要开展火星载人任务 首先要解决宇航员用餐问题

新浪科技
2018-03-28

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新浪科技2018-03-28

墨西哥玉米薄饼
自从1985年第一次登上航天任务菜单以来,墨西哥玉米薄饼就一直是太空餐的“常备菜”。

3月28日消息,据国外媒体报道,在太空中,墨西哥玉米饼是一种宇航员梦寐以求的食物。在国际空间站生活过的宇航员们曾在他们的匿名日志中反复提起这种食物。

“我们拍过一段打开包装袋、享用玉米饼的视频。它们简直太好吃了,可能是我吃过最棒的墨西哥玉米饼。”一名国际空间站上的宇航员发现了一包被藏起来的玉米薄饼后这样写道,“我听说每个食品包裹里都藏着一些玉米薄饼,我们大概每周能发现一两包,但我一天就想吃两包。”另一名宇航员写道。

这倒不仅是因为墨西哥玉米薄饼特别合宇航员的胃口(可以在上面抹各种馅料,并且不那么易碎,不容易对精密仪器造成威胁),还因为在真空环境中,每一餐都十分关键。“一旦人们正常的满足感无法得到满足,食物就显得尤为重要。” NASA宇航员生活质量咨询顾问杰克·斯塔斯特(Jack Stuster)指出。

2017年感恩节,国际空间站上的NASA宇航员享用了一顿含有火鸡、土豆泥、玉米面包和蔓越莓苹果酱的大餐。
2017年感恩节,国际空间站上的NASA宇航员享用了一顿含有火鸡、土豆泥、玉米面包和蔓越莓苹果酱的大餐。

先抛开玉米片不谈,在国际空间站上,满足宇航员的三餐需求其实并不困难。地球每年几次向国际空间站输送物资,因此宇航员可以申请送去一些额外的物品。不同国籍的宇航员还会彼此交换、丰富食物品种。但目前的国际空间站只能支持最长12个月的航天任务。假如要开展为时三年的火星任务,事情就不这么简单了。

“这些任务的载货重量和体积都十分有限。”NASA约翰逊航天中心食品技术科学家格蕾丝·道格拉斯(Grace Douglas)指出。这意味着火星任务没有足够的空间携带多余的食品,前往火星的宇航员一路上只能吃标准菜单上的食物。

道格拉斯的首要任务是,将食物腐坏或宇航员食物中毒的风险最小化。由于此类任务参与者人数很少,只要一名宇航员无法工作,就会危及整项任务。而如果疾病在航天飞船的密闭环境中流传开来,对任务造成的后果更将不堪设想。

为降低这一风险,通心粉、奶酪或意面都需要经过冷冻干燥处理。宇航员食用前需加入热水。其它不需要冷冻干燥处理的食物则需接受“热稳定”处理,杀死其中潜藏的细菌。目前对食物进行热稳定处理的方式是,将食物包装好,置于消毒柜中,用蒸汽加热到100摄氏度以上,并持续加热20分钟。

图为宇航员向经过冻干处理的食物中添加热水。
图为宇航员向经过冻干处理的食物中添加热水。

这对火星任务所需的食物可能还不够。“正常情况下,没有哪种食物能存放五年时间,但要开展火星任务,食物保质期必须能达到五年。”道格拉斯表示。此外还有一个问题:这么早就把食物做熟,几年后食用的时候,不仅营养价值大大下降,口感也大打折扣。为在卫生、营养和口感之间达到平衡,道格拉斯正在测试不同的防湿、防氧包装,同时还对热稳定处理方法做出微调。

维持食物中的高维生素含量也是一大挑战。即使是在冷冻食品中,维生素也会缓慢氧化。在深空环境中,如果膳食不均衡,宇航员很容易缺乏关键维生素。维生素药片也无法有效解决问题,因为它们也会氧化,并且宇航员不太可能忘了吃饭、但很可能会忘记吃药。“要开展为期三年的航天任务,最好各种食品中都含有大量维生素。”道格拉斯说道。

此外,食物提供的卡路里也是一大考虑重点。由于宇航员的骨骼在国际空间站的微重力条件下不再起到支撑身体的作用,宇航员在此期间很容易出现骨流失和肌肉萎缩现象。为避免这一问题,每名宇航员每天需要在国际空间站的跑步机、动感单车或举重机上锻炼两小时。但为支持这样的高强度运动,宇航员的饮食需要富含卡路里。

对道格拉斯来说,这意味着需要在菜单中加入多种多样美味而常见的食物,宇航员就算常吃也不会食不知味。代餐奶昔也许可以满足宇航员对热量和维他命的需求,但无法保证宇航员真的愿意吃它们。不爱吃国际空间站上食物的宇航员往往会变瘦,因为吃得不够多。“同样的早餐,我们会连着吃五天。我们总是吃同几样东西,其它东西则不太喜欢。这两个问题是我们躲不过去的,只能将就着。”一名宇航员在日志中写道。

斯塔斯特表示,准备合适的食物是保证火星任务成功的关键之一。当宇航员远离地球千万里之遥时,一份熟悉的菜单就如同他们与地球之间的纽带。为了解人们在火星任务中会遇到哪些问题,斯塔斯特研究了地球上极端与世隔绝环境中人们的生活情况。例如,在执行南极科考任务时,人们用餐的时间似乎比在家中要长,也许正是因为这是他们在一片与世隔绝的地带中、为数不多的属于正常生活的时刻。

“探险文学中经常有人们在这种环境中崩溃的情节。”斯塔斯特指出。火星任务中只有四到六名宇航员,他们需要在极端狭小的空间中度过三年,期间还没有休假时间,因此崩溃的可能性尤其大。“你对同伴们已经极为了解,他们讲的每个笑话你都听过,他们的每个坏习惯你都知道。”他说道,“你也没兴趣再往窗外看了,反正窗外都是一片漆黑。”

宇航员进餐时,要用维克牢尼龙搭扣将食物包装袋固定在餐桌上。由于墨西哥玉米饼不易产生碎屑,可以做成卷饼食用。
宇航员进餐时,要用维克牢尼龙搭扣将食物包装袋固定在餐桌上。由于墨西哥玉米饼不易产生碎屑,可以做成卷饼食用。

但在国际空间站的狭小空间中,吃饭时间是宇航员难得能在一起谈天说地的时刻。“目前为止,我们三个每天一起吃一顿饭,开启轻松的聊天模式,谈谈一天的见闻,开开玩笑等等。等其他宇航员来了,我们再看看情况如何。”一名宇航员在日志中写道。还有其他NASA宇航员在日志中表示,自己很喜欢俄罗斯宇航员带来的食物。

虽然NASA正在实验能让宇航员在航天飞船上栽种植物的再生食物系统,但道格拉斯认为,宇航员不可能依赖在火星上自己种的食物为生。初期火星任务将以探索为主,因此宇航员不应浪费时间在种庄稼上。就像马特·达蒙扮演的角色在《火星救援》中的经历一样,如果寄希望于在火星上种土豆,最后情况很可能不如人意。“要是你赖以为生的庄稼没长出来,后果可能会很严重。”道格拉斯表示。

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