如何解決太空人便便問題?NASA 公布得獎好點子

作者 | 發布日期 2017 年 02 月 22 日 12:10 | 分類 材料 , 科技趣聞 , 航太科技 follow us in feedly

在太空無重力狀態下,上廁所一直是個困難的課題,如果無法維持良好的人體排泄物處理,人就無法在太空中工作太久。就在去年,美國太空總署(NASA)舉辦了「太空衣人體廢棄物解決方案比賽」,總獎金高達 3 萬美元,在 2 月 16 日公布了比賽結果。  



如果太空人在太空中待得更久,或者不幸遇到緊急狀態,他們要如何安全地排泄?──NASA

太空梭或太空站上的馬桶非常難用,只要使用方法「有一點不對」,就會發生屎尿在艙內四處飄飛的情況,導致很多人寧願穿成人紙尿布,隨時隨地都可以解放在褲子裡;而在太空衣裡,上廁所的問題就又更慘了,成人紙尿布是目前唯一的選擇。然而紙尿布是一種低技術和臨時解決方案,解放出來的便便畢竟還是緊貼著肌膚,無法提供多於一天的健康和保護機能。在太空載具裡還可以更換紙尿布,在太空衣裡可就不能說換就換了。如果在太空中發生意外,導致你得在外待超過一天(想想電影《地心引力》的情節),很可能在氧氣用完前,你就會先被自己的大小便「毒死」。

因此 NASA 想要設計新的太空衣,其中的「人體排泄物處理機能」得有嶄新的設計──NASA 希望新的太空衣裡要有一個完整的排泄物處理系統,不需要雙手,就能自動從身上清運排泄物,且必須能夠在太空中運作長達 6 天。由於很多好創意在民間是透過網際網路發揚起來的,所以就在去年,NASA 舉辦了這個簡稱為「太空便便」(Space Poop )的比賽, 謙卑地向大眾尋求認真的好設計。

NASA 不再用傳統的需求書、提案書、白皮書的傳統程序來進行,而是在 HeroX 這個專門舉行比賽挑戰的網路服務上開案,透過網際網路尋求新穎瘋狂的創意。經過數個月,這個比賽共有 19,000 名獨立參賽者註冊,有來自世界各國(包括南極洲)超過 150 多個團隊參加,一共提出 5,000 個解決方案!這個挑戰也吸引了各大媒體的關注,如 NPR、華盛頓郵報、The Iran Daily、Weather.com、Popular Science、ABC 新聞、NBC 新聞、Space.com、 時代雜誌等。在短短一個月的時間裡,挑戰網站就有來自世界各地 2,000 個獨立來源超過 30 萬次網頁瀏覽量(HeroX 歷史上最具挑戰性的網站流量),一個特別活躍的網路社群觀看挑戰影片就超過了10 萬次,在挑戰論壇上有近 400 篇討論,活動被分享到社群網站上達 6,000 次。

得獎的是……

現在結果發布了,到底是誰的設計得到 NASA 的青睞呢?

獲獎者包括:

首獎(15,000 美元):由服務於美國空軍的醫生撒切爾·卡爾頓(Thatcher Cardon)上校在家裡開發出的「排泄處接入與衛廁系統」(原文為 MACES Perineal Access & Toileting System,縮寫 M-PATS)奪得。其原理啟迪於醫學用的腹腔鏡,而 M-PATS 真的解決了這個在太空衣裡長時間上廁所的問題,且男女生的排泄解決方案都有。這個原型是怎麼打造的呢?是由他兩個少年期的小孩採買材料,然後太太協助製作,總共花了 5 個星期的晚上與週末打造出原型,材料與工具費 1,000 美元。

Thatcher Cardon
Thatcher Cardon

▲ 卡爾頓上校開發出的「排泄處接入與衛廁系統」奪得首獎。

二獎(10,000 美元):由凱瑟琳·金(Katherine Kin)、史黛西·瑪麗·路易( Stacey Marie Louie)和湯尼·岡薩雷斯(Tony Gonzales)等 3 人組成的太空便便聯合醫生團(SPUDs)奪得,他們提出的是「空氣動力太空衣廢物處理系統」(Air-powered Spacesuit Waste Disposal System)。

三獎(5,000 美元):得主雨果·雪莉(Hugo Shelley),提出的是 SWIMSuit,是可使用 6 天的零重力內衣。

雖然 NASA 只能頒 3 個獎項,但仍有許多優秀的作品,準決賽時的入圍者依然有許多有趣的設計與創意:

  • CASES 隊:由 Agustín Martínez Bleda 和 Miguel Embid Segura 組成。排泄物的清潔、分析和存儲裝置(原文 Cleaning, Analysis and Storage of ExcrementS,縮寫剛好是 CASES)。
  • Alberto Viveros:人類排泄的逆向處理系統(Reverse system to handle human waste for the MACES)。
  • Charly Karamanian:Remora HW 系統,靈感來自自然。
  • Alsa 發明者隊由 Jérémy ADAM 和 Guillaume Jarry 組成。不用手的無紙化便便加壓系統(Hand free paperless space poop under pressure)!
  • Michael Wittmann:阿基米德的矽螺絲。All in One 的喔!(Silicon screw of Archimedes)
  • Olivier Drevet:基於人工蠕動的裝置(譯註:可能是模擬人體腸胃的系統)。
  • Patricia Yang:改進成人紙尿褲的設計。
  • 天王星團由 Rob RobertsEelke Wiegel、Richard van Wietingen、Jerad Whitaker、Amanda Thoss、Chris Herman、Jeremy Moyes 等人組成:疏水氣體分離和排氣裝置(Hydrophobic Gas Separation and Venting)。
  • Sanghyuk Wooh具有進階非濕潤表面的便便收集器。
  • Sebastián PeñaIWAS (整體式排泄管理系統)。
  • AHEAD 隊由 Stavros Vlachoyannis 和 Anastassis Katsikas 組成:SEF 太空高效率沖洗裝置(AHEAD 是 Automated Home Env / ment Applications Device 的縮寫)。
  • Ted Southern:太空衣排泄系統(SSWS)。
  • Ted Griebling:管襪(Tube Sock)。
  • Tracey Cook:WEHA!紓解排泄保證衛生。
  • Trey Lane:序列化排泄物移除與擦拭整合系統。
  • Vyasa Rajasekar:自我清潔生化尿布。
  • 王吉耀:可穿式智慧型整合馬桶的內褲。
  • Ziad Saghir:緊急紓解系統。
  • Michael Haight:太空糞便管理協定。
  • Doug Callewaert:Roto 排便器。
  • Hugh McCarroll:提供便便壓縮收納功能的防護衣。

可以看到解決太空便便問題的技術體系五花八門,紡織學、生化科技、純化學、純物理機制、電機等等都有,隊名與設計名稱不但有創意有機能性且還很歡樂。美國太空總署將以得獎的設計原型為基礎,發展成可量產的版本。這可謂政府邀請民間蓬勃的自造者(maker)參與科技革新的優秀典範。筆者以為,這非常值得參考,辦 Hackthon 一類的活動,不能只為辦活動而活動,活動完 KPI 記上一筆,然後就風過雲無痕,一切歸零。像美國政府這樣,認真地把民間聰明才智匯集過來不是很好嗎!

(首圖來源:Flickr/Paul Hudson CC BY 2.0) 

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