太空食品发展史 宇航员吃出多少花样

新浪
2018-10-22

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新浪2018-10-22

对于生活在地球上的我们来说,吃饭、喝水是一件再平常不过的事了,但在失重环境下的太空生活,航天员连简简单单的吃饭都会变成了一个巨大挑战。

那么,在太空中能吃饭吗?能吃正常的饭吗?会不会是我们普通人想象不到的“黑暗料理”呢

首先,航天员在航天飞行活动中单纯的进食行为,对他们来说都是一个不小的考验。在失重条件下,一杯盛满水的杯子朝下朝上放都一样,杯子里的水不会自动飘浮或洒落出来,如果放在桌子上,杯子会连同水一起飞起来。所以说,航天员在地面上原有的吃饭、喝水习惯到了太空就完全不能适用了。

太空中怎么吃?吃什么?

人在太空中到底怎么样吃东西呢?1962年美国第一个进入太空的航天员约翰·格伦非常担心这个问题。结果他到了太空后发现,他能够和在地球上一样品尝带去的食物,事实上,重力并不会影响到食物的吞咽,因为食管内自动收缩和扩张的肌肉能够把食物引到胃里去,而并非要借助重力的作用。

人类终于松了一口气,能吃,就能活下去啊!那么,在太空中吃的食品跟地球上的能一样吗?

正如大部分读者所料,航天员的营养需求、食品制备、供给和他们的进食方式等都有一定的特殊性,与地面生活时的饮食有着很大的不同。

航天员在太空中吃的航天食品要根据其生活所处的特殊环境,结合航天人员在太空的口味和消化吸收能力,以及特殊进食方式而研制。航天食品从本质上讲与地面普通食品是一样的,都是为人体提供能量和营养。但为了节省飞船的空间和发射时的有效载荷,航天员携带的航天食品应尽可能重量轻、体积小。如营养好的干化饼干和干化香肠,吃时用水泡一下,即可恢复到与新鲜食品相近的味道。

航天食品除了要能经受住航天特殊环境因素的影响,如冲击、振动、加速度等的考验而不失效外,还必须针对航天员在失重条件下生理改变的指数对膳食的营养素作适当调整。有时为了飞行的需要还要限制或增加某些食物,如飞行前要限制食物中的钠和水以及纤维成分,以减少飞行初期航天员的大、小便次数;如肌肉萎缩就要求食品必须提供充足的优质蛋白质;骨质丢失则要求食品提供充足的钙以及适宜的钙磷比例和维生素等。

为了方便航天员在太空失重条件下进食,防止食物在飞船舱内四处漂浮,各种食物、零件、用具等都是固定好了的。航天员从食品柜里拿出食品后,要把装食品的复合塑料膜袋剪开一个小口,把叉子和筷子伸进口袋里叉着往嘴里送。

为了防止食品碎屑到处飘飞,影响航天员或设备的正常工作,这种食品往往都用小包装,制成与嘴大小相近的方块、长方块或小球状的“一口吃”食品,吃时不必再切开。如果航天员要喝水,吃汤、羹、汁、果酱时,直接从塑料口袋或牙膏状的软铝管里,一点一点往嘴里挤就可以了。

那么,读者们对于航天员在天上具体吃什么一定很好奇,让我们来一探究竟吧。

太空旅行中“吃”的历史

前苏联的“牙膏”状航天食品(图片来源:百度百科) 前苏联的“牙膏”状航天食品(图片来源:百度百科)

早期前苏联和美国的航天飞行中,航天员采取嘴对嘴的进食方式,就是将经过特殊加工的液体或半固体的食品装在类似牙膏管的容器内,进食时通过一根导管将食品直接挤入口内() 早期前苏联和美国的航天飞行中,航天员采取嘴对嘴的进食方式,就是将经过特殊加工的液体或半固体的食品装在类似牙膏管的容器内,进食时通过一根导管将食品直接挤入口内()

 波罗号飞船上的航天食品(图片来源:http://bucketfountain.com/2008/03/page/2/) 波罗号飞船上的航天食品(图片来源:http://bucketfountain.com/2008/03/page/2/)

