特别报道～钱前父子仨 发明 太空（航天）便便服系列，荣获“中国科技创新发明成果”奖

中国科技发明

作者： 刘力宪 殷 蓉

　 2020年09月20日，第十七届中国科学家论坛在北京隆重举行，全国政协副主席白立忱、刘晓峰，科技部副部长刘燕华，中国科协副主席齐让，以及国际欧亚科学院、中国科学院、工程院张景安、朱高峰、陈佳洱、杜祥琬、段瑞春、樊代明、尹伟伦（原北大校长）、韩布兴、刘大响、王耀南、吴丰昌、李永舫等十多位三院院士出席。

    知名学者、三钱科技首席科学家钱前携长子钱权，次子钱隆共同研发的"太空（宇航）便便服”系列荣获“中国科技创新发明成果”奖，并应邀参加第十七届中国科学家论坛。因钱隆上学、钱权刚参加工作，均不能亲临大会现场，钱前作为代表参加颁奖典礼，并光荣登上领奖台。

　 中国科学家论坛主席陈贵（前主席周光召院士）还给予了高度评价：太空（宇航）便便服的发明，填补了世界航天如厕体系中的一项空白，尤其解决了太空舱外如厕的难题。同时，还将广泛应用于民用、医用和军用。

钱前参加院士论坛发言，并接受CCTV、中国新闻网等媒体的专访。

父子仨：

父亲钱前、长子钱权、次子钱隆。

这父子仨经常在一起讨论宇航员在太空上怎么上厕所。根据现有资料显示，宇航员只能在空间站太空舱中上厕所，太空厕所造价1900万美元至4000万美元，非常昂贵不说，太空舱本来就很狭小，还要挤出一定的空间，上一次厕所非常的困难。离开了太空舱，要是宇航员到月球上做科考，就根本上不了厕所，会憋死去。

　几年前，这父子仨半真半假的有了想改进和解决这一科学难题的朦朦之意，毕竟在航天器上加一粒小螺钉，都是一件了不得的事。

2019年暑假，12岁的钱隆小学毕业参加了北京夏令营，参观了国家科技馆，对航天航空、宇宙飞船产生了浓厚的兴趣。回家后整天泡在探索宇宙奥秘的书籍之中，查百度，看抖音，经常提出一些七奇八怪的各种想法。有时候与爸爸、哥哥为某个细节争得面红耳赤。

冷静下来后父子仨又坐到一起反复琢磨、推敲，用最简单的土办法，研发太空便便服，又叫宇航便便服，有望解决这一尴尬的“科学”难题，大大降低太空如厕费用成本，使太空如厕变得更加轻松、干净、卫生，方便。

宇航员在太空上怎么上厕所？

起初，宇航员上天，呆的时间并不长。上天前先要清胃排便，再穿上纸尿裤。进入太空，上天入地不比乘飞机，长则几个小时就到了，内急了飞机上也有厕所。

后来，宇航员在太空中一呆少则十天八天，多则几个月，纸尿裤根本解决不了问题，还要收纳储存，并不能向太空中随意抛撒，需带回地球处理，没有厕所可不行。

下图为太空厕所，先了解一下。

​ 在太空舱里上厕所是门“技术活”，幸好太空舱通过加压模拟地球环境，宇航员可以脱掉宇航服。但在失重状态下大小便便，是非常麻烦、复杂的。尤其是较长期轨道飞行时，环境控制与生命保障体系要设计出一套复杂的能除臭、供水、易于消毒的收集系统。

其中，抽水马桶最为复杂，如果设计不好，大小便便因微重力会从马桶中飘出来，在座舱内到处飞舞，就像“天女散花”，尿尿和粑粑会吸入口中鼻子里，还会朦住自己的眼睛，那将成为一场灾难。

　 航天员上天前，要学会上厕所，首先要固定好鞋和双腿，然后双手握住马桶两边扶手。最要紧的是屁股须与马桶边缘贴紧，使马桶内部与外边完全密封。难怪宇航员们说，在太空上解手，就像坐过山车，玩杂技一样。

