Az első embereknek, akiket a Marsra küldtek, 3D-s nyomtatásra lehet szükségük

Megválasztott elnök, Élelmiszertechnológusok Intézete

Ahhoz, hogy az emberek fenntartsák az egészséges létet itt a földön, táplálékrendszerünknek biztonságosnak, táplálónak és fenntarthatónak kell lennie. De hogyan változik ez, ha az űrbe utazunk?

2000 óta a Nemzetközi Űrállomás több mint 100 űrutazó otthona. A mikrogravitáció és hűtés nélkül korlátozza az űrben a jelenlegi élelmiszer-rendszer teljesen feldolgozott, egyedileg csomagolt ételeket. Ezt az étkezési rendszert tovább korlátozza a tömeg, a térfogat, a víz és a személyzet időbeli korlátai. (Végül is csak annyi hely van egy rakétában, és egy űrhajós idejét sokkal jobban töltené a tudományos kísérletek, mint az ételek elkészítése.)

A térbarát ételek jelenlegi menüje feldolgozási és vízcsökkentési stratégiákat alkalmaz, hogy ezek az ételek stabilak legyenek. Például egy garnélarák-koktélt, burgonyapürét és epret fagyasztva száríthatunk; marhapörkölt, kandírozott jam és barna rizs termostabilizálható; marhahús steak és pulyka besugározható; a süteményeket, kenyértermékeket és italporokat nedvességtartalmú vagy szárított formában is fel lehet hozni.

Bármennyire is finom ez az ünnep, ez a csomagolt élelmiszer-rendszer nem felel meg a Mars-misszióhoz szükséges ötéves eltarthatósági időnek, és az elkövetkező években nem táplálja ott a generációkat. Hogyan kell tehát megváltoznia az űrélelmiszereknek, ha valaha más bolygókat akarunk gyarmatosítani?

Extrém úti harapnivalók

A meglévő űrtechnológiák felhasználásával akár 32 hónapot is igénybe vehet a Mars. Hogyan lehet etetni a legénységet arra a hároméves útra?

Hosszú ideig tartó űrmisszió során sokféle ételre van szükség, hogy megakadályozzák az űrhajósok étlapon jelentkező fáradtságát, ami alacsonyabb ételfogyasztáshoz vezet, és hatással lehet egészségükre. Ön sem akar pazarolni ételt: Jelenleg körülbelül 10 000 dollárba kerül egy font élelmiszer eljuttatása az ISS-be, és egy Mars-misszió költsége várhatóan sokkal magasabb lesz. Tehát bár az ételek változatossága fontos, az ételek költsége is fontos.

Technikailag a NASA polcain stabil ételeit öt év után biztonságosan el lehetne fogyasztani, de két év után az élelmiszerek tápanyagtartalmának nagy része jelentősen kimerül. Még akkor is, ha a csomagolt élelmiszerek eltarthatóságát öt évre meg lehetne hosszabbítani, csaknem 11 000 kg élelmiszerre lenne szükség ahhoz, hogy a legénység hat tagját egy Mars-misszió idejére meg lehessen etetni. (Ennek a tömegnek körülbelül 17% -át olyan csomagolásnak tulajdonítanák, amely szemétdé válik - és a szemetet nem lehet csak a bolygó felszínén hagyni egy Mars-küldetés során.)

A NASA ezért olyan élelmiszer-tartósítási technológiákat fontolgat, amelyek meghosszabbíthatják az ételek űrbeli eltarthatóságát. A nyomássegített termikus sterilizálás (PATS) az élelmiszerek magas nyomás alá helyezését és csökkentett sterilizálási hőmérsékletet alkalmazza, hogy inaktiválja azokat a káros mikroorganizmusokat, amelyek elrontják az ételt. Mivel az étel kevesebb hőnek van kitéve, az élelmiszer minősége a feldolgozást követően magasabb, és hosszabb ideig fenntartható. A mikrohullámú sterilizálást is mérlegelik, amely mikrohullámok segítségével inaktiválja a mikroorganizmusokat.

A Marson eszik

Ezek a módszerek eljuthatnak a Marsra, de mi történik, amikor megérkezünk?

A gyümölcsök és zöldségek hidroponikusan termeszthetők az üvegházakban, így az űrutazók hozzáférhetnek a friss élelmiszerekhez. Az üvegházak biztosítanák a hőmérséklet, a páratartalom és a fény ellenőrzését. A paradicsom, a paprika, a burgonya, az eper és a hagyma alkalmas lenne hidroponikus termesztésre.

A Földön támaszkodó alapvető növények, mint a búza, a rizs, a földimogyoró és a szárított bab, túl sok biomasszával rendelkeznek ahhoz, hogy más bolygókon termeszthessék őket; ehetetlen leveleik és gyökereik csak felesleges hulladékot eredményeznének. Ezeket a termékeket ezért ömlesztve lehetne forgalomba hozni, és ehető összetevőkké, például kenyérré, tésztává, tofuba és olajgá lehetne dolgozni a Mars felszínén. Ez a lehetőség az élelmiszer-feldolgozó és -készítő berendezések fejlesztését, valamint a legénység jelentős idejét igényelné.

A 3D nyomtatás megoldást kínálhat ezekre a hiányosságokra, és elősegíthet egy életképes élelmiszer-rendszer kialakítását a Marson. A vízzel, ömlesztett fehérjével és szénhidrátporokkal készített paszták szolgálnának a 3D nyomtatott ételek alapjául. A vitaminok és ásványi anyagok keverékeinek, az ízesítőknek, a színeknek és az olajoknak a pasztákkal való kombinálásával a 3D-ben előállított ételeket úgy lehet testre szabni, hogy azok kielégítsék a személyzet minden egyes tagjának személyes táplálkozási igényeit és ízlési preferenciáit. nap és pesto szósz a következő. Sokrétű menüt tudnának létrehozni, és minimális pazarlás nélkül.

A földi mennyország

A 3D nyomtatás táplálhat minket a Marson, de segíthet nekünk itt a Földön is. Például ez a technológia javíthatja az egészséges táplálkozási lehetőségekhez nem hozzáférhető régiókban fogyasztott élelmiszerek tápanyagtartalmát. A rovarokat és az algákat a legtöbb kultúrában nem tekintik társadalmilag elfogadható élelmiszernek, de ha szárítják és porokká őrlik, akkor más összetevőkhöz adhatók ehető és tápláló ételek előállításához. A 3D nyomtatás segíthet az időseknek vagy más embereknek, akik csak pürésített ételeket fogyaszthatnak, és változatosabb táplálékot adnak étrendjüknek.

Míg a Mars-küldetések élelmiszer-rendszere legalább egy évtizede nem készül el, az élelmiszer-tudósok már dolgoznak azon technológiák felmérésén, amelyek biztosíthatják a helyes táplálkozást. A 3D nyomtatás kereskedelmi felhasználása még csak kialakulóban van, de a technológia alkalmazásai változhatnak a játékban, mivel folyamatosan kutatjuk a körülöttünk lévő univerzumot.