20世纪60年代初,前苏联和美国的航天员都是食用铝管包装的肉糜、果酱类膏糊状食物。那个时候的太空食品有三种:一种是糊状食品,例如牛肉浆、苹果浆、菜泥和肉菜混合泥等,吃时像挤牙膏似地将它们挤压到口中;一种是“一口吃”食品,就是将食物压成一小块,一口可以吃一块;还有一种是复水食品,它是一些冷冻干燥的食品,加水软化就可以吃。

再具体一点,太空食品包括:俄国炒牛肉(肉类等切丝后加蘑菇和酸奶油炒的,被称作斯德洛格诺夫式烹调)、核仁巧克力饼、麦片、炖鸡肉、炒鸡蛋、菠萝、格兰诺拉燕麦卷、意大利通心面条和奶酪、巧克力布丁等。这些食品的特点就是:水分含量高,营养价值高,重量和体积小;在低重力(微重力)环境中不会随意地飘来飘去。太空食品都是首先在地球上进行加工,使用特殊的包装和储藏方式,然后再运到太空船上,供航天员食用。到了1965年,航天员才有了更多的选择,包括像鸡尾酒、土耳其布丁、奶油鸡汤等食物。

20世纪70年代,由于航天员的意见很大,因此不得不对太空食品进行改进。这时期对航天食品的包装要求:保证在失重情况下使用;重量轻体积小。一般有罐装(铝罐或双金属罐)、盒装(复水食品盒——指加水复原后食用的食品盒)和袋装(复水饮料袋、蒸煮袋、铝塑复合袋等)。美国航天飞机上的航天员可吃到新鲜的蔬菜、水果和加热后的鲜汤等食品。“阿波罗”10号以后的食品有了很大的改进,主要是改进了食品的包装并增加了食品的花样,食用方式也改为用勺子吃。

美国航天飞机使用的复水盒采用硅橡胶隔膜来防止加水后漏水,使加水操作更为方便可靠。前苏联使用的复水食品包装是软塑料袋,加工比较简单。美国航天飞机还使用复水软料袋,它的加水原理与复水食品盒相同。

此外飞船中的食品水准有了进一步的提高:在28~84天的飞行时间里,航天员采用7天的标准食谱,食品包装采用了整盖易拉式铝罐包装,安装了豪华的机载保温装置和食品加热装置,可以对食物进行加水和加温;实验室中建立了微型的“太空厨房”,厨房中有食品贮存设备、食品制造设备和航天员进餐设备。

20世纪80年代后,航天员吃的几乎和地面上一样丰富,已经达到了使航天员“满意”的水平。航天飞机中安装了更为先进的“太空厨房”。航天员在飞行中按照菜单进餐,菜单上的食品保证一周内不重复,航天员可以根据自己的爱好点菜。此外,每天还有点心和零食,美国国家航天局为航天员设计了74种不同的食物和20种饮料,确保了太空食品的多样性。

在失重环境中,由于体液上涌,鼻腔充血,导致味觉神经钝化,唾液分泌发生变化。美籍华人王骏太空飞行时,为了使他有好胃口,他太太特意做了他平时爱吃的“王太太炒羊肉”。

航天飞机上放在托盘上的食物(图片来源:维基百科) 航天飞机上放在托盘上的食物(图片来源:维基百科)

太空食品之一的复水菜是典型的太空食品,现在已应用到日常生活中,典型的例子就是方便面的脱水蔬菜包。在加工时,蔬菜要经过烫熟、调味、干燥、装盒等程序。食用时,只需要加入一定的水。菜叶一旦变湿,就会“还原”成餐桌上的熟菜,而且色香味样样俱全,完全可以与普通餐桌的菜肴媲美。为了能让航天员在太空也吃上水果,航天食品的研究员们特制了“冻干水果”。在水分脱掉的情况下,仍然保持水果的风味,种类包括菠萝、猕猴桃、哈密瓜、草莓等等。

