航天科普:進(jìn)擊的航天食品
(作者:永磁-老鼠? 微博:CRH380AN020651020? ? ?? 知乎:DF0001? ? 央視頻號(hào):CRH380AN-0206)
? 航天食品,顧名思義就是給航天員在太空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)在載人飛船或航天飛機(jī)以及載人空間站內(nèi)食用的專(zhuān)用食品,各國(guó)的航天食品多種多樣,千奇百怪,下面我就來(lái)介紹一下。
? 上世紀(jì)60年代初,冷戰(zