太空盛宴

作者: 刘进军 朱兴华

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我国航天员的太空食品

太空食品,也称“航天食品”,是指经特殊工艺加工而成、专门在太空环境下食用的食物。太空食品通常是为执行太空任务和返回着陆等待救援期间的航天员配备的食品和饮用水。

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日本航天员的太空食品
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美国航天员的太空食品

太空食品必须包含足够和完善的科学营养,如人体每天所必需的蛋白质、脂肪和糖类等。太空食品通常含有钙、磷、镁、钾等主要的无机元素,还要含有铁、锌、硒、碘等微量元素,以及2种脂溶性维生素(如维生素A和维生素E),以及各种水溶性维生素(如维生素B和维生素C等)。

一般而言,太空食品可分为8类:(1)即食食品:立马可食的食品;(2)复水食品:各种冷冻干燥食品,需要加入水,恢复原状后食用;(3)热稳定食品:经过加热灭菌处理的软包装和硬包装等罐头类食品;(4)冷冻、冷藏食品:化冻后可食用的食品;(5)杀菌食品:经过放射线杀菌的食品;(6)自然食品:新鲜水果、蔬菜,面包、果酱等;(7)复水饮料、冲剂或软固体饮料食品;(8)舱外活动食品:为航天员在执行舱外活动任务时准备的管状或袋装的食品、饮用水和营养液。

那么,太空食品与普通食品有什么区别吗?太空食品与普通食品并无本质的区别,但由于太空环境与地面环境的不同,以及航天员生活、工作的特点,对太空食品又具有许多特殊要求,如体积小、质量轻、营养丰富、方便进食等。太空食品必须安全可靠,绝对没有化肥、农药和其他污染。为了减轻废物收集系统的负担,太空食品都要求不含残渣(如骨、皮、核等)。

同时,太空食品必须符合失重条件下航天员生理改变的要求。太空飞行会导致航天员出现太空运动病、心血管系统功能失调、钙流失、肌肉萎缩、红细胞数量减少等症状。因此,太空食品要求针对航天员的生理改变,适当调整膳食营养。例如,针对肌肉萎缩,要求食品能够提供充足的优质蛋白质;针对钙流失,要求食品能够提供充足的钙质,以及适宜的钙磷比例和维生素D。此外,在飞行初期,食品的脂肪含量不宜太高,以免加重太空适应综合征;为防止心血管系统功能失调,要限制食品中钠的供给,保证充足的钾元素。

太空食品都是由航天营养师专门配制,营养丰富,搭配合理。在飞天之前,航天员可根据个人的喜好,预订各种太空食品。太空食品大都是方便食品,然后进行冷冻干燥和真空包装。面包、蛋糕、牛肉浆、苹果浆、菜泥和肉菜泥等,盛装在塑料袋、罐头或管状的容器里,航天员吃多少可挤多少。经过航天营养师的不断改进,太空食品的类型和品种已接近于普通食品。

以前,航天员乘坐载人飞船,主要吃罐头和袋装食品。如今,航天员主要吃新鲜食物。空间站诞生以后,上面配备有冰箱和饮水机,可保存矿泉水、新鲜食物和水果。此外,空间站上还安装了电烤箱、电磁灶和微波炉。只要加点水,并放在微波炉里加热,罐头和袋装食品就变成了太空美食。

执行太空任务往往需要一年半载,没有吃的了该怎么办?这绝对不是问题!俄罗斯“进步号”货运飞船每年发射2~3次,一次可运送3吨的科研仪器和太空食品。日本“白鹳号”货运飞船的运载能力有6.2吨。“阿丽亚娜号”货运飞船的运载能力有7.6吨。美国“龙”货运飞船每年发射2次,一次也可运送3吨的科研仪器和太空食品。我国“天舟号”货运飞船每年发射2次,一次可运送6~7吨的科研仪器和太空食品。

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太空食品:苹果干(左)、冰淇淋(中)和草莓干(右)

吃饭是个技术活

身处失重环境下,航天员在空间站内吃饭是个技术活。

当航天员准备进食时,必须先将身体固定在凳子或墙上,然后捧紧特制的盘子,不让食物和盘子从手中飘走。进食时,航天员的嘴巴必须抿成一只“小畚斗”,不让吃进去的食物溜出嘴巴。不然,航天员就要在空间站里追赶那些四处飘浮的食物,那就太尴尬了。

如果航天员想喝可乐等饮料,那么必须用吸管饮用塑料袋装的饮料。航天员在太空中能喝酒吗?完全可以!但必须是低度酒。

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美国女航天员海德玛丽·派帕追赶美味的水果
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我国女航天员王亚平表演太空魔术——苹果飞舞
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美国航天员斯科特玩水果杂技

有人会好奇,太空食品好吃吗?对此,有航天员回复道:“太空食品比牛排难吃一点,比汉堡营养丰富一点。”“舌头上的味蕾麻木了。”“巧克力的味道就像嚼蜡一样,没有味道,非常令人失望。”在失重环境下进食,航天员的味蕾会变得迟钝,每个人都会产生不同的味觉体验。因而,航天员经常会在食物中加入辣椒酱、蜂蜜或酱油。

科学家解释道:在失重和重力降低的环境下,人体内的体液会均匀地扩散,头面部的体液比在地面上时增多,导致航天员出现类似感冒的症状,如鼻塞和味蕾迟钝等,从而降低了视觉、味觉和嗅觉能力。科学家认为,空间站实验室里的其他气味也会与食物的香味混合,最终会使航天员的味觉变得迟钝。

种植食物是项挑战

在空间站里,很难吃到新鲜的蔬菜和水果。未来,长时间的太空任务将要求航天员自己种植作物。科学家在充分了解了植物对微重力和失重的反应后,朝着这个目标迈出了重要的一步。

从20世纪80年代开始,国际空间站就养殖孔雀鱼。各国科学家通过观察孔雀鱼在太空环境下的生活习性,进行了有关生物学、生殖学、畸形学、基因学和遗传学等学科的实验研究。尤其在孔雀鱼的太空养殖方面取得了重大的科研成果。

2003年,俄罗斯曾经在国际空间站“星辰号”服务舱进行了多次植物的生长实验,取得了不错的效果。

2017年1月20日,美国女航天员佩吉·惠特森在国际空间站开辟了一小块“菜地”,冠以“太空花园”的称号。“太空花园”内并没有土壤,只有6块灌注了营养液的塑料海绵。惠特森利用这些塑料海绵种植了6棵中国大白菜。

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2003年3月9日,俄罗斯“星辰号”服务舱内的植物生长实验
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2003年3月17日,俄罗斯“星辰号”服务舱内的植物生长实验
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2003年4月5日,俄罗斯“星辰号”服务舱内盛放的兰花

同年2月17日,在花费了将近一个月的时间后,惠特森终于收获了第一批大白菜,这是国际空间站收获的第五种绿叶蔬菜。由于在失重环境下栽培,大白菜长得又细又长,但惠特森仍然很高兴。

在天宫二号空间站上,我国航天员景海鹏和陈冬进行了14项科学实验,其中就包括种菜。在为期30天的“神舟十一号”载人飞行任务期间,景海鹏和陈冬栽培了生菜。在紫外线的照射下,这些生菜茁壮生长了,只是相较地面上长得有些慢、有点丑。

2022年6月至12月,在执行“神舟十四号”载人飞行任务期间,航天员乘组在空间站内成功栽培了生菜、小麦和矮秆番茄。航天员蔡旭哲还与地面人员分享了生菜的生长情况。

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在太空失重环境下,斑马鱼改变了习性
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利用紫外线模仿阳光来种植大白菜
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惠特森在空间站内种出来的中国大白菜
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航天员蔡旭哲与地面人员分享生菜的生长情况

2024年4月26日,“神舟十八号”载人飞船升空。“神舟十八号”航天员乘组在“天宫二号”空间站内的水箱里养殖了一群斑马鱼。在失重的环境下,来自地球的斑马鱼表现出了一连串的怪异举动。

由于没有了地球重力的束缚,斑马鱼们的生活习性与在地面生活时非常不同。它们在水箱里随心所欲地上下、左右翻腾,有时甚至会来个180度的大转弯,头朝下、尾朝上地一直游个不停。同时,斑马鱼对进食的兴趣减少了。当饲料被放进水箱后,它们只是静静地观察,甚至毫无表情地游走,表现得对食物视若无睹。此外,航天员还发现它们的骨骼和肌肉结构都有了细微的变化。

航天员在空间站上进行的各种生物科学实验,都是为了人类未来在月球、火星上生活提供科学依据。

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