目前,冻干水果在市场上也可以买到,比如冻榴莲干,冻干后的香蕉、葡萄、苹果,从理论上来说,几乎所有含水的食品都可以进行冻干。但对某些糖分含量或胶质含量过高的食品,以及共晶点温度过低的食品来说,冻干会相对困难。比起经过其他技术处理后的水果,冻干水果的营养可以说是最接近新鲜水果的营养。

2006年,在航天飞机上针对太空食品首次提出了环保和绿色概念。太空食品不仅可以在太空中加工制作,甚至一些绿色蔬菜也可以在太空船的“厨房”里进行培育和加工。一些著名的酒店和厨师,可以将自己的拿手菜和招牌菜送到太空,宇航员可以在太空船上摆宴会。现在的航天食物和太空进食方式与地面上差不多,只不过由于失重,航天员用嘴去吃浮在空中的东西,双手可以去干别的。而且为了不让食物产生碎屑,食物都略带黏性,可以粘在盘子中。

对于短期和中期飞行,主要采用携带式食品,将食品在地面上制备好带到天上去,携带式航天食品按其在飞行任务中的用途,可分为食谱食品、储备食品和救生食品;按食品加工类型、使用方法和具体用途可分为复水饮料、热稳定食品、干燥食品、压缩干燥食品、中水分食品、调味品和自然型食品。除压缩干燥食品用于救生食品外,其余食品均属食谱食品。航天食品中还包括部分保健食品。

未来N年的太空旅途怎么吃出花样?

对于长期载人飞行,特别是对于将来的火星探险和在月球上的长期居住,航天员吃的食品就更加重要了。地球上数百年的经验表明,适宜的饮食对科学探索非常关键,在航海时代,数以百万计的水手因为在航海任务期间缺乏维生素C而死亡。地球和火星之间的任何旅行都将是漫长的。两颗行星之间的平均距离约为2.25亿公里,约相当于地球周长的5625倍。地求—火星往返加上在火星停留20个月可能要花3年,长期航天飞行不可避免的需要解决食品的生物再生技术,以减少食品的携带量和补给量。

目前,美、俄各国正在加紧研究食品的生物再生技术。美国国家航天局艾姆斯研究中心为航天飞机研制了一种“色拉机”,它可为航天员提供莴苣、黄瓜、胡萝卜等新鲜蔬菜色拉;美、俄各国也在加紧研究在空间种植小麦、花生、大豆等粮食作物,实现通过生物技术将航天员的代谢废物转变成食物的过程。美国天空实验室上的第二批乘员洛马斯等人在航天飞行时带去了一些辛辣的调味品,希望借它来增加食欲。当他们在航天飞机中食用这些辛辣的调味品时,觉得失去了原来的味道,大家觉得很奇怪。事后证明,这是人在宇宙中味觉失灵的缘故。

看来老干妈想拓展太空业务比较困难了……

那么,航天员在飞往火星和其他行星的长途太空旅行中应该吃什么呢?美国国家科学院、工程院和医学院评估了NASA关于太空飞行带来的健康风险,让问题更加复杂的是,与航天员在国际空间站的经历不同,到达火星等更遥远地方的探索任务会让他们暴露在极为不同的辐射水平和受其他因素影响的环境,在长距离太空飞行过程中,航天员的身体可能会发生尚未完全了解的改变,因为实际上我们目前对长期处于太空中的人几乎还没什么观察结果。

国际空间站航天员目前使用的航天食品。图片来源:NASA 国际空间站航天员目前使用的航天食品。图片来源:NASA

为航天员长距离飞行提供稳定和美味兼具的食物存在着很大挑战。目前,NASA研发出能够持续储存两年左右的食物,然而,飞往火星的任务将需要5年的保质期。尽管NASA到目前为止设计的食品在延长储存期之后仍可以安全食用,但如果它们流失了关键的营养或是航天员觉得难吃,就会导致他们表现下降、生病,甚至是死亡。

看来,开发新的高科技宇宙黑暗料理还任重道远,感兴趣的读者们,也许你们未来可以设计出星际航行的美味食物哦!

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