Hogyan oldja meg a NASA az űrkutatási problémát

Amikor a tudósok egy menüt készítenek a Mars lehetséges felderítésére, számos kihívás merül fel.

Ossza meg ezt a történetet

Ossza meg Az összes megosztási lehetőség a következőkhöz: Hogyan oldja meg a NASA az űrkutatási problémát

Amikor George Anson tengernagy 1744-ben, négy évvel a hajózás után, eljutott Anglia partjára, kevesebb mint a felét hozta el azzal a 2000 emberrel, akivel együtt távozott. Legénységének nagy része skorbutban halt meg, és végül a túlélők is túl gyengék voltak ahhoz, hogy a holttesteket a hajóra hajítsák. Scott Smith, a NASA táplálkozási szakértője szerint azonban Ansonnak könnyű dolga volt.

Anson más sorsszerű expedícióihoz hasonlóan Ansonét egyetlen hiányzó tápanyag: C-vitamin rombolta le. Mégis legalább ott utazott, ahol volt némi étel. Űrhajósok a jövő hosszú távú útjain magának kell hoznia az összes ételt, és tartalmaznia kell minden szükséges vitamint és ásványi anyagot. A Scurvy csak a kezdete annak, ami rosszul fordulhat elő. "Nincs egy olyan tápanyag, amelyből elfogyhatna, egy hároméves misszió során, ennek nem lesz rossz vége" - mondja Smith. A tápanyagok kifogyása csak az egyik olyan élelmiszer-kihívás, amellyel Smith és munkatársai a NASA houstoni Johnson Űrközpontjában szembesülnek. Ha sikerrel járnak, segíthetnek az emberiségnek a következő óriási ugrásunkban - a Marsra.

"Nincs egy olyan tápanyag, amelyből elfogyhatna, egy hároméves misszió során, ennek nem lesz rossz vége."

Most szolgál

Ma az űrhajósok a Nemzetközi Űrállomás fedélzetén nagyjából nyolcnapos étkezés közben esznek. Ételeik nagy része csak víz hozzáadása, vagy készen állnak zacskókban fogyasztásra, mint a katonai MRE: marhahúspalack, ravioli, csirke teriyaki. Vannak olyan csomagolt élelmiszerek is, amelyeket egy hétköznapi ember vásárolhat egy boltból, például mandula vagy becsomagolt brownie. A hideg és meleg italok szalmával ellátott táskákban vannak, hasonlóan a Capri Sun-hoz. Élelmiszer csomagok tépőzáras tapaszokkal vannak a gályaasztalhoz rögzítve, hogy ne repüljenek el.

Az űrhajósok néha panaszkodnak, mondja Smith. Míg az étel íze meglehetősen hasonlít a földi ételekre, azt mondják, hogy hiányzik belőle egy bizonyos ropogás. De többnyire sikerrel járnak, sőt kreatívak is. Sandra Magnus, a 18. expedíció repülőmérnöke a tortillák dicséretét írta, amelyek utánpótlási utakra érkeznek gyümölcsökkel és más áhított friss ételekkel együtt. "Nem tudok olyanra gondolni, amit ... nem tettek volna tortillára" - írta a 2008-2009-es űrállomás tartózkodása alatt. Magnus kidolgozott egy bonyolult rendszert az ételkészítéshez, újrahasznosított műanyag zacskókat használva keverőtálakként és vágódeszkákként, sőt hagymát és fokhagymát is sikerült megfőznie úgy, hogy olívaolajjal ellátott műanyag zacskóba tette őket, és körülbelül négy órán át ételmelegítőben hagyta. órák. És nem ő az egyetlen űrhajós, aki megosztja ételkészítési tippjeit: 2007-ben Sunita Williams repülőmérnök, aki a 14., a 15., a 32. és a 33. expedíción szolgált, egy tonhalcsomagot csapkodott össze egy tonhalcsomag rehidratált makarónival és sajttal való összekeverésével.

Az űrállomáson évente nagyjából hatszor érkezik új élelmiszer a Földről. De a NASA-t nem érdekli a pályán maradás. A következő határ a Mars.

Menü tervezése a Mars számára

A NASA már régóta tervezi a Mars emberi felfedezését, amelynek nemrégiben az volt a célja, hogy az embereket a 2030-as évekre a bolygóra helyezzék. A vörös bolygó oda-vissza útja két és fél vagy három évet vesz igénybe. Ennyi étel hat űrhajós számára egy 2012-es becslés szerint körülbelül 12 tonna lehet - és ez nem számít a csomagolására. Ahelyett, hogy megpróbálná mindezt űrhajón kivinni, a NASA élelmet szeretne betölteni egy étellel és elküldeni a Marsra, mielőtt az űrhajósok elindulnak. Ez azt jelenti, hogy az élelmiszer-tudósoknak olyan ételeket kell készíteniük, amelyek öt évig jóak maradnak. (Ha űrhajósokat küldünk a Marsra egy adag étkezést helyettesítő tablettával, akkor sok helyet megspórolhatunk, de még ha ilyen is létezne, Smith szerint a NASA nem érdekelné. Amikor az űrhajósok magányosak és távol vannak otthonuktól, az ismert ételek segítenek tartsa őket földön.)