据联合早报讯，美「国家航天暨太空总署」委请俄罗斯打造一套太空如厕设备，造价竟高达一千九百万美元（约合台币六亿二千三百万元，合人民币约一亿三千万元），而且只能供3～6人使用，这个厕所真的既「高」又「贵」！

美国航太总署发言人麦德森却表示，比起美国人自己制造需要4000万美元，这个代价算是便宜了。 在国际空间站，俄罗斯的“星辰”服务舱原有一套厕所系统，但由于空间站的“居民”将从3人增加到6人，所以需要相应增加一套厕所。 这样新旧厕所可共同承担宇航员“方便”问题的重任。

　 大家知道，凡是动物，日常生活就是不断进食，不断排便的过程。肚肚饿了，要吃，但不会那么急。连续三餐不吃，可能问题不大。即使连续三天不吃，虽然有点饿，但还是能忍受，身体也不会出什么大的故障。但是内急了，别说忍三餐，或还要忍三天？甚至连3分钟都憋不住，更要命的是有时连裤带都来不及解开！

长期憋便，尿尿会使膀胱胀破，肾坏死，全身水肿。粑粑会蹦出来，把屁股炸出花来，所以解决便便的问题，与进食同等重要，难怪花巨资也要在太空舱里建个厕所。

　 多少年来，全球科学家们一直在探索宇宙奥秘，人造卫星，太空飞船，宇航奔月等等。随着科技不断发展，人类登月成功，航天科学家们登上太空从事伟大的科学研究，看似小小的生活细节，內急不能好好解决，再伟大的研究也无法进行。如今厕所是有了，但太空舱那么小，还要耗费巨资建个厕所，确实造价太高，普通人根本上不了太空，科学家们上太空也非易事。

太空服重达120公斤，尽管在太空中重量也几乎为零，但上厕所时脱掉又穿上还是非常困难的。

假如登月停留，航天员要走出太空舱到月球上进行研究，内急了在月球上直接便便是不可能的。

由于大气压不同，太空服是加了压的，如果脱掉太空服，身体或许就会爆炸，还有1~200℃的温差变化、太空超强辐射、保证氧气供给等。要返回太空舱去上个厕所，那也是困难重重，完全不同于在地球上进个房间那么简单。

太空如厕，一直困扰着科学家们近百年，耗资数十亿美元！尤其人类太空旅行将会越来越多，太空上吃的带足还好解决，不够了就去空间站补给，厕所就更加重要了。

钱前父子仨大胆地提出了一个构想，拆除太空舱里厕所，腾出空间，每个太空舱均可节约数千万美金。让太空如厕直接在太空服里轻松解决，更经济，更方便。看似天方夜谭，实际也不是沒有可能。

　 父亲钱前发明了便急内裤，长子钱权发明了循环净化节水器，次子钱隆发明的宝宝便便裤、防护便便服系列，三者结合打造一体，形成了太空便便服，又叫宇航便便服。

　 早在2011年，钱前就发明了便急内裤，并获得国家专利。当时只是考虑到给那些尿急尿频、卧病不起，年老力衰，行动不便，生活不能自理的人士解决大小便的困扰，根本与太空便便服不搭界，甚至连想都没往那个高大上的方面想。

　 钱前研发申报并获得的专利有20多个，这个小小的便急内裤并不起眼，一搁就是好几年。

直到2018年，小儿子钱隆，总是问七问八，提出一些奇思妙想，才把便急内裤翻出来。钱隆在功能和细节上提出了很多好的建议，根据他的意见进行了大幅度的改进，适用人群更加广泛，才开始考虑到制作防护便便服及太空便便服。同时也申报了国家专利。

　 发明便便裤的主要目的是为大小便失禁、长途行车内急、旅游逛街找不到厕所的人士，长时间高空作业不方便如厕者 ，着密封防护服的生化实验、医护人员，及阅兵、战机、坦克部队，长时间不能如厕的军人。尤其是尿床、尿急尿频，夜间常起解或卧床不起，行动不便，生活不能自理之人士和婴幼儿及成年女性解决大小便、生理现象应急之需。

至于太空便便服（又叫宇航便便服），他们当时还没有想到要上天，那是可望不可及的事情。

　 无论男女老幼，身体健康的正常人，尤其卧病不起、年老体衰、婴幼儿等人群，更是刚需，不可或缺。主要是人们内急找不到厕所憋得慌、憋得难受、憋得痛苦时，应急提供安全卫生的排便处理方式，及时消除痛苦和困扰。

　 最受宝妈们欢迎的宝宝便便裤，与尿布湿绝然不同。

一是从根本上杜绝了尿不湿那些弊端，能轻松处理大小便便，减少因尿不湿带来的湿疹、尿布症和身体不适， 干净卫生、方便安全，有利于宝宝身心健康。

二是宝宝便便裤可以重复使用，因而使用成本特别低。一个小孩到3岁约需要1万多元买尿不湿，但宝宝便便裤仅需600元左右就可以满足3年所需。大大减轻了家庭负担，必将受到宝妈们的欢迎。

　 这次全球抗击新冠肺炎，医护人员穿着防护服每天工作长达十几个小时。由于防护服里三层外三层，并且还不透气，光手套都有好几层。上厕所极为困难，而且解一次就要损坏一套价值不菲的防护服。

为抗击疫情，减少从隔离病房进出次数，避免浪费，医护人员只好穿上纸尿裤，还尽量少喝水，少进食，有时一整天都不敢喝一口水。

可想而知，一个成人，纸尿裤如何盛得下尿液，还不说粑粑！有护士说，稍微走动尿尿就会挤出来顺腿流下浸湿裤管，非常难受。

移动便便服完全杜绝了这些问题。

　 无论军用也好、医用也好、民用也好，这些都能够满足各类人群的需求。也可以说家家都需要，人人用得着，实用性非常强。

在此基础上，直接将便便裤植入到太空服中，紧贴身体也不占位置，这样倒是没什么难度。但是要把它放到太空中使用，尿尿和粑粑是流不动的，那完全不象在地面上，人们怎么用都没问题。

　 我们知道，太空中是没有重力的，拉出的尿尿粑粑，不象在地面上有地心引力，会直接往下流。

太空中拉出的尿尿粑粑不能自己进入导便管和储便袋，尽管便便时有一点压力，可以将一部分压入导便管和储便袋中，但还是有尿尿和粑粑粘粘在屁股上很不爽。所以，首先就要解决这个问题。

　 2018年钱前在人民大会堂出席中国科学家论坛时，向中国工程院院士，著名航天科学家刘大响先生详细介绍了太空便便服的构想。

刘院士说，这个办法可行，表示了充分的肯定。

　 2019年，钱前在钓鱼台国宾馆参加中国科学大会时，又向中国科学院院士，我国著名物理学家、化学家韩布兴教授谈及太空（宇航）便便服构想，韩院士当时就产生了一些兴趣。他说，从物理学方面来讲完全没问题，便渣还可以通过化学方式液化处理，可循环使用。还说，届时可研制一种对皮肤无刺激无负作用无毒害的试剂来液化便渣，使之完全溶解为液体。

钱前父子仨听后更是信心满满。

　 钱前父子仨现在主攻的就是太空（航天）便便服。要让航天员在太空服里面便便，轻松、愉快，不压抑。说起来是简单，但便便出来的尿尿和粑粑怎么处理？这又成了新的问题。

如果还是将便便排到太空卫生间里面，这个太空便便服就是多此一举，毫无意义。

不是说要拆除太空厕所吗？太空厕所那么贵，以后太空舱里不用做厕所了，每个舱都可以节约数千万美元。如果太空便便服处理不了排出的便便，还是需要把便便排到太空厕所里，那等于说太空厕所就不能拆除，太空便便服就达不到预期目的。

