Еда в космическом пространстве: пища для размышлений

Технический перевод статьи журнала ROOM, № 3(5) 2015

Джейн Леви (Jane Levi), внештатный научный сотрудник Королевского колледжа в Лондоне

На сегодняшний день космические блюда готовят шеф-повара, отмеченные звёздами Мишлена, 3D-принтеры используются для комбинирования исходных ингредиентов, и мы знаем гораздо больше о психологии вкуса и запаха. Тем не менее столь важные проблемы самодостаточности астронавтов в производстве продуктов питания в течение длительных космических полётов, рассчитанных на несколько лет, всё ещё стоят перед нами. 

С тех пор как первый человек отправился в свой первый далёкий путь, одним из самых главных вопросов был и остаётся: что я буду есть? Это далеко не тривиальной вопрос и особенно применительно к космическому пространству, где до сих пор всё, что можно съесть, – это тщательно упакованные продукты питания, которые прибыли с вами.

Здесь еда – это не только вопрос элементарного выживания, в то же время она ставит перед нами масштабную транспортно-снабженческую задачу. Каждый день каждому астронавту на МКС требуется около 5 кг пищи и воды. И хотя последний эксперимент Veg-01 НАСА по выращиванию пристойного урожая салата показался вполне перспективным (на МКС в августе 2015 года собрали 44 кочна самовыращенного салата), нам ещё очень далеко до достижения той степени самодостаточности, которая так необходима для долгосрочных полётов в дальнем космическом пространстве.

Учёные столкнулись с проблемой кормления астронавтов с самого начала полётов человека в космос. Общая полезная нагрузка каждого запускаемого транспортного средства является критическим фактором: каждая кладовая и каждый грамм увеличивают статью расходов.

На самой ранней стадии технические решения проблемы продовольствия и водоснабжения были главным приоритетом планирования любой миссии. Возможно, мы и отказались от мечты о еде в виде таблеток, вспомним технологии производства обезвоженных продуктов, которые могут быть дегидратированы при помощи отработавшей воды от топливных элементов. Одновременно были попытки разработать пищевые «кубики», тщательно покрытые пищевой камедью, чтобы избежать крошкообразования, которые могли бы быть дегидратированы собственной слюной астронавта.

В настоящее время проводятся эксперименты по производству продуктов посредством 3D-печати, но в данный момент нам достаточно сложно ответить на вопрос, каким образом эта технология может полностью обеспечить экипаж продовольствием во время длительного полёта.

В принципе, еда «печатается» из сырых ингредиентов, но для «напечатанной» пиццы ещё требуется печь, а это означает, что, кроме необходимости хранения достаточного количества обработанных пищевых продуктов («чернил»), для их приготовления по-прежнему нужны кухонные принадлежности.

Эксперименты всё ещё пока находятся на ранней стадии, и, вполне возможно, дадут интересные результаты. В то же время существует вероятность, что и 3D-печать ляжет в анналы вместе со всеми прочими излишними техническими идеями, неадекватными для удовлетворения основной человеческой потребности в пище, что возвышается над всеми прочими.

Вместе с тем, чтобы обеспечить освоение глубокого космоса, задача производства питания на борту космического корабля должна быть безотлагательно решена.

В настоящее время на МКС запас продуктов питания рассчитан на шесть месяцев и регулярно пополняется. Тем не менее у снабженческих транспортных средств есть предел дальности полёта, и такие поездки становятся всё менее и менее возможными, чем дальше от Земли путешествует космический корабль.

Если мы хотим, чтобы долгосрочные экспедиции стали реальностью – при гарантированном снабжении продовольствием в течение пяти лет и на маршруте, и в пункте назначения, и для обратного пути, – экипажи должны научиться выращивать и обрабатывать свои собственные продукты питания.

Еда из 3D «отпечатанных» сырых ингредиентов всё ещё требует приготовления в печи, так что все кухонные принадлежности должны быть учтены на месте.

Космический человек от Мишлена

Более десяти лет назад специалисты ЕКА утвердили девять основных видов пищевых растений, которые подлежат выращиванию в космических теплицах и которые должны составить по меньшей мере 40% от рациона питания космонавтов, будь то на Луне, других планетах или на космических летательных аппаратах.

В список вошли: рис, лук, помидоры, соя, картофель, салат, шпинат, пшеница и морские водоросли спирулина – все они остаются в центре внимания исследователей.

Ален Дюкасс, французский шеф-повар, отмеченный звёздочками французского гастрономического справочника «Гид Мишлен», даже придумал великолепные 11 блюд из этих ингредиентов для будущих космических поваров, от «наполеона из картофеля и помидоров» до «клёцок из спирулины». Хотя и так понятно, что они с трудом выполнимы: эти изысканные и красиво представленные рецепты лишь только подчёркивают основные сложные моменты, связанные с выращиванием и приготовлением с нуля в условиях космического пространства.

Итак, в значительной степени общепризнанной задачей остаётся выращивание достаточного количества растений в автономной замкнутой экосистеме для обеспечения жизнедеятельности космонавтов в долгосрочной перспективе. Вторая задача, менее широко обсуждаемая, но не менее важная часть нашей истории: как будут обрабатываться любые выращиваемые культуры.

