Меню Марса: це не їжа астронавтів Базза Олдріна

Мікеле Перчонок сидів, обмірковуючи загорнуту в термоусадочну цеглу ліофілізовану макарону та сир, безпосередньо біля випробувальної кухні в космічному центрі Джонсона НАСА.

Блюдо подавали незліченну кількість разів на космічному кораблі та Міжнародній космічній станції. Коли астронавти так далеко від дому, це їжа для затишку, до якої вони жадають.

Але саме це блюдо не буде в меню, коли астронавти вибухнуть на Марс, який заплановано на якийсь час близько 2030. Прозорий пакет не пропускає вологу та кисень, тому макарони можуть зіпсуватися, перш ніж їх можна буде їсти. Прості альтернативи, такі як упаковки з фольги, не можуть бути обговорені: вони занадто важкі.

"Ми хотіли б, щоб це вирішили до 2015 або 2016 року", - сказав Перчонок, менеджер з передових харчових технологій НАСА.

Це лише одне з багатьох питань, над яким повинні роздумувати її співробітники з 15 вчених харчової лабораторії, коли вони складають меню, яке є досить легким, поживним, досить смачним і досить міцним, щоб витримати багаторічну місію на Червону планету.

Існує безліч технологічних перешкод, які НАСА має подолати, перш ніж відправити людей у міжпланетний простір. Аеронавігаційним інженерам доведеться контролювати схильність ракети-носія Ares 1 до сильного трясіння під час зльоту. Експерти з юзабіліті повинні розробляти більш спритні скафандри. Матеріалам вченим знадобиться розробити речовину, яка поглинатиме інтенсивне тепло, яке генеруватиме корабель "Оріон", коли воно проходить через атмосферу Землі зі швидкістю 25000 миль.

Завдання команди харчових технологій може не бути ракетною наукою, але воно по-своєму страшне і настільки ж вирішальне для успіху місії.

Уявіть, що вам доведеться готувати більше 6570 сніданків, обідів, закусок і вечерь відразу - достатньо їжі, щоб нагодувати шість людей щодня протягом більше трьох років. Уявіть, що ви готуєте всі ці страви з виділенням 3,2 фунта їжі на людину на день, приблизно на третину менше, ніж в середньому американець їсть щодня на Землі. Уявіть, що кожна страва повинна мати п’ятирічний термін придатності. І уявіть, що потрібно перевезти всі страви на обідній стіл за 55 мільйонів миль, де обладнання для приготування їжі в кращому випадку буде елементарним.

Перчонок не видає жодного натяку на паніку. Створення меню для Марса - це просто наукова проблема, яку потрібно вирішити, як і будь-яку іншу.

"Ми дійдемо туди, тому що не будемо літати, якщо не зможемо цього зробити, і я не хочу бути відповідальним за це", - сказала вона.

Подумайте, як харчуються астронавти, і ви, мабуть, придумаєте зображення морозива або ліофілізованого морозива (яке було винайдено General Mills Corp., а не НАСА).

Перші американські вилазки в космос були недостатньо довгими, щоб турбуватися продовольством. Коли польоти стали довшими, ранніх космонавтів пригощали делікатесом, спочатку розробленим для пілотів шпигунських літаків U2.

"Це було як контейнер для зубної пасти з овочевим пюре - дитяче харчування, в основному", - сказав Пол Лашанс, професор з питань харчування та харчових наук, університет Рутгерса, який працював над програмою годування астронавтів у 1960-х.

Деякі наукові питання щодо перших польотів були базовими. "Чи б речі плавали, або спускалися не по тій трубі?" - сказав Лачанс. "Вони хотіли побачити, що ти не задихнувся".

На час місій "Аполлон" страви нагадували справжню їжу: дегідратовані ковбасні котлети та фруктовий коктейль на сніданок, скажімо, спагетті з м'ясним соусом на вечерю.

Сьогодні космічна кухня є більш вишуканою. Улюблені страви на місіях човникових та космічних станцій включають ліофілізований коктейль з креветок, опромінений фахітас із яловичини та стабільно вишнево-чорничний швець.

Однак деякі звичні продукти залишаються поза межами досяжності майстрів кухні НАСА. Вони не можуть приготувати піцу з нульовим гравітацією, оскільки кору потрібно зберігати інакше, ніж начинку. Вони також не можуть приготувати чізкейк, який витримує процес консервації без затвердіння.

Смачність є пріоритетом, але безпека харчових продуктів - це головне занепокоєння космонавтів, яке не підпадає під сучасну медичну допомогу.

НАСА має кілька стратегій збереження їжі їстівною протягом двох років, як це потрібно для космічної станції.

Приготовлені речі поміщають у гнучку упаковку з фольги та ламінату та термостабілізують у промисловій скороварці. Тепло в процесі знищує мікроорганізми і робить упаковку стійкою до зберігання, як консерви.

Опромінення використовується, щоб зробити м’ясні страви безпечними для зберігання при кімнатній температурі до двох років.

Сублімаційна їжа позбавляє бактерії та інших жучків води, яку вони потребують для розмноження. Цей тип їжі добре працює на човнику, оскільки паливні елементи космічного корабля виробляють воду як побічний продукт. Але на Марсі буде недостатньо води, що зробить цю технологію набагато менш практичною.

А їжа, яку потрібно відправити на Марс, потребуватиме набагато більш тривалого терміну зберігання.

Політ туди займе щонайменше шість-вісім місяців, коли Земля та Марс знаходяться найближче, і астронавти, ймовірно, перебуватимуть на Червоній планеті півтора року, щоб вони могли вирушити додому, коли планети знову опиняться поруч . Якщо NASA вирішить надіслати їжу заздалегідь в окремій капсулі, їжа повинна тривати п’ять років.

Деякі елементи з меню космічної станції можуть залишатися безпечними для вживання стільки часу. Але жоден, ймовірно, не залишиться апетитним.

Реакція Майяра, хімічна взаємодія між амінокислотами та цукром, перетворює їжу в коричневий колір, навіть всередині банки або іншої упаковки. Або невелика кількість повітря може спровокувати окислення, яке перетворює їжу в прогірклу і погіршує вітаміни та мінерали. Якщо якась вода потрапляє в мішечок, це може посилити мікробіологічну активність і змінити колір, смак і текстуру їжі.

"Там буде хімія", - сказав Перчонок.

Щоб уповільнити неминучі хімічні реакції, NASA шукає більш щадних технологій, які знищують патогени з меншим нагріванням, тому їжа потребує більше часу, щоб розкластись. Одним з провідних кандидатів є процес стерилізації, який більше залежить від тиску, ніж температури.

Після закупорювання їжі в мішечку її нагрівають до м’яких 250 градусів близько трьох хвилин. Потім мішечок поміщають у барабан, який потім наповнюють водою, щоб викликати тиск на 100000 фунтів на квадратний дюйм протягом п’яти хвилин - досить довго, щоб розчавити клітини будь-яких небезпечних мікробів, що ховаються всередині.

Групі урядових, наукових та промислових дослідників знадобилося дев’ять років, щоб зробити цю систему тиску води ефективною для продуктів з низьким вмістом кислот, які особливо гостинні для певних видів патогенних мікроорганізмів. У лютому Адміністрація з харчових продуктів і медикаментів постановила, що армія може використовувати цей процес для приготування домашнього картопляного пюре зі строком придатності не менше трьох років. Картопля готова до вживання, як тільки упаковку відкрито.

"Тепер, коли ми не працюємо над цією системою, ми можемо шукати інші продукти, де ми можемо робити те саме", - сказав Стівен Муді, керівник розробки індивідуальних бойових пайків в Центрі дослідно-конструкторських та інженерних досліджень солдатів Натіка в Массачусетсі. і часто ділиться досвідом з НАСА.

Інша перспективна технологія поєднує мікрохвильове випромінювання з теплом води для стерилізації мішків з їжею за п’ять-вісім хвилин замість звичних 40 - 60. Їжа на смак свіжіша і довше зберігається, оскільки вона піддається сильному нагріванню набагато менше часу.

Вчені з Натіка та Університету штату Вашингтон використали метод, щоб створити чергову версію картопляного пюре, яку FDA переглядає. Вони працюють над макаронами та сиром, куркою та варениками.

Ці технології вимагають нових пакувальних матеріалів, які не зношуються під високим тиском. Пакети з фольги погано підходять для мікрохвильових стерилізаторів, їх важко піднімати в космос, і вони залишать попіл, якщо їх спалити на марсіанській поверхні. Але все, що придумає команда, повинно так само ефективно захищати їжу від повітря та води.

Том Озіомек, фахівець з упаковки групи Перчонок, тестує новий тип поліетиленового матеріалу, покритого наночастинками оксиду алюмінію, який був розроблений для використання у фармацевтичній промисловості. Шар оксиду алюмінію має багато тих самих корисних бар'єрних властивостей, що і фольга.

Високотехнологічний пластик може захищати їжу до 18 місяців - можливо, достатньо для місячної екскурсії, але не поїздки на Марс.

"Цей матеріал там, мабуть, 80%", - сказав Озіомек.

Поки незрозуміло, чи використовуватимуть астронавти на Марсі камбуз у стилі човника, де їжу готують, додаючи холодну воду, додаючи гарячу воду або опалюючи в імпровізованій печі. Може бути включений простий виробник хліба або багатофункціональний пристрій, який може перетворити сою на олію або тофу і перетворити пшеницю на макарони та каші для сніданку, сказав Перчонок.

Тільки після того, як будуть знайдені належні технології консервації та упаковки, вчені-харчові можуть приступити до справи перекалібрування старих рецептів та створення нових. Їх лабораторія нагадує кабінет домашньої економіки, за винятком того, що вона оснащена спеціалізованим обладнанням, таким як вакуумний аналізатор вологи, рН-метр, колориметр, аналізатор текстур, віскозиметр та величезна камера випробування на термін придатності. Перчонок сказала, що вона передбачала, що переформулювання рецептів розпочнеться у 2013 році.

Тим часом вчені зважують плюси і мінуси доповнення упакованих страв свіжими фруктами та овочами. NASA вперше виростило рослини в космосі в 1960-х роках, а команда Космічного центру Кеннеді у Флориді розробляє купольну камеру, в якій астронавти могли гідропонічно вирощувати такі культури, як салат, помідори, морква та зелена цибуля.

"Це дійсно додало б якості життя та прийнятності дієти", - сказав Рей Вілер, рослинний фізіолог, відповідальний за проект.

Перчонок визнала, що її команда може не досягти деяких цілей. Але, будучи NASA, завжди існує план B.

Наприклад, якщо просто неможливо усунути потребу у важких пакетах з фольги, команда підкреслить їх універсальність для планувальників місій - як мішків для зберігання зразків марсіанського грунту, сказав Перчонок.