　 从上图中可以看出，太空服就是一个微型太空舱，里面的设备仪器，主要保障宇航员生命安全，非常复杂。仅一套舱外宇航服就重达120公斤，价值人民币3000万元。

宇航员到了舱外内急了，是不能直接在太空里便便的，一下子又回不到舱内，那真是要憋死去。

钱前说： 太空便便服，就是在不改变太空服原来所有的仪器仪表功能的情况下，能够让宇航员在太空服里面轻松愉快的解决便便，这就是我们要研究攻克的课题。

　 在科大理工毕业的长子钱权，提出了新的方案：让便便也就是尿尿和粑粑在太空服里面进行液化处理，通过真空抽气泵吸入储便袋，再经RO膜反渗透技术，除渣（液化后几乎无渣）、杀菌、消毒、除味，五级过滤循环净化后可直接饮用和排放。

说起来简单，做起来谈何容易！要知道太空厕所一套之所以造价1900万到4000万美元，还只是对尿液进行净化处理，粑粑是通过打包后，要带回地球的。

　 钱权早在读高中的时候就发明了循环净化节水器，并获得国家专利。当时他只是想到家庭用水浪费很多，用过的水，还可以收纳重复使用。再说世界淡水资源本来就匮乏，于是发明了循环净化节水器，普及以后确实能大大节约水资源和家庭用水成本。

循环净化节水器是箱体式，体积比较大，总不能让宇航员还背上一个箱子，跟着跑吧！

根据净化原理，钱权又着手把箱体式改装成管条式，使之能够在太空服的缝隙里面穿过，增重不到3公斤，造价3万元之内，太空服只需供给电源，完全可以兼容。

　 钱前父子仨，在没有资金，没有场地，没有设备仪器的情况下，将多年积蓄全部用于科技研发，产品试制之中。用最简单的土办法有望解决这一尴尬的科学难题，并正在一步步参加中国创新创业大赛，此前就获得多个科技奖项。

咱们理一理：太空便便服就是在不改变太空服现有结构和功能的前提下，加装一套微型排便净化装置。通过排便处理器，直接将尿尿，粑粑液化后，通过微电脑真空抽吸至储便袋，连接循环净化节水器，便液通过RO膜反渗透技术过滤除渣、杀菌消毒，除臭除味五级净化处理后，在头盔嘴唇处装置吸管，吸管连接由营养师配置的高能量高营养食物，通过粉碎搅拌，稀释调剂后直接饮用，补充营养和能量。

水净化率可达70%以上，约30%次饮水可用于清洁屁股及机器自动冲洗，然后又与排出的便便进入循环净化，再次使用。

粑粑通过液化后，几乎没有什么残渣，但长时间会有一些污水、污垢，连接太空服的末端设计了一个微型蒸煮燃烧器，最后将污垢燃烧后向太空排出，一遛烟不见了。

　 如果宇航员带了足够的营养食品和基本饮用水，供氧充足，着太空便便服不仅方便解决太空如厕的问题，也能在太空舱外解决饮水问题。

只要人在太空中不饿死，不因缺氧闷死，太空便便服就不会让人因便便憋死。而且不会因食物，供氧枯绝受到限制，轻松便便则可长期得到保障。

假如宇航员一不小心飞出了太空舱，或到了月球上进行科考，找不到登月车了，也用不着担心。宇航员可以在太空中或月球上悠哉游哉的吃了睡，睡了吃，在特制食品和供氧保障的前提下，坚持多久都沒问题。慢慢的对焦太空飞船和登月车，或与同事远程聊聊天，定好自己的坐标，要他们过来接自己就可以了。

可见，太空便便服的发明，不仅能在航天科技发展上起到重要的作用，也能使太空旅行，太空生活变得更加方便，更加安全，普通人登月也将成为现实。

　 我国早年就出现了三位世界级著名科学家，中国科技泰斗，航天专家、核弹专家、导弹专家：钱学森、钱伟长、钱三强，是毛主席、周总理喊出来的中国科技“三钱"。希望钱前父子仨也能像他们的前辈一样，为中国的科技事业做出更大的贡献。

撰 稿：

刘力宪 殷 蓉

责任编辑：

王 伟 金戈平

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