Як NASA вирішує проблему космічної їжі

Оскільки вчені розробляють меню для потенційного дослідження Марса, виникає кілька проблем.

Поділіться цією історією

Поділіться Усі варіанти обміну для: Як НАСА вирішує проблему космічної їжі

Коли в 1744 році адмірал Джордж Ансон досяг берега Англії, через чотири роки після відплиття, він привіз менше половини 2000 чоловік, з якими він залишився. Більшість його екіпажу померла від цинги, і врешті-решт, навіть ті, хто вижив, були занадто слабкими, щоб викинути тіла за борт. Але за словами дієтолога НАСА Скотта Сміта, Енсону було легко.

Як і інші злощасні експедиції, Ансона спустошив один відсутній поживний елемент: вітамін С. Однак він принаймні подорожував там, де існувала якась їжа. Космонавти у далеких плаваннях майбутньої волі повинні взяти з собою всю власну їжу, і він повинен містити потрібну кількість кожного необхідного їм вітаміну та мінералу. Цинга - це лише початок того, що може піти не так. "Немає жодної поживної речовини, яку ви могли б втратити під час трирічної місії, і це не закінчиться погано", - говорить Сміт. Нестача поживних речовин - лише одна з проблем харчування, з якою стикаються Сміт та його колеги з космічного центру Джонсона в Х'юстоні. Якщо їм це вдасться, вони можуть допомогти людству зробити наш наступний гігантський стрибок - на Марс.

"Немає жодної поживної речовини, яку ви могли б втратити під час трирічної місії, і це не закінчиться погано".

Зараз подаю

Сьогодні астронавти на борту Міжнародної космічної станції харчуються приблизно за восьмиденну їжу. Більшість їхніх страв - це просто додавання води, або вони готові до вживання в пакетиках, таких як військові MRE: підказки з яловичини, равіолі, курячі теріякі. Є також упаковані продукти, які звичайна людина може придбати в магазині, наприклад, мигдаль або загорнуті тістечка. Гарячі та холодні напої поставляються в пакетиках із соломкою, схожими на Capri Sun. Пакети з їжею кріпляться на камбузі за допомогою липучок, щоб вони не відлетіли.

Космонавти іноді скаржаться, каже Сміт. Хоча смак їжі досить схожий на земну, вони кажуть, що їй не вистачає певного хрусту. Але здебільшого вони змушують себе робити і навіть займатися творчістю. Експедиція 18, бортмеханік Сандра Магнус написала на знак похвали коржики, які приїжджають на поїздки з доставкою разом із фруктами та іншими бажаними свіжими продуктами. "Я не можу придумати нічого, що б не було посаджено на корж", - написала вона під час перебування на космічній станції 2008-2009 років. Магнус також розробив складну систему для приготування їжі, використовуючи перероблені поліетиленові пакети як чаші для змішування та обробні дошки, і навіть встиг зварити трохи цибулі та часнику, поклавши їх у поліетиленовий пакет з оливковою олією та залишивши їх у марміті приблизно на чотири годин. І вона не єдина астронавтка, яка поділилася своїми порадами щодо приготування їжі: У 2007 році бортмеханік Суніта Вільямс, яка служила в експедиціях 14, 15, 32 та 33, зламала запіканку з локшини з тунця, змішавши пакет тунця з регідратаційними макаронами та сиром.

На космічну станцію нова їжа надходить із Землі приблизно шість разів на рік. Але НАСА не зацікавлене залишатися на орбіті. Наступний кордон - Марс.

Складання меню для Марса

НАСА давно планувало дослідити Марс людиною, з недавньою метою виселити людей на планету до 2030-х років. Подорож на червону планету в обидва кінці зайняла б два з половиною чи три роки. За оцінками 2012 року, стільки їжі для шести космонавтів може важити близько 12 тонн - і це не враховуючи її упаковки. Замість того, щоб намагатися витягнути все це на космічному кораблі, NASA хоче завантажити судно їжею і відправити його на Марс до того, як астронавти вирушать у дорогу. Це означає, що вчені з харчових продуктів повинні готувати страви, які залишатимуться корисними протягом п’яти років. (Відправлення астронавтів на Марс з балончиком таблеток, що замінюють їжу, заощадило б багато місця, але навіть якби таке існувало, каже Сміт, НАСА не було б цікаво. Коли астронавти самотні і далеко від дому, знайомі продукти допомагають тримати їх заземленими.)

