Питание или еда для космонавтов

Еда для космонавтов и их рацион были проблемой с самого начала развития космонавтики. Не было никакого предыдущего опыта; никто не знал, может ли космонавт есть твердую пищу или жидкости в невесомости или какова пища в космосе на вкус. Поскольку первые космические полеты длились всего несколько десятков минут, не было большой необходимости решать вопрос с едой на  борту.

Но в августе 1961-года Герман Титов провел в космосе уже 25 часов, а в августе 1962 года Андриян Николаев  уже 4 суток.

Первая еда для космонавтов была, мягко говоря, неаппетитной. Большинство из продуктов были полужидкими, которые выжимались из трубок и всасывались через соломинки. Были также кубики размером с укус сжатые и обезвоженные, которые были регидрированы слюной во рту членов экипажа.  Как правильно есть пищу в космосе уже не подходит.еда для космонавтов

Еда для космонавтов была высушена замораживанием. Это означает, что она была приготовлена, заморожена и затем помещена в вакуумную камеру, чтобы удалить воду. Сублимационная сушка сохранила пищу для полета без ущерба для вкуса. Для регидратации пищи космонавты просто впрыскивали воду в пакет с помощью водяного пистолета.

Для американской программы “Аполлон” – первой высадки людей на Луну-НАСА обеспечило своих астронавтов уже горячей водой, что облегчило процесс регидратации пищи. Астронавты “Аполлона” также первыми обзавелись посудой, и им больше не приходилось втискивать еду в рот.

Экипаж “Аполлона” обедал квадратами бекона, кукурузными хлопьями, бутербродами с говядиной, шоколадным пудингом и салатом из тунца. Когда “Аполлон-8” кружил вокруг Луны в канун Рождества 1968 года, экипаж даже пировал с фруктовым пирогом.

К началу 1980-х годов и запуску первого космического челнока еда выглядела почти идентично тому, что космонавты ели на Земле. Они разработали свои собственные семидневные меню, выбранные из  различных продуктов и  напитков. Это было функциональное питание.

Виды космического питания

Существует несколько классификаций продуктов питания, которые отправляются в космос.

Регидратируемые  продукты

Пищевые продукты, которые были обезвожены с помощью различных технологий (таких как сушка с нагревом, осмотическая и сублимационная сушка) и разрешены для регидратации в горячей воде до потребления, являются регидратируемыми продуктами. Снижение содержания воды снижает способность микроорганизмов к процветанию.

Одним из способов сохранения веса во время запуска является удаление воды из некоторых продуктов питания. Во время полета вода, генерируемая топливными элементами космического аппарата, добавляется обратно в пищу непосредственно перед ее употреблением.

Продукты, упакованные в регидратируемые контейнеры, включают супы, такие как куриный и грибной, запеканки, такие как макароны и сыр, курица и рис, закуски, и продукты для завтрака, такие как омлет и хлопья. Хлопья для завтрака готовятся путем упаковки хлопьев в регидратируемую упаковку с обезжиренным сухим молоком и сахаром, если это необходимо. Вода добавляется в пакет непосредственно перед употреблением. Пищевой пакет изготовлен из гибкого материала, чтобы помочь в сжатии мусора.

Термостабилизированные продукты

Термостабилизированные продукты подвергаются тепловой обработке для уничтожения вредных микроорганизмов и ферментов. Отдельные порции термостабилизированных продуктов изготавливаются в алюминиевых или биметаллических банках, пластиковых стаканчиках или гибких мешочках. Большинство фруктов и рыбы, таких как тунец и лосось, термостабилизированы в банках. Пудинги упаковываются в пластиковые стаканчики. Большинство блюд упаковано в гибкие пакеты. Сюда входят такие продукты, как говядина с помидорами и баклажанами, курица и ветчина. Еда съедается непосредственно из контейнеров  обычными столовыми приборами.

Облученная пища для космонавтов

Говяжий стейк – единственный облученный продукт, который в настоящее время используется как еда для космонавтов. Стейки готовят, упаковывают в гибкие пакеты из ламинированной фольги и стерилизуют под воздействием ионизирующего излучения, чтобы они были стабильными при температуре окружающей среды.

Натуральная форма продуктов

Такие продукты, как орехи,  печенье классифицируются как натуральные продукты. Они готовы к употреблению, упакованы в гибкие пакеты и не требуют дальнейшей обработки для потребления в полете. Они естественной формы и упакованы в  гибких пакетах которые открываются  с помощью ножниц.

Приправы

Приправы включают коммерчески упакованные индивидуальные пакеты кетчупа, горчицы, майонеза и острого перцового соуса. Бутылки капельницы с полиэтилена содержат жидкий перец и жидкую соль. Перец суспендируют в масле, а соль растворяют в воде.

Лепешки

Мучные лепешки – любимый хлеб космонавтов. Лепешки обеспечивают легкое и приемлемое решение проблемы обработки хлебных крошек при микрогравитации и используются в большинстве миссий. Однако плесень – это проблема особенно с более длинными миссиями на орбитальном аппарате, который не имеет охлаждения.

