廣闊月球環境?
盧皮塞拉提議通過對阿波羅号宇航員糞便進行生物分子測序等實驗。此類工作或可揭示微生物被遺棄月球後是否經曆了基因突變率的改變(這可能提供适應優勢)。盧皮塞拉還想知道便袋裡的微生物孢子能否在适當條件下複蘇。
我們知道,生命可以非常頑強,可以在各種惡劣環境下生存。如果人類微生物組能在月球上存活,那更能說明生命的頑強,也提示我們,絕對有理由相信銀河系、太陽系甚至更遙遠處的生命所在。”
德茲瓦特表示,如果我們能通過創新太空廢棄物的大問題,地球生活也将是以受益良多。
例如,目前地球上有數十億人無法獲得安全的衛生服務,這要求我們建造更具創新性的廁所和污水處理系統。另一方面,全球牲畜數量不斷增加,每年産生數十億噸糞便,給廢物管理項目帶來巨大壓力。廢水經常污染環境,對人類構成健康威脅,包括呼吸系統疾病或與廢物相關的病原體。廢水系統目前導緻溫室氣體排放;而氣候變化的影響,包括洪水或飓風等極端天氣事件,給廢物基礎設施帶來了更大壓力。
資料來源:
Pooping on the Moon Is a Messy Business
END
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