Окрім створення ідеально збалансованого плану харчування з півдесятирічним терміном придатності, дослідники NASA повинні враховувати зникнення поживних речовин. Деякі поживні речовини з часом розпадаються природним шляхом; додатковою проблемою може стати космічне випромінювання - космічні промені та інші види випромінювання, які земна атмосфера зазвичай блокує. Харчування повинно враховувати особливі виклики для тіл космонавтів у космосі, такі як невагомість, скорочення кісток та здавлення очних яблук. І, мабуть, найголовніше, їжа повинна бути досить привабливий що космонавти продовжують ковтати калорії, необхідні їм для підтримки. Якщо вони не їдять достатньо, вони не матимуть енергії чи сил для вирішення проблем, що виникають у космосі.

Як їсти в космічному шоломі

Найперше занепокоєння НАСА полягає в тому, що астронавти отримують достатню кількість калорій. Але майже неможливо їсти в скафандрі, де ви не можете дотягнути руку до обличчя. А космонавтам, які виконують далекі космічні місії, може знадобитися робити кілька космічних виходів на тиждень - набагато більше, ніж це роблять члени екіпажу МКС. На поверхні Марса вони також провели б багато часу, блукаючи у своїх костюмах.

Як годувати того, хто застряг за скляним шоломом на вісім-десять годин? На ранніх місіях човника НАСА збирало фруктовий бар у скафандри для перекусу, але астронавти зазвичай ігнорували це. І вода - це єдиний напій, дозволений всередині костюма в наші дні, з часів нещасного місячного інциденту, пов’язаного з шоломом, повним Тана. ("Тоді це було не смішно", - обіцяє Сміт.)

Дієтологи замислювались про те, щоб в шолом вкласти якийсь порт і просунути соломинку. Але зараз NASA досліджує скафандри, які стикаються безпосередньо з ровером. Астронавти на Марсі можуть відскочити до свого автомобіля та вискочити з костюмів на обід, установка, яку Сміт називає "досить витонченою".

NASA використовує біохімічні дослідження для вирішення інших проблем космонавтів. Астронавти Марк і Скотт Келлі - улюблена пара однояйцевих близнюків НАСА. Зараз Скотт перебуває в середині річного перебування на космічній станції. Поки тіло Скотта пристосовується до життя без гравітації, його близнюк забезпечує найближче до наукового контролю - людину з однаковими генами, яка залишається на Землі. Дослідники проводять дуже докладні дослідження обох чоловіків протягом року Скотта в космосі, вивчаючи їх метаболізм, стан серця, мікробіоми та розумову гостроту. Космонавтам, які не є близнюками, також проводиться перевірка крові та сечі. Дослідники хочуть точно знати, що відбувається в організмі космонавта, і чи можуть харчові виправлення вирішувати загальні фізичні проблеми.

Дослідники хочуть знати, чи харчові виправлення можуть вирішити загальні фізичні проблеми космонавтів.

М'язи і кістки астронавтів стискаються в просторі. Вправи здаються в кращому випадку недосконалим рішенням. Але нещодавні дослідження показали, що в космонавтах, як правило, занадто багато заліза в організмі, а люди з найвищим рівнем заліза втрачають більше кісток - тому зміна дієти може допомогти. Астронавти, які їдять більше риби, навпаки, здаються захищеними від втрати кісткової маси.

Деякі астронавти також відчувають зміни зору, включаючи невелике сплощення очних яблук після тривалих космічних місій. Це може бути пов’язано з тим, як рідини розливаються в мікрогравітації. Нові дослідження Сміта та інших показали, що існує також харчовий фактор. Астронавти, які схильні до проблем із зором, мають генетичну різницю в тому, як їх організм переробляє фолат і вітамін В12. Це означає, що проблема може бути вирішена з точки зору харчування, хоча для її пошуку знадобляться додаткові дослідження.