Принимая во внимание, что салат или помидор, или даже лук и шпинат, можно есть сырыми, прямо с грядки, другие виды в списке из девяти пищевых растений требуют значительного кулинарного вмешательства, прежде чем стать действительно съедобными.

Большинство продуктов при тепловой обработке становятся более калорийными и приобретают питательную ценность, когда их едят приготовленными, а не сырыми, тем самым отдавая предпочтение приготовленной пище. Действительно, соевые в сыром виде являются токсичными для человека и должны, по крайней мере, быть сварены в воде перед употреблением.

Многие продукты с высоким содержанием белка (например, для тофу) также требуют процесса ферментации. Рис и пшеницу необходимо дробить, прежде чем они могут быть использованы для приготовления пищи, это не невозможный, но очень грязный процесс, он требует аккуратного подхода и определённого места для отходов.

Все эти проблемы необходимо решить до того, как путешественники на Марс получать свои ингредиенты для кухни и столкнутся с проблемой приготовления пищи, то ли рецептам месье Дюкасс, то ли по каким-либо другим.

Приготовление даже якобы такого простого блюда, как клёцки, задействует нескольких вспомогательных процессов и использование многих предварительно обработанных ингредиентов: варка на пару или кипячение, приготовление картофельного пюре, смешивание с мукой и приправами, лепка клёцок, опять кипячение, чтобы снова готовить – делать соус. Немного удивительно, что по оценкам ЕКА результаты этой текущей экспериментальной программы не будут полностью известны до середины века.

Влияние космических путешествий на организм человека подразумевает бесспорность того, что хорошее питание является жизненно важным, если мы хотим, чтобы наши космические путешественники прибыли к месту назначения живыми и здоровыми. Условия в космическом пространстве суровы, и более половины всех космонавтов страдают от космической болезни: тело подвергается повышенным уровням радиации, в результате чего мышцы ослабевают, плотность костной ткани уменьшается, а красные кровяные клетки погибают.

Даже во время относительно коротких пилотируемых космических полётов Gemini и Apollo все эти отрицательные эффекты были отмечены, и астронавтам потребовалось значительное время для восстановления после возвращения на Землю.

Попутно, когда регулярные физические упражнения в период тренировок с отягощениями в настоящее время помогают поддерживать силы астронавта, употребляемая пища также играет важную роль для смягчения и защиты от многих негативных последствий космического полёта. Тем не менее недостаточно уделять повышенное внимание только питательной ценности: как бы ни было обременительно, но еда должна быть вкусной и привлекательной для обоняния.

Гас Гриссом пошутил, что космическая еда не терпит беспорядка, не имеет запаха, но, прежде всего, не имеет вкуса.

Стимулирование аппетита

В начале эры космических полётов, когда обезвоженные продукты содержались в пластиковых мешочках, в которые должна была вводиться вода, затем их нужно было разминать в течение дегидратации перед тем, как выдавить содержимое прямо в рот; трудно понять, что даже самая блестяще приготовленная «курица в соусе «или» спагетти с мясным соусом, прошедшие затем столь «изощрённую» обработку, могли бы хоть мало-мальски вызвать хоть какой-то аппетит.

Несмотря на усилия технологов пищевой промышленности, астронавты теряли в весе во время каждой миссии НАСА, вплоть до космического полёта Skylab (1973–1979), и в ретроспективе совсем не трудно понять, почему астронавты Gemini не получали наслаждения от своего картофеля, учитывая, что под рукой была лишь холодная вода, чтобы увлажнить его.

Поскольку теперь уже в центре внимания оказались пилотируемые космические полёты с долгосрочной перспективой пребывания в космическом пространстве, например, на станциях Мир или МКС, повышенный интерес стал проявляться к пище не только с точки зрения её значимости для выживания, но и с точки зрения её психологического и социально-культурного значения.

Кто-то считал, что астронавты Gemini и даже Apollo должны были играть роль неких стоических героев, равнодушных к своему рациону, поставляемому как бы для «туристического похода». Гас Гриссом жаловался на качество еды, на то, что приоритет, прежде всего, придавался технологии производства, он шутил, что еда не терпит беспорядка, не выделяет запаха, и, самое главное, не имеет вкуса, но космическая администрация осталась непоколебима.

На этом этапе это было чёткое указание к действию, а именно: что один из наименее полезных аспектов в развитии продуктов питания для космонавтов – это заявленные во время опроса их симпатии и антипатии. В этом смысле любое отклонение от плана будет строго пресекаться. ​​Так, Джон Янг получил выговор Конгресса после того, как он контрабандой протащил на борт Gemini 3 один из любимых бутербродов Гриссома с консервированной солониной во время их полёта в марте 1965 года.

Участникам более поздних космических полётов, продолжительность которых в космическом пространстве всё увеличивалась, повезло больше. Стало ясно, что их не только необходимо кормить, но и предоставлять еду, которую они могли предвосхищать и наслаждаться вместе.

