在1961年4月12日,蘇聯航天員加加林,成為第一個遨游太空的地球人。在此后的40余年里,人類共進行了200余次載人太空飛行,先后有400余名航天員乘坐美國和俄羅斯的航天器飛向太空,甚至登上了月球。航天員每天的工作十分繁重、緊張,體力和腦力消耗都很大,每人每日需要的熱量在2800卡以上,蛋白質130克以上,脂肪100克以上,碳水化合物350克以上。為了保證航天員在噪聲、震動、輻射等影響下能集中注意力工作,在長期遠離人群時能情緒穩定,在失重脫鈣等情況下能維持正常的新陳代謝活力,航天食品中還必須含有足夠的氮、鉀、鈣等多種元素。那么,航天員在太空中到底吃些什么呢?他們的飲食都有一些什么花樣呢?
20世紀60年代:鋁管包裝三種食品,采取“嘴對嘴”的進食方式
吃飯、喝水對于生活在地球上的人來說,是一件最平常不過的事了,但在失重環境下的太空生活中,航天員的飲食就顯得十分復雜而特別奇妙。可以說,航天員的營養需求、食品制備、供給和他們的進食方式等都有一定的特殊性,所以他們的飲食與在地球上生活時的飲食有著很大的差異。因此,航天食品通常制成一口大小的長方形、球形和方形等,如肉塊、魚塊、點心塊等,食品表面再涂上一層可食的保護膜,這樣航天員進食時一口一塊,既方便簡潔,又不會掉碎屑,完全可以避免食物碎屑撒落在艙內飄浮。
航天員在航天飛行活動中,如何進食對航天員來說是一個不小的考驗。在失重條件下,一杯盛滿水的杯子,朝下朝上放都一樣,杯子里的水不會自動飄浮或灑落出來,放在桌子上,杯子會連同水一起飛起來。所以說,航天員在地球上原有的吃飯、喝水習慣已完全不能適用。航天員打開食品包時,須及時握住食品,不要讓它自由飛走。另外,還要注意不要使食品破碎或者掉碎屑。因為飄浮的食物碎屑也可以成為致命的“殺手”,一旦飛進航天員的鼻子或嘴,有可能造成窒息或呼吸危害。其次飄浮的食物碎屑還可能影響儀表儀器的正常運轉,影響航天員的視線等等。
在蘇聯和美國進行的早期航天飛行中,航天員采取“嘴對嘴”的進食方式,就是將經過特殊加工的液體或半固體的食品裝在類似牙膏管的容器內,進食時通過一根導管將食品直接擠入口中。人類第一個進入太空的蘇聯航天員加加林攜帶了幾種食品,試用以后,他認為在太空中進食和吞咽沒有困難。在20世紀60年代初,蘇聯和美國的航天員都是食用鋁管包裝的肉糜、果醬類膏糊狀食物。那時的太空食品包括:俄國炒牛肉、核仁巧克力餅、麥片、燉雞肉、炒雞蛋、菠蘿、格蘭諾拉燕麥卷、意大利通心面條和奶酪、巧克力布丁等。這些食品的特點是水分含量高、營養價值高、重量和體積小。這些食物在低重力(微重力)環境中,不會隨意飄來飄去。
20世紀60年代初的太空食品有三種:第一種是糊狀食品,例如牛肉醬、蘋果醬、菜泥和肉菜混合泥等,吃時像擠牙膏一樣將它們擠壓到口中;第二種是“一口吃”食品,就是將食物壓成一小塊,一口可以吃一塊;第三種是復水食品,它是一些冷凍干燥的食品,加水軟化就可以吃。到了1965年,航天員才有了更多的可選擇的食物。
20世紀70年代:改進食品包裝。食品花樣多,便于用勺子吃
20世紀70年代,由于航天員的意見很大,因此不得不對太空食品進行改進。20世紀70年代航天食品的包裝要求是:保證在失重情況下使用;重量輕體積小。一般有罐裝、盒裝和袋裝等。
20世紀70年代初,美國“雙子星座”號飛船和“阿波羅”號飛船采用氫氧燃料電池作電源。這種電池發電時,產生出大量水。于是,美國采用脫水復水食品,這種食品的性狀和風味更接近于地球上的普通食物,能滿足航天員的口味。后來,由于載人航天器上食品冷藏設備和加熱裝置的飛速發展,航天食品的類型和品種已接近于地球上的食物。美國航天飛機上的航天員可以吃到新鮮的蔬菜、水果和加熱后的鮮湯等食品。
“阿波羅10”號以后的食品有了很大的改進,主要是改進了食品的包裝和增加了食品的花樣,食用方式也改為用勺子吃。美國航天飛機使用的復水盒采用硅橡膠隔膜來防止加水后漏水,使加水操作更為方便可靠。蘇聯使用的復水食品包裝是軟塑料袋,加工比較簡單。在28天~84天的飛行時間里,飛船中的食品水準有了很大提高:航天員采用7天的標準食譜,食品包裝采用了整蓋易拉式鋁罐包裝;還安裝了豪華的機載保溫裝置和食品加熱裝置,可對食物進行加水和加溫。實驗室中建立了微型的“太空廚房”,廚房中有食品貯存設備、食品制造設備和航天員進餐設備。
20世紀80年代:航天員可從“太空廚房”點菜,食品體積小、重量輕
進入20世紀80年代后,航天員吃的幾乎和地球上一樣豐富,已經達到了航天員滿意的水平。航天飛機中安裝了更為先進的“太空廚房”,航天員在飛行中按照菜單進餐,菜單上的食品保證一周內不重樣。航天員可以根據自己的愛好點菜。此外,每天還有點心和零食,美國航空航天局為航天員設計了74種不同的食物和20種飲料,確保了太空食品的多樣性。美籍華人王贛駿在太空飛行時,為了使他有好胃口,他的太太特意做了他平時愛吃的炒羊肉,看來個性化也是航天食品的發展方向。航天食品體積小、重量輕,便于運輸和貯藏。此外,航天食品應有較長的保質期,一般應在37%下存放半年不變質。
中國的航天食品從1968年開始進行先期研究,到20世紀80年代太空食品已經有百種以上。這些食品在加工方法、包裝形式上借鑒了國外的技術,但是在菜品的內容上都有中國特色。復水菜是典型的太空食品,在加工時蔬菜要經過燙熟、調味、干燥、裝盒等程序。食用時,只需要加入一定的水,就會“還原”成餐桌上的熟菜,而且色、香、味樣樣俱全,完全可以與普通餐桌的菜肴媲美。
為了能讓航天員在太空也吃上水果,航天食品的研究員們特制了“凍干水果”。在水分脫掉的情況下,仍然保持水果的風味,種類包括菠蘿、水蜜桃、哈密瓜、草莓等等,四季水果都有涉及。
21世紀:強調環保和綠色食品。解決食品的生物再生技術
2006年,在航天飛機上針對太空食品首次提出了環保和綠色概念。太空食品不僅可以在太空中加工制作,甚至一些綠色蔬菜也可以在航天器的廚房里進行培育生長和加工。還有一些著名的酒店和廚師,可以將自己的拿手菜和招牌菜送到太空,航天員可以在航天器上擺宴會。
現在的航天食物和太空進食方式與在地球上差不多,只不過由于失重,航天員可以只用嘴去吃浮在空中的東西,雙手可以去干別的。而且為了防止食物產生碎屑,食物都略帶黏性,可以粘在盤子上。對于短期和中期飛行,主要采用攜帶式食品,將食品在地球上準備好帶到天上去。攜帶式航天食品按其在飛行任務中的用途,可分為食譜食品、儲備食品和救生食品;按食品加工類型、使用方法和具體用途可分為復水食品、熱穩定食品、干燥食品、壓縮干燥食品、中水分食品、調味品和自然型食品。除壓縮干燥食品用于救生食品外,其余食品均屬食譜食品。航天食品中還包括部分保健食品。
對于長期載人飛行,特別是對于將來的火星探險和在月球上的長期居住,需要解決食品的生物再生技術,以減少食品的攜帶量和補給量。目前,美國、俄羅斯等國正在加緊研究食品的生物再生技術。美國航空航天局艾姆斯研究中心為航天飛機研制了一種“色拉機”,它可為航天員提供萵苣、黃瓜、胡蘿卜等新鮮色拉蔬菜。同時美國、俄羅斯等國也在加緊研究在空間種植小麥、花生、大豆等糧食作物的技術,實現通過生物技術將航天員的代謝廢物轉變成食物的過程。美國“天空實驗室”上的第二批乘員洛馬斯等人在航天時帶去了一些辛辣的調味品,希望借它來增加食欲。當他們在航天中食用這些辛辣的調味品時,覺得失去了原來的味道,大家覺得很奇怪。事后證明,這是人在宇宙中味覺失靈的緣故。現在的航天食品,許多都稍帶黏性,可以放在盤子中而不飛走,航天員可用刀叉像在地球上一樣進餐了。也有粉劑和顆粒狀袋裝飲料,沖水后即可飲用。