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今天聊一聊神舟航天员的伙食问题丨揭秘“太空厨房”

编辑:大魔王 2019-01-18

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  还有,在神舟十号任务期间,恰逢端午节,于是我们在电视上看到了航天员王亚平在太空为大家展示甜糯的太空香粽。将来的载人空间站工程,航天员长期在太空驻留,过春节的时候可以吃上香喷喷的太空水饺,中秋节的时候吃着月饼在太空赏月。

  从压缩饼干、冻干果蔬片、五香豆干、陈皮牛肉、太空香粽到各种菜肴罐头,每一种能够入选航天飞行食谱的食品,都要经过从配方研制、工艺定型和试验验证多个环节的层层审评把关。产品的营养学特性、适应性、包装性能、卫生学、操作过程安全性及感官接受性评价指标全部通过的食品才有资格入选航天食品库。

  

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  神舟五号时,杨利伟出征太空,在太空飞行1 天后成功返回,由于返回舱尚不具备食品加热条件,所以,航天食品的形式主要是即食食品。

  

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  在航天食品的研制过程中,都会多次和航天员进行沟通调研,在了解掌握航天员的饮食偏好后,飞行食谱会有针对性地进行个性化设计。而在飞行食谱设计完成后,航天员在地面上会进行一个食谱周期以上的实验,对每一种航天食品、每一餐次及整个食谱进行打分评价,根据这些打分再进行航天食品的改进和最终确定。

  到了神舟六号的2 人5 天飞行,航天员费俊龙、聂海胜从返回舱进驻轨道舱,轨道舱配置了食品加热器,所以除了即食食品外还能享受到热食。但是因为飞行时间还是比较短,所以食品种类并不是很多,包括炒米饭、香菇菜心、陈皮牛肉和烤麸等。

  为了最大程度的减控健康风险、缓解这些影响,航天员的饮食必须充分考虑到各种任务特点,并严格遵关规范。目前针对航天员不同的任务阶段,食品已经有了分类,严格按照不同飞行时段、不同飞行任务配置食品。比如刚刚入轨时期,这一阶段是航天员逐渐适应太空的过程,流质的粥类等易于消化吸收的食品会更多一点。

  2016 年,神舟十一号任务乘组航天员景海鹏和陈冬在太空开展了长达30 多天的飞行。此时航天员已经可以享用到比较完整配套的系列化航天食品,包括主食、副食、即食、饮品、调味品等多品类达百余种。对于即将到来的神舟十二号飞行任务及载人空间站任务,航天食品品种将更加丰富,航天任务保障的能力将更加完善。

  作为航天员系统副总设计师,李莹辉的主要职责是围绕保障航天员的身心健康开展工作。为了更好地研究解决制约人类长期载人航天飞行的主要医学问题,李莹辉正在带领团队进行创新性、前瞻性和探索性航天医学实验的系统设计和实施,将更多利用太空真实,即空间站在轨实验条件,开展更广泛更深入的航天医学研究,更好地为航天员健康保驾护航。

  

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  电影《火星救援》主人公在火星种植土豆(马铃薯),是在一个宜居的、受控的腔室内进行的,在植物生长所需的温度、大气、压力、水分、养分及光照等各种条件满足要求的前提下是可行的。我国在深圳太空科技南方研究院开展了4 人180 天受控生态生保集成试验,也种植过马铃薯,因为马铃薯是块茎,切成几块都能长出来,此外马铃薯也比较易于储存。但马铃薯也有缺点,比如它的叶是不可食的,相比之下,叶同样可食的红薯也是太空种植中不错的选择。

  如果按照这些考虑,太空种植的蔬果品种首先能够参与水气交换的部分要多,效率要高,生长周期要短,其次还要有很好的适口性各种生菜、萝卜就是比较好的选择。同时结合我国食疗食养的饮食,我们在受控生态体系中,提出并设计了一些药食同源的植物品种,可谓是一举多得,高效利用。

  按照以上原则设计飞行食谱,依据食谱进行航天食品组装,航天员只需按照食谱食品包的编号吃就可以了。有一点需要重点关注,就是从地面进入太空,在微重力下,跟地面不同,人的味觉、嗅觉也随之变化,所以还会为航天员准备多种调味品,满足酸、甜、咸、辣等多种口味需求,航天员可以在进餐时自行添加。这些调味品都是以液体或者酱料的形式提供的,因为在太空如果用粉末的盐或者胡椒粉调味会很难操作,粉末会四处飘逸,甚至进入仪器设备造成。

  民以食为天,对于崇尚舌尖上的美味的东方国度,中国饮食文化所承载的味蕾触动、习俗家常和市井人情,源远流长。透过大气层,九霄之外的太空厨房会烹制出什么样的美食呢?带着这样的疑问,我们采访了中国载人航天工程航天员系统副总设计师、航天医学基础与应用国家重点实验室主任李莹辉。

  现有技术水平决定了目前航天员在太空还无地面一样便利地获得新鲜果蔬,之前我国航天飞行任务航天员食用的果蔬主要是以罐头或冻干果蔬片的形式提供,今后也将从地面携带一些便于储存、运输的新鲜蔬果,比如苹果及橙子等。在太空,吃腻了预包装食品,如果吃上一次新鲜蔬果,航天员会像过节一样开心。目前,在轨种植果蔬的尝试已经获得了一定进展。