Еда такого рода может быть даже использована для поддержания командного духа. Когда Шеннон Лусид поняла, что на станции Мир есть холодильник, она сделала запрос на концентрат желе Jell-O, который легко смешивается с водой и, затвердевая, приобретает нужную форму. Традиция воскресной ночи Jell-O стала приметной чертой успешного полёта в 1996 году вместе с её коллегами, российскими космонавтами.

Одна из главных задач, которая стоит перед технологами пищевой промышленности, представляет собой стимуляцию аппетита астронавтов, потому что, чтобы быть полезной, пища, конечно же, должна быть съедена. Это не простой вопрос.

Пищевой баланс играет свою роль, а низкое потребление цинка может существенно повлиять на чувство вкуса и запаха и сделать пищу менее вкусной и привлекательной. Что ещё в этом случае наиболее важно иметь в виду и почему всё далеко не так просто: микрогравитация и невесомость заставляют жидкость в теле двигаться к голове и блокируют тем самым носовые пазухи. Такой эффект серьёзно снижает обоняние и вкус и меняет восприятие разных вкусов: на Земле всё казалось совершенно вкусным, когда астронавты протестировали блюдо, а теперь... всё иначе. Хуже того, это может иметь обратный эффект, как это выяснили астронавты Skylab.

Лекарство запаха усталости 

Как это явление описывает астронавт Джозеф Кервин: они вдруг все сильно возжелали и быстро съели ​​немецкий картофельный салат с пряностями и луком, который никто особо не любил на Земле, и который был отправлен только в качестве аварийного дублирующего пайка. Этот момент, безусловно, помогает объяснить привлекательность таких продуктов, которые обеспечивают сильное химическое раздражение во рту, как хрен, а также непрерывное потребление больших количеств соуса чили и даже сырого чеснока на борту. Это вполне объяснимые попытки убедиться, что еда всё ещё вызывает какие-то эмоции и имеет какой-то вкус.

Обоняние напрямую связано с возможностью попробовать и, учитывая проявившиеся изменения в восприятии вкуса, нам вряд ли покажется удивительным, но обоняние также значительно снижается в космическом пространстве, тем не менее не пропадает совсем.

Некоторые пытаются представить это явление как почти полное отсутствие запаха – «это как холодный металл», или, как астронавт НАСА Джерри Лайнджер описал его после своего пребывания на станции Мир, «использованные чурки в холодном камине». Опытный космонавт Алексей Леонов дал Хелен Шерман, британскому космонавту, небольшую горстку ароматной местной казахской полыни, чтобы она положила её в карман перед стартом на космическую станцию и добавил: «Так, ничего особенного, но этот запах там напомнит вам о доме».

Хотя в некоторых случаях это и покажется благом, но отсутствие нормальной конвекции воздуха на борту означает, что запахи не перемещаются в окружающей среде тем же образом, что на Земле.

Астронавты испытывают «усталость» от наслоения различных запахов в пространстве, где нет окон, которые можно открыть. В тех редких случаях, когда появляется «свежий» запах, например, когда доставляется новый груз, все испытывают невероятное волнение. Это есть сегодня на МКС, это было на Мире в 1980 году.

На самом деле, чаще всего встречаются самые восторженные описания каких-либо явлений, не считая впечатляющего кругозора. Это не обязательно должно быть так удивительно, как может показаться. В 1978 году СССР провёл анкетирование на борту космического корабля «Салют», чтобы помочь психологам установить соотношение физического и психического здоровья. Обоняние считается достаточно важным фактором в психологическом состоянии космонавтов, который следует учитывать наряду с анализом привычного характера питания и сна.

В условиях многочисленных и разнообразных технических проблем, существующих и возникающих в свете осуществления пилотируемого космического полёта на Марс, это может показаться тривиальным – думать о том, что у нас на обед. Но на самом деле этот вопрос является одним из самых актуальных вопросов для будущих космических путешествий человечества.

Если мы не сможем прокормить себя, мы не сможем выжить. Во многом проблемы, существующие в космическом пространстве, очень похожи на те, с которыми мы сталкиваемся на Земле. Мы должны быть уверены, что у нас есть достаточное количество пищи, что она обеспечивает хороший питательный баланс, и что наши ингредиенты – давайте уже производить что-то, имеющее достаточно хороший вкус и запах, чтобы мы захотели это съесть.

Кажется, что ответы на вопросы, которые ставит перед нами космическая пищевая отрасль, должны быть в равной степени похожи на те, что есть на Земле. Будучи далеки от того технологического будущего, в котором астронавты смогут жить на таблетках, тюбиках и кубиках или даже печатать пищу из предварительно выбранных комбинаций сохранившегося нечто «липкого и сладкого», перспективы питания в космическом пространстве целиком зависят от фермеров-космонавтов.

Технический перевод статьи журнала ROOM

Оригинал статьи можно прочитать по этой ссылке
Eating in space: from Michelin-starred chefs to self-sufficiency
 журнал ROOM №1 (3) март 2014