Стабильная тортилья была разработана для использования с увеличенной длительностью полета. Тортильи стабилизированы комбинацией модифицированной упаковки, рН кислотности и активности воды. Рост плесени заблокирован путем извлечения кислорода из пакета. Это достигается путем упаковки в высокобарьерный контейнер в атмосфере азота с поглотителем кислорода. Активность воды снижается до менее 0,90 в конечном продукте при приготовлении теста. Это снижение активности воды, наряду с более низким рН, ингибирует рост патогенных бактерий.

Напитки

Напитки подаются в порошкообразном виде и включают кофе, чай, яблочный сидр, апельсиновый сок и лимонад. Упаковка для напитков изготовлена из фольги для обеспечения максимальных барьерных свойств в течение более длительного срока хранения продукта.

Продукты с промежуточной влажностью

Сушеные персики, груши и абрикосы, сушеная говядина являются примерами этого типа продуктов питания. Они упакованы в гибкие мешочки.

Замороженно-высушенная еда

Замороженно-высушенные продукты, такие как фрукты могут быть съедены без добавления горячей или холодной воды перед потреблением. Продукты индивидуально упакованы и уложены для удобства обращения в условиях гравитации. Вся пища предварительно приготовлена или обработана, поэтому она не требует охлаждения и либо готова к употреблению, либо может быть приготовлена просто путем добавления воды. Исключение составляют только свежие фрукты и овощи. Без охлаждения свежие продукты должны быть съедены в течение первых нескольких дней полета, иначе они испортятся.

Система питания / планирование меню

Виды продуктов, которые члены экипажа едят на борту космического аппарата, – это не таинственные смеси, а продукты, приготовленные здесь, на Земле. Многие из них коммерчески доступны на полках продуктовых магазинов. Еда для космонавтов выбирается из своих собственных меню из большого количества продуктов питания. Они предназначены для обеспечения каждого космонавта 100 процентами суточной нормы витаминов и минералов, необходимых для окружающей среды в космосе.

Блюда в космосе состоят из привычных, аппетитных, хорошо усваиваемых продуктов питания, которые можно приготовить быстро и легко. Полноценное питание для экипажа из четырех человек можно организовать примерно за пять минут. Восстановление пищи занимает от 20 до 30 минут-примерно столько же времени, сколько требуется для приготовления закуски дома, и гораздо меньше, чем для приготовления полноценной еды. Диспенсер для воды используется для регидратации пищевых продуктов и напитков. Во время типичной еды в космосе, поднос еды использован для того чтобы держать контейнеры еды. Лоток может быть прикреплен к коленям космонавта ремнем или прикреплен к стене. Поднос еды будет тарелкой  члена экипажа и позволяет ему выбрать блюда, как раз как еда дома. Без лотка содержимое одного контейнера должно быть полностью израсходовано перед открытием другого.

После еды контейнеры с продуктами выбрасываются в мусорное отделение под полом средней палубы. Посуда для еды и подносы для еды очищаются предварительно очищенными дезинфицирующими салфетками.

Факторы, учитываемые при приготовлении еды для космонавтов

Основными физиологическими эффектами в космическом полете являются:

  • Потеря веса
  • Перемещение жидкости
  • Обезвоживание
  • Запор
  • Электролитный дисбаланс
  • Потеря кальция
  • Потеря калия
  • Снижение массы эритроцитов

Космическая морская болезнь

Основной задачей при проектировании пищевой системы для космоса является обеспечение безопасной и питательной пищей, легкой по весу и компактной, упакованной в удобную форму, позволяющую легко манипулировать в условиях невесомости орбитального космического аппарата. Для достижения этих целей требуется тщательное рассмотрение некоторых важных факторов.

Биологический фактор

Основной фактор в дизайне продуктов питания требует, чтобы пища была безопасной и питательной.

Еда для космонавтов  должна быть легка для того чтобы выдавить и усвоить и не навлечь никаких желудочно-кишечных проблем. Минимальный срок хранения пищевых продуктов составляет девять месяцев для челночной пищевой системы, один год для Международной космической станции и до пяти лет для планетарных возможных полётов на другие планеты.

Эксплуатационные факторы

Эксплуатационные факторы связаны как с пищевыми продуктами, так и с характером их упаковки.

Упаковка должна обеспечивать защиту и стабильность пищевых продуктов при хранении в течение периодов, которые могут длиться более 30 дней. Пища должна быть легкой в приготовлении и не требовать особого внимания экипажа. Еще одним ограничением является простота утилизации пищевых отходов и использованных упаковочных материалов с учетом пониженной гравитации.

Технические факторы

Инженерный фактор связан не только с весом продуктов питания и упаковки, но и с тем, насколько он компактен для хранения.

Многомесячные полеты требуют большого количества еды для космонавтов. Еда и упаковка должны выдерживать температуру, давление, ускорение и вибрацию полета космического корабля. Еще одним вопросом является количество воды, необходимое для регидратации.

Требования к питанию в космосе пищевыми продуктами

Пища обеспечивает человека питательными веществами, необходимыми для поддержания его здоровья. Получение достаточного количества калорий, витаминов и минералов так же важно для космонавтов, как и для людей, живущих на Земле. Космические продовольственные системы поставляют ограниченное разнообразие продуктов, чем можно было бы найти в продуктовом магазине здесь, на Земле. Поэтому планирование меню очень важно, чтобы убедиться, что еда для космонавтов может дать необходимые питательные вещества.

Питательные вещества, необходимые в космосе, одинаковы для всех людей, но количество из них отличается. Астронавты нуждаются в таком же количестве калорий для получения энергии во время космического полета, как и на земле.

Количество железа в рационе космонавта должно быть менее 10 миллиграммов в день как для мужчин, так и для женщин. Космонавты имеют меньше красных кровяных телец, пока они находятся в космосе. Большая часть железа, поглощенного из пищи, поступает в новые эритроциты. Если они будут есть продукты с высоким содержанием железа, железо будет храниться в их телах и может вызвать проблемы со здоровьем.

Натрий и витамин D влияют на кости. Количество натрия в рационе космонавтов ограничено, потому что слишком много может привести к потере костной ткани, а также другим проблемам со здоровьем.

Организм обычно вырабатывает витамин D, когда кожа подвергается воздействию солнечных лучей, но космические аппараты экранированы, чтобы защититься от вредного излучения. На Земле и в условиях гравитации людям необходим витамин D для здоровья костей. Добавки с витамином D рекомендуются для космических путешественников на МКС, так как современные космические продукты питания не обеспечивают достаточного количества этого витамина.

По мере того как тело приспосабливается к невесомости, происходят многие физиологические изменения. Многие из них могут повлиять на питание или быть затронуты им. Эти изменения включают в себя потерю костей и мышц, изменения в работе сердца и кровеносных сосудов, а также изменения в крови и количестве жидкости в различных областях тела. Хотя потребление достаточного количества питательных веществ не может остановить эти изменения, потребление слишком малого количества питательных веществ может ухудшить ситуацию. Космонавты обычно теряют вес во время космического полета. Быть уверенным, что они едят достаточно калорий важно, потому что если они едят достаточно калорий, они также будут есть достаточно других питательных веществ, в том числе витаминов и минералов. Для членов экипажа МКС важно, чтобы они начинали свою миссию в отличном состоянии здоровья, поддерживали это состояние здоровья как можно дольше, а затем возвращались к нему как можно быстрее после завершения миссии. Члены экипажа МКС проверяют свой пищевой статус до, во время и после полета, чтобы помочь достичь этой цели. До и после полета образцы крови и мочи членов экипажа анализируются на наличие химических веществ, которые указывают на состояние питания, т.е. здоровье костей, витамины, минералы и т.д.

Во время полета члены экипажа заполняют компьютеризированный вопросник о частоте употребления продуктов питания, чтобы сообщить, какие продукты они ели в течение предыдущей недели. Результаты вычислений отправляются в электронном виде на землю, и специалисты по питанию сразу же анализируют данные, чтобы они могли рекомендовать способы улучшения их питания.еда для космонавтов

На протяжении всей истории питание играло решающую роль в исследовании, и исследование космоса не является исключением. По мере увеличения продолжительности полета от нескольких недель на космических аппаратах до нескольких месяцев на МКС и, возможно, до нескольких лет при миссии на другую планету питание становится еще более важным.

Важность еды  для космонавтов

Виды продуктов, которые члены экипажа едят на борту космического челнока, – это не таинственные смеси, а продукты, приготовленные из обычных ингредиентов. Основные модификации и обработка производятся с целью поддержания гигиены пищевых продуктов, питания, вкуса и продления срока хранения пищевых продуктов, что делает их совместимыми с условиями микрогравитации и невесомости.

Экстремальные условия окружающей среды и стресс изоляции могут повлиять на аппетит и потребление. Эти задачи должны быть решены до начала трехлетнего полета в космос. Кроме того, желательны дальнейшие события в следующих областях:

  • Перерабатываемая или разлагаемая упаковка
  • Ускоренное пищеварение
  • Совместимость с компостированием
  • Многофункциональные упаковочные материалы
  • Новые съедобные пищевые варианты

Хотя, качество еды должно быть принесено в жертву для того, чтобы человек мог наслаждаться чудесами космоса, и на данный момент космические путешествия сами по себе являются самой большой проблемой.

Никакие космические экспедиции не могут быть успешно проведены с полуголодными и недоедающими космонавтами, поэтому их еда и питание никогда не могут быть упущены. Для решения этих задач используются новые технологии, такие как выращивание свежих овощей на борту судна, и проводятся другие научно-исследовательские работы.