一场肉眼可见的太空“洗衣”革命

　　近年来，随着人类太空探索活动的不断深入，长期驻留空间站成为现实，航天员在太空日常生活中遇到的一些问题逐渐凸显。其中，衣物清洁这一看似简单的需求，在缺乏重力且资源有限的太空环境中，实现起来极其复杂。

　　据媒体9月3日报道，中国航天员科研训练中心、南京航空航天大学航空学院等机构研发出一款利用超声波雾化和臭氧清洗衣物的太空洗衣机方案，有望将空间站任务所携带的衣物重量减少60%以上。这一突破有望为中国空间站长期运营提供支持。那么，目前航天员在太空中穿过的脏衣物是如何处理的?目前多国已对太空洗衣机方案开展研究，他们为何要争相研制太空洗衣机呢?

　　太空洗衣机的基本结构和三维模型

　　太空脏衣处理：丢弃和将就

　　在太空环境中，衣物清洗并非像在地球上那样简单。水资源的稀缺、重力的缺失以及能源限制，使得传统洗衣机无法直接应用于空间站。

　　目前，航天员处理脏衣物的方式之一是丢弃或带回地球。具体而言，航天员穿过的脏衣物不进行清洗，装入密封袋，随货运飞船的“垃圾舱”在返回大气层时烧毁，以避免成为太空垃圾。或者，这些衣物由返回舱带回地球，经严格消毒后，作为科研样本使用，或按规定销毁。这种方式流程简单，但衣物作为消耗品，在一定程度上造成了资源浪费。

　　另一种脏衣物处理方式是在太空中进行有限清洁。航天员使用带有抗菌成分的湿巾，擦拭脏衣物表面，之后继续穿着。这种方式虽能减少消耗，却问题重重：湿巾无法彻底清除衣物中的细菌，长期穿着容易引发皮肤过敏或感染;在封闭的太空环境中，长期穿着不干净的衣物可能会加剧航天员的焦虑情绪。

　　目前航天员处理脏衣物的方式，本质上是无法清洗衣物下的妥协。然而，随着航天员在轨驻留时间越来越长，目前的脏衣物处理方式变得不可持续。航天员可能需要携带数百公斤的备用衣物，这既占用了宝贵的上行空间，又增加了发射成本。同时，脏衣物的积累还可能带来卫生问题，影响航天员的心理健康和工作效率。因此，当前的处理方式只是权宜之计，亟需创新解决方案。

　　太空洗衣背后的刚需

　　一场肉眼可见的“洗衣”革命正在上演。我国并非首个尝试在太空洗衣服的国家，此前美俄都曾尝试研制太空洗衣机，欧空局也在研究减少太空洗衣用水量的方法。

　　各国争相研究太空洗衣机，并非仅仅为了提升航天员的在轨舒适度，而是出于长期太空探索的需要。太空洗衣机的研制主要源于三大核心需求：降低发射成本、保障航天员健康和支撑深空驻留。

　　研发太空洗衣机首先是为了减重降本。在太空任务中，每公斤载荷的发射费用可达数万美元。若未来我国提出的太空洗衣机方案能够落地，则可以减少60%以上的衣物重量，仅在运送衣物方面就能节省不少发射成本。同时，减少衣物携带量意味着可以为更重要的物资腾出空间，如科研设备、食物和燃料。如果通过太空洗衣机实现衣物重复使用，太空任务的载荷将大幅优化，从而降低成本。

　　其次，航天员的生活质量和心理健康是重要驱动因素。在密闭环境中，生活细节的舒适度会直接影响航天员的心理状态，进而影响团队协作和任务表现。此外，太空洗衣机的消毒功能可以避免航天员皮肤感染，这对于医疗资源有限的太空任务至关重要。因此，太空洗衣机不仅是一种使用工具，更是人文关怀的一部分，有助于维护航天员的健康。

　　最后，太空洗衣机是支持深空探索的关键设备。当前，月球基地和登陆火星任务正在规划中，这些任务相较于空间站驻留持续时间更长，无法实现衣物的频繁补给。

　　各国均将太空洗衣视为深空探索的必备技术：俄罗斯科罗廖夫能源火箭航天公司正在开发的太空洗衣机，可将航天员呼吸产生的二氧化碳转化为清洗介质，因此无需额外携带水资源;美国宇航局与多家公司合作，希望开发基于真空压缩、水蒸气、超声振动等技术的在轨洗衣装置，并且希望该装置能够适用于任何日常补给送递的清洁衣物以及任意需要处理脏衣物的太空任务。由此可见，各国竞相研制太空洗衣机也是为了在未来的深空探索中占据先机。

　　从方案走向应用

　　不过，太空洗衣机要想真正投入使用，仍面临一系列严峻挑战。微重力环境的特殊性、可靠性要求和资源限制，使得太空洗衣机的设计方案远比地面版本复杂。目前各国提出的方案仍处于实验室验证阶段，离实际应用还有一定差距。

　　微重力环境下的水管理是首要挑战。地面洗衣机依靠重力实现水的流动，但在太空微重力环境中，水不会下沉，而是形成球形液滴，容易飘散渗入电路引发短路，或附着于舱壁，滋生细菌。我国科研人员提出的超声波雾化方案利用高频振动产生微小水滴清洗衣物，但需要精确控制水滴的大小和分布空间，避免污染舱内环境。因此，太空洗衣机必须设计为全封闭系统，并加强对水滴的监测，这加剧了洗衣机方案的复杂性。

　　安全性和可靠性也是一大挑战。在安全性方面，太空洗衣机不能产生额外风险。以我国科研人员在方案中提出使用的臭氧为例，臭氧能高效杀菌，但其本身有毒，浓度过高会刺激呼吸道，甚至损伤肺功能。因此，洗衣机需配备高精度传感器和实时调控系统，确保消毒时舱内臭氧浓度不超标，消毒后需快速将臭氧转化为氧气。此外，洗衣过程中可能产生废弃物，如污水中携带的细菌和化学品残留，需要采取有效处理措施，避免二次污染。

　　在可靠性方面，太空环境极端复杂，洗衣机必须能够耐受辐射、温度波动和真空环境。如何提高太空洗衣机的耐用性，仍是研发重点。

　　最后，能源限制也不容忽视。在太空中，水是宝贵的资源，需要回收利用。洗衣过程会消耗水，即使采用雾化等节水技术，多次使用后仍可能影响整体的水循环平衡。在电力方面，太空洗衣机需要使用电力驱动，而空间站的电力来源于太阳能板，供应不稳定且有限。超声波和臭氧系统的能耗需要严格控制，否则会影响其他关键系统运行。同时，空间站内的空间有限，需要控制太空洗衣机的体积，设备小型化也是关键技术点。

　　从丢弃脏衣物到研发太空洗衣机，背后是人类从短期访问太空走向深空探索的不懈追求。太空洗衣机看似是“小技术”，却关联着深空探测的“大战略”。

　　太空洗衣革命象征着人类太空探索从“生存导向”转变为“生活导向”，这不仅是技术创新的体现，更是长期太空任务可持续的关键，为人类建立月球基地和登陆火星奠定基础。随着技术不断进步，太空洗衣机有望从概念变为现实。这场看似普通的洗衣革命，实则承载着人类迈向星辰大海的宏大愿景。

文章转载于：中国航天报·飞天科普周刊