A tökéletes kiegyensúlyozott, fél évtizedes eltarthatóságú étkezési terv létrehozása mellett a NASA kutatóinak számolniuk kell az eltűnő tápanyagokkal. Néhány tápanyag idővel természetes úton lebomlik; az űrsugárzás - kozmikus sugarak és más sugárzási formák, amelyeket a Föld légköre rendesen blokkol - további problémát jelenthet. Az étkezésnek figyelembe kell vennie az űrhajósok testének az űrben jelentkező speciális kihívásait, mint például a súlytalanságot, a csontok zsugorodását és a szemgolyók összecsapását. És ami talán a legfontosabb, az ételnek lennie kell elég vonzó hogy az űrhajósok folyamatosan lenyelik az önmaguk fenntartásához szükséges kalóriákat. Ha nem esznek eleget, akkor nem lesz energiájuk vagy agyuk ahhoz, hogy szembenézzenek az űrben felmerülő kihívásokkal.

Hogyan együnk űrbukósisakban

A NASA első gondja, hogy az űrhajósok elegendő kalóriát kapjanak. De szinte lehetetlen szkafanderben enni, ahol nem lehet az arcához szorítani a kezét. A távolsági űrmisszióban lévő űrhajósoknak pedig hetente több űrsétára lehet szükség - sokkal több, mint az ISS legénységének tagjai. A Mars felszínén szintén sok időt töltenének ruhájukban barangolva.

Hogyan táplálja azt, aki nyolc-tíz órán át egy üveg sisak mögött rekedt? A Shuttle korai küldetésein a NASA egy gyümölcsrudat csomagolt az űrruhák belsejébe uzsonnára, de az űrhajósok általában nem vették figyelembe. És manapság a víz az egyetlen ital, amelyet egy öltönyben megengedtek, azóta egy szerencsétlen holdesemény, amely Tang-nal teli sisakkal jár. ("Akkoriban nem volt vicces" - ígéri Smith.)

A táplálkozási szakemberek azon tűnődtek, hogy valamilyen kikötőt helyezzenek-e a sisakba, és szalmát toljanak át. De most a NASA kutat az űr megfelel a dokkolónak közvetlenül egy roverhez. Az űrhajósok a Marson átugorhatnak a járművükhöz, és kibújhatnak az öltönyükből ebédelni, és ezt a beállítást Smith "elég csúnyának" nevezi.

A NASA biokémiai kutatásokat használ az űrhajósok egyéb problémáinak kezelésére. Az űrhajósok, Mark és Scott Kelly, a NASA kedvenc párja azonos ikrek. Jelenleg Scott egy évig tartó tartózkodása közepén tartózkodik az űrállomáson. Míg Scott teste gravitáció nélkül alkalmazkodik az élethez, ikre biztosítja a legközelebb a tudományos irányítást - egy, ugyanazon génekkel rendelkező ember, aki a Földön tartózkodik. A kutatók nagyon részletes tanulmányokat végeznek mindkét férfiról Scott évében az űrben, vizsgálva anyagcseréjüket, a szív egészségét, a mikrobiómákat és a mentális élességet. A nem iker űrhajósok vérét és vizeletét is vizsgálják. A kutatók pontosan meg akarják tudni, hogy mi történik az űrhajós testében, és hogy a táplálkozási javítások képesek-e megoldani a gyakori fizikai problémákat.

A kutatók tudni akarják, hogy a táplálkozási javítások megoldhatják-e az űrhajósok általános fizikai problémáit.

Az űrhajósok izmai és csontjai összezsugorodnak az űrben. A testmozgás legjobbnak tűnik tökéletlen megoldásnak. De a legújabb kutatások kimutatták, hogy az asztronauták testében általában túl sok vas van, és a legmagasabb vasszinttel rendelkezők több csontot veszítenek - így az étrend megváltoztatása segíthet. A több halat fogyasztó űrhajósok viszont védettnek tűnnek a csontvesztéstől.

Egyes űrhajósok látásváltozásokat is tapasztalnak, beleértve a szemgolyó enyhe ellapulását is, hosszú űrmissziók után. Ennek köze lehet a folyadékok mikrogravitációban történő elcsúszásához. Smith és mások új kutatásai kimutatták, hogy van táplálkozási tényező is. A látásproblémákra hajlamos űrhajósok genetikai különbségeket mutatnak abban, hogy testük miként dolgozza fel a folátot és a B12-vitamint. Ez azt jelenti, hogy táplálkozási megoldást lehet találni a problémára, bár további kutatásokra lesz szükség annak megtalálásához.