  太空种植和目的有关,从技术储备来说,植物的一个重要核心任务是为将来星际驻留提供可循环再生的水和氧气,植物蒸腾会产生大量水,满足水的循环,同时植物吸收二氧化碳,产生氧气,参与到气体平衡交换中。此外植物本身的可食部分成为供应食物,可以满足人体对能量和营养的需求。

  为了确保航天员健康,最大程度减小健康风险,航天员的每餐的饮食也有明确的要求和一定的。简而言之,飞行食谱精确到了每一餐的配置,从营养均衡的角度看,是一定要吃完而且按照配置吃的。飞行食谱的配置必须要满足几个要求--首先要有精准的能量配置,即能量平衡。飞行食谱对于能量配置的精准性要求非常高,能量设计值过高,带去是浪费资源;能量太低则无法满足航天员的对能量的需求。

  1996 年博士毕业后进入中国航天员科研训练中心,主要工作围绕失重、辐射、狭小空间对航天员健康的影响展开机制机理与防护措施研究。在多次载人航天任务中完成负责的航天员健康保障和航天医学实验任务。作为中方首席专家和责任总师主持人类首次模拟载人火星飞行国际合作等多项、中法、中际合作研究。

  进入中国航天员科研训练中心,首先映入眼帘的,是迄今为止我国11 名执行过航天飞行任务的航天员全家福。李莹辉主任告诉我们,受到狭小空间、有限能源和微重力等诸多因素的制约,自人类第一次踏足太空,航天饮食保障便成为航天员在太空生活期望最高而抱怨最多的项目。“脚踏实地的感觉真好,回家的感觉真好!”这是神舟九号任务中执行中国首次太空手控交会对接任务的航天员刘旺返回落地后发出的感叹。从那一刻起,如何保障航天员在太空像在地面一样饮食,吃出家的味道?就成为航天营养与食品科技工作者不懈追求的目标。

  而当航天员执行出舱活动任务时,因为需要耗费大量体力和脑力,这个阶段的航天食品能量配置会适当增加。

  第二要营养素平衡,宏量营养素、膳食纤维、常量元素、微量元素、水溶性维生素、脂溶性维生素及饮用水配置要均衡,避免航天员长期在轨驻留期间发生营养不良。第三是水能比,飞行食谱水供给量的配置是与能量配置息息相关的,食品含水量和航天员直接喝的水量加起来要满足人体一天的需水量。

  根据国际载人航天的经验,太空种植的果蔬品种有生菜、西红柿、油菜、甘蓝及胡萝卜等。但是目前太空种植新鲜果蔬还处于实验阶段,还没有成规模地种植和采收,远远无法满足航天员的饮食需求。

  李莹辉:航天食品系统是不断发展的,神舟十一号任务航天饮食保障水平比神舟五号任务有了很大的提升,航天食品品种有了极大地丰富。

  在神舟十号载人航天飞行任务中,飞船指令长聂海胜是湖北人,他的飞行食谱食品包中就有即食热干面,用飞行器内配置的加热器加热一下就可以享用了。而在最近的一次载人航天飞行(神舟十一号)任务中,两位航天员景海鹏和陈冬,其中海鹏是山西人,喜欢酸味口感,在他的食谱配置中有即食香醋,不过必需采用专门的包装,因为在太空失重下不能像地面一样便捷的,尤其是液体,所以想吃带汤的拉面暂时还得忍一忍了。

  中国航天员科研训练中心研究员,博士生导师。中国载人航天工程航天员系统副总设计师、航天医学基础与应用国家重点实验室主任、航天医学实验领域责任总师,国际宇航科学院生命科学部院士,COSPA 中国委员会委员,中国载人航天工程航天医学专家组;航天医学学科责任专家。《航天医学与医学工程》执行主编、REACH副主编,《中华航空航天医学》、《空间学报》等学术刊物编委。

  航天食品的产品设计及工艺实验是产品设计师、营养师和感官评价员多次交互确认的过程。专门的感官评价队伍会从色、香、味、形、质、器多个角度对食品进行打分,提供专业意见,航天员也参与感官评价。评价意见是产品配方和工艺定型的重要依据,设计师根据航天员的意见反馈再对产品进行优化改进。 所以每个航天员在天上吃到的食物,都是经过他们本人在地面品尝鉴定过的哦。

  航天饮食的特殊性归根于他们所处的特殊空间。太空对于人类健康影响主要有三大因素--第一是失重,也就是微重力;第二是辐射;第三是狭小隔离空间,在空间站里面宇航员任务重,空间狭小又远离地球,这三点会对航天员的健康造成负面影响。

  此外,为了避免产生食谱疲劳,增进量,提高飞行食谱的接受度,航天员的飞行食谱周期也在不断延长。所谓食谱周期,指的是食谱多少天不重样,包括全部主食、副食都不重样。不重样的时间越长,即食谱周期越长,对航天食品库的丰富程度要求越高。神舟十二号的食谱周期将从5 天延长至7 天,对于空间站任务航天员长期在轨驻留,食谱周期会延长到14 天。