напредък

Типично хранене в космоса през осемдесетте. Снимка: NASA (UC Science Today)

Когато повечето от нас мислят за космическа храна, това, което ми идва на ум, вероятно са онези сребърни пакетчета лиофилизиран сладолед, които намирате в магазините за подаръци в научния център. Изненадващо, лиофилизираният сух сладолед стигна до космоса само веднъж, при мисията Apollo 7 през 1968 г. [1]. Въпреки че едно време това може да наподобява това, което астронавтите всъщност са яли в космоса, развитието на космическата храна е напреднало светлинни години оттогава (игра на думи).

Хранителни кубчета и тръби от ранния проект на Меркурий (1953-63). Снимка: НАСА (nasa.gov)

Първоначално космическите полети продължиха само минути и не бяха достатъчно дълги, за да наложат консумация на храна. Въпреки това, тъй като продължителността на полета започна да се увеличава, учените започнаха да разработват закуски за консумация по време на полет. По време на проекта "Меркурий" на НАСА (1958-63) астронавтите започнаха да тестват каква е физиологията на храненето или как функционират дъвченето, пиенето и преглъщането в космоса. Храната беше до голяма степен непривлекателна, състояща се главно от дехидратирани кубчета твърда храна и полутечни смеси в алуминиеви тръби. Технологията се подобри, когато беше въведено лиофилно сушене по време на проект Gemini (1961-66). Сушенето чрез замразяване дава по-добър вкус, цвят и текстура, както и поддържа целостта на формата на храната. За да се рехидратира храната, бяха използвани водни пистолети за инжектиране на вода в лиофилизирани пакети [2].

Процесът на лиофилно сушене се възползва от химическия принцип, наречен „сублимация“, фазовото изместване от твърдо вещество към газ, заобикаляйки течния етап; както е показано на диаграмата по-долу, това се постига чрез специфични диапазони на налягане и температура, в зависимост от веществото [3]. Разработчиците на космически храни използват този принцип, за да превърнат водата в лиофилизирани храни в пара [2]. Процесът на лиофилно сушене протича на три етапа: замразяване, първично сушене и вторично сушене. В етапа на замръзване продуктът се охлажда до евтектичната си точка или най-ниската температура, при която твърдата и течната фаза могат да съществуват едновременно. Във фазата на първично сушене налягането се понижава и се подава точно толкова топлина, че да предизвика сублимация. Вторичната фаза на сушене премахва всички незамръзнали водни молекули [3].

Диаграма на поведението на водната фаза. Снимка: Сохам Шукла (IJPSR)

С прилагането на лиофилно сушене, развитието на космическата храна бързо напредва. Топлата вода за рехидратация и подобреното опаковане едновременно изключително подобри вкуса и ефективността на ястията по време на проект Apollo (1969-72). Менютата продължават да растат и удобства като затоплящи храни и маси за хранене допълнително подобряват гастрономическото изживяване при полети по време на програмите Skylab и Space Shuttle (1973-79, 1981-2011) [2]. Днес по-голямата част от това, което ядат астронавтите, много прилича на това, което ядем тук на Земята. Храната и напитките обикновено са на прах или лиофилизирани, което просто изисква добавяне на вода. Термостабилизацията е друга често срещана техника, която води до получаване на храни или напитки в торбички. Преди всяка мисия астронавтите присъстват на „дегустация“, където избират своите ястия и създават свое персонализирано меню [1].

Съществуват определени предизвикателства, които възникват в космоса, които трябва да се преодолеят в космическата храна. Храната трябва да бъде компактна и лека, тъй като в момента струва колосалните 10 000 долара за килограм, за да се изпрати храна в космоса [4]. Опаковката трябва ефективно да доставя храна, без риск от разлив. Бездомните трохи или течности могат да плуват в оборудването и да причинят огромни щети или да бъдат вдишани от астронавти [2]. Храненето и консервирането също са ключови фактори, тъй като храната трябва да може да се съхранява за дълги периоди от време, като същевременно се запазва хранителната стойност. Диаграмата по-долу показва колко бързо броят на приемливите термостабилизирани храни намалява в рамките на 5 години. Бяха анализирани всички видове термостабилизирани хранителни продукти, включително зеленчуци, нишестета, плодове, десерти и меса. Нивото на приемливост се определя чрез аромат, както и анализ на химични реакции, открити чрез отчитане на колориметъра. Някои продукти запазват приемливост за по-дълъг период от други. Например, месото е било приемливо за 3 години или повече, докато някои зеленчуци са продължили само 1 година.

При продължителни полети хранителната стойност на храните се губи поради окисляването на витамини и мастни киселини при продължително съхранение и излагане на радиация [5]. Това е особено притеснително при продължителни мисии, при които костната плътност и зрението могат да бъдат негативно повлияни, ако диетата не съдържа подходящи количества витамин D и фолиева киселина [6].

„Срок на годност“ на термостабилизираните космически храни. Снимка: Cooper, Douglas и Perchonok (Journal of Food Science)

Друга проблемна област включва астронавтите да се хранят. В космоса вкусовите рецептори реагират по различен начин и вкусовете са приглушени и по-меки, почти като когато сте настинка и не можете да опитате толкова ярко [7]. В ранните мисии, когато космическата храна е била в зародиш, астронавтите често са губили желанието си да ядат, тъй като храната е била скучна и трудна за приготвяне. Много от тях в крайна сметка загубиха телесно тегло, което от своя страна се отрази на представянето на екипажа и общия успех на мисиите [8]. Също така много важно е, че качествената храна е свързана с благосъстоянието на астронавтите. Справянето с носталгията, взискателните физически мисии и непознатата обстановка влошават психичното здраве на екипажа. Предоставянето на вкусни и познати храни може да подобри качеството на живот на борда [6].

Космически „чийзбургер“. Снимка: Terry Virts (Serious Eats)

Следващата стъпка за космическата храна? Марс. Понастоящем учените по храните работят, за да открият как да хранят астронавтите на мисия, която ще има минимална продължителност 2,5 години (6 месеца до Марс, 18-месечна повърхностна мисия и 6-месечно пътуване обратно на Земята). Това вероятно ще изисква част от храната да се отглежда по време на повърхностната мисия [9]. През август 2015 г. първата по рода си култура, отглеждана в космоса, червена салата, беше готова за дегустация! Марулята е отгледана в системата за растеж VEGGIE на Международната космическа станция, система, съставена от вкоренени „възглавници“ и LED светлина като слънчева заместител [10]. Ще можем ли в крайна сметка да отглеждаме храни и да развиваме безопасна и функционална хранителна система на повърхността на Марс? С компании като NASA и Elon Musk’s SpaceX, които гледат на Марс като на следващото място за човешки туризъм и евентуална колонизация [4], отглеждането на храна в космоса безспорно ще се превърне в изискване в бъдеще.

Червена маруля от ромен, отглеждана в Международната космическа станция. Снимка: НАСА (nasa.gov)

Цитирана литература

  1. Билок, Дж. „Тъмната страна на лъжицата: какво ядат астронавтите в космоса.“ Сериозни ястия. Serious Eats, 18 юни 2015 г. Web. 19 януари 2016 г.
  2. Casaburri, A.A., Gardner, C.A. „Космическа храна и хранене.“ Ръководство за педагога. НАСА. Вашингтон, D.C. 1999. Печат.
  3. Шукла, С. Процес на сушене чрез замразяване: Преглед. Международно списание за фармацевтични науки и изследвания, 2011; 12: 3061-68.
  4. Евънс, Дж. Космическо земеделие. C&I Земеделие, 2015; 10: 20-23.
  5. Zwart, S.R., Kloeris, V.L., Perchonok, M., Braby, L., Smith, S.M. Оценка на хранителната стабилност в храните от космическата хранителна система след дълготраен космически полет на МКС. Journal of Food Science, 2009; 74: 209-17.
  6. Мартин, Б. „Разопаковайте храна от астронавтската космическа храна.“ Списание Smithsonian юни 2013 г .: Печат.
  7. „Вкус в космоса.“ НАСА. НАСА, 6 февруари 2015 г. Web. 15 февруари 2016 г.
  8. Cooper, M.m Douglas, G., Perchonok, M. Разработване на хранителната система на НАСА за продължителни мисии. Journal of Food Science, 2011; 76: 40-8.
  9. Lane, H.W., Bourland, C., Barrett, A., Heer, M., Smith, S.M. Ролята на хранителните изследвания в успеха на човешкия космически полет. Напредък в храненето, 2013; 4: 521-23.
  10. „Хранене, готово за консумация: Членове на екипажа на експедиция 44, проба листни зелени, отгледани на космическа станция.“ НАСА. НАСА, 7 август 2015 г. Web. 5 февруари 2016 г.

За автора: Аштън Юн получи B.S. по наука за околната среда в UCLA и в момента следва висше образование по наука за храните. Любимото й занимание е експериментирането в кухнята с нови рецепти и техники за готвене.