Miután a tudósok kitalálták az űrhajós ételek megfelelő tápanyag-egyensúlyát, még mindig meg kell hogy ezek a tápanyagok öt évig tartsanak. A C-vitamin például könnyen lebomlik az ételekben. Amikor a NASA kutatói néhány űrhajós élelmiszer-alapanyagot (köztük kenyérpudingot és "sárgarépa-érméket") csak egy évig raktárban hagytak, az élelmiszerek elvesztették az A- és C-vitamint, valamint a folsavat és a tiamint. A különféle élelmiszer-feldolgozási technikák vizsgálata azt mutatta, hogy semmi sem tette az édes-savanyú sertéshúst öt évig - vagy bármilyen más élelmiszerért -, bár a fagyasztva szárítás potenciálisan.

A NASA nem akar tablettákat használni a hiányzó vitaminok pótlására. Testünk egyformán nem mindig ugyanúgy kezeli a tápanyagokat, ha tabletták formájában kerülnek forgalomba, és a kiegészítőket szedő űrhajósok kevésbé érezhetik szükségüket a tényleges táplálék elfogyasztására. A túl sok tápanyag ugyanolyan problémát jelenthet, mint túl kevés. Az egyetlen kiegészítő, amelyet a NASA ad a legénységnek, a D-vitamin, mivel az űrhajósok nem jutnak elég napfényhez ahhoz, hogy a vitamint a szokásos módon állítsák elő.

Fotó: A NASA jóvoltából

Űrhajós gazdák

Növénytermesztés az űrhajón - sőt egy másik bolygó felszínén is - egyszerre megoldhatna ezeket a problémákat. Az űrhajósoknak nem kellene annyi ételt cipelniük magukkal. Vitaminokban gazdag friss termékeik lennének. És össze tudják keverni a menüket a hiányzó textúrákkal.

Idén augusztusban az űrállomás űrhajósai megkóstolták az űrben termesztett növény első falatait. Piros római saláta volt, lila fények alatt párnákból kihajtva. (Az első szüretet visszarepítették a Földre, hogy megbizonyosodjanak arról, hogy biztonságosan fogyasztható-e.) Egy videóban Kjell Lindgren űrhajós ollóval ollóval vágja le a saláta levelét, míg két legénység barátja a közelben robog. Miután a salátát olajba és ecetbe mártotta, a három férfi "pirítóssal" úgy dobta össze a leveleit, hogy aztán harapjon egyet. "Ez elképesztő!" Lindgren azt mondja.

A NASA élelmiszertudósai azok repülés közben termeszthető egyéb növények kutatása, köztük törpeparadicsom és paprika, sőt törpeszilva is. A Marson az űrhajósok nemcsak gyümölcsöket és zöldségeket, hanem olyan vágott növényeket is termeszthetnek, mint a búza. A kutatók megvizsgálják, hogy milyen növényekből lehet jó jelölt, és milyen eszközökre lenne szükségük az űrhajósoknak a felszínen történő termesztéshez és betakarításhoz - a salátapárna bolygóváltozata. De az űrhajósok gazdává változtatása új bonyodalmakat jelent. Van idő és felszerelés például a búza kenyérsé történő feldolgozásához, valamint a pusztító terméskiesés kockázata.

Az élelmiszer-tudósok számára a legnagyobb kérdés az, hogy az űrhajósok elegen esznek-e.

Smith szerint a saját termesztésű növények valószínűleg az űrhajósok ételeinek kisebb kiegészítéseként fognak indulni, majd fokozatosan az étrendjük nagyobb százalékává válnak. Az önfenntartó marsi gazdaságok a távoli jövőben vannak.

Előretekintés és szaglás

Az élelmiszer-tudósok számára a legnagyobb kérdés azonban az, hogy az űrhajósok elegen esznek-e. Hogyan vonzhatja a századik tasak édes-savanyú sertéshús egy fáradt, stresszes földi embert?

Ezért vannak a NASA tudósai elmélyedés a pszichológiában biokémiával együtt. Azt vizsgálják, hogyan változnak a szag- és ízérzékek például mikrogravitációban és elszigeteltségben. Egy tanulmányban a kutatók kényelmi ételeket és üdülési csemegéket szállítanak az űrállomásra, az űrhajósok étkezés előtt és után is kitöltik a hangulati kérdőíveket. A legénység értékelni fogja az egyéni versus közösségi étkezéseket, valamint az ételek "főzésének" élményét. A NASA úgy véli, hogy hosszú távú expedíciókon a jó étel és a kellemes étkezés döntő fontosságú lesz a morál fenntartása érdekében. Ezeknek a kávézsákoknak és sárgarépa-érméknek a pszichológiai vonatkozása ugyanolyan fontos, mint a vitamin- és ásványianyag-tartalmuk. A NASA nem akarja, hogy asztronautái elhagyják a Föld szomszédságát, amíg nem tudja, hogy mindkét komponens ott van.

"A nap végén nem aggódunk az izomsejtek miatt" - mondja Smith. - Aggódunk az emberért.