Після того, як вчені з’ясують правильний баланс поживних речовин для продуктів харчування космонавтів, їм все одно доведеться змусити ці поживні речовини тривати п’ять років. Вітамін С, з одного боку, легко розщеплюється в продуктах. Коли дослідники NASA залишили деякі продукти харчування для космонавтів (включаючи пудинг із хліба та "морквяні монети") на зберігання лише один рік, продукти втратили вітамін А та вітамін С, а також фолієву кислоту та тіамін. Дослідження різних технологій переробки харчових продуктів показало, що ніщо не робило кисло-солодкої свинини протягом п’яти років - або будь-якої іншої їжі, що стосується цього - хоча сублімаційна сушка мала потенціал.

NASA не хоче використовувати таблетки, щоб замінити відсутні вітаміни. Наше тіло не завжди однаково поводиться з поживними речовинами, коли вони надходять у формі таблеток, і одне, і астронавти, які приймають добавки, можуть відчувати менше потреби їсти свою справжню їжу. Крім того, занадто велика кількість поживної речовини може становити стільки ж проблем, скільки занадто мало. Єдиною добавкою, яку НАСА дає екіпажам, є вітамін D, оскільки астронавти не отримують достатньо сонячного світла, щоб виробляти вітамін звичайним способом.

Фото: люб'язно надано NASA

Фермери-космонавти

Вирощування врожаю на космічному кораблі - і навіть на поверхні іншої планети - міг вирішити одразу кілька цих проблем. Космонавтам не потрібно було б тягати з собою стільки їжі. Вони мали б свіжі продукти, багаті вітамінами. І вони могли змішати своє меню з тією текстурою, якої їм не вистачає.

Цього серпня астронавти на космічній станції скуштували перші в історії укуси врожаю, вирощеного в космосі. Це був червоний салат ромен, пророслий з подушок під пурпуровими вогнями. (Перший урожай було відправлено назад на Землю, щоб переконатися, що його можна їсти безпечно.) У відео астронавт К’єлл Ліндгрен використовує ножиці, щоб порізати листя салату, поки двоє членів екіпажу качають поблизу. Зануривши салат в олію та оцет, троє чоловіків «підсмажують», набиваючи листя, а потім кусають. "Це круто!" - каже Ліндгрен.

Харчові вчені НАСА дослідження інших культур, які можна вирощувати в польоті, включаючи карликові помідори та перець, і навіть карликові сливи. На Марсі астронавти можуть вирощувати не просто фрукти та овочі, а основні культури, такі як пшениця. Дослідники вивчать, які культури можуть стати добрими кандидатами та які інструменти потрібні астронавтам, щоб вирощувати та збирати їх на поверхні - планетарна версія подушки салату. Але перетворення космонавтів на фермерів додає нових ускладнень. Наприклад, є час та обладнання, необхідні для переробки пшениці на хліб, і ризик руйнівного неврожаю.

Найбільше питання для вчених з питань харчових продуктів полягає в тому, щоб астронавти їли достатньо.

Сміт каже, що доморощені культури, ймовірно, почнуться як незначна добавка до їжі космонавтів, а потім поступово стануть більшим відсотком їх раціону. Самоокупні марсіанські ферми знаходяться в далекому майбутньому.

Дивлячись і пахнучи вперед

Однак найбільше питання для вчених з питань харчових продуктів полягає в тому, щоб астронавти їли достатньо. Як може сота торбинка кисло-солодкої свинини звернутися до втомленого, підкресленого землянина?

Ось чому вчені NASA заглиблюючись у психологію поряд з біохімією. Наприклад, вони вивчають, як змінюються органи нюху та смаку в мікрогравітації та ізоляції. В одному з досліджень дослідники постачають на космічну станцію зручну їжу та святкові ласощі, а космонавти заповнюють анкети про настрій до і після їжі. Екіпаж також оцінить одиночне та спільне харчування, а також досвід "приготування" їжі самостійно. NASA вважає, що в довгострокових експедиціях хороша їжа та приємні страви будуть мати вирішальне значення для підтримки морального духу. Психологічний аспект цих кавових мішків та морквяних монет так само важливий, як їх вміст вітамінів та мінералів. NASA не хоче, щоб його астронавти покидали околиці Землі, поки не знають, що там є обидва компоненти.

"Зрештою, нас не турбують м'язові клітини", - говорить Сміт. "Ми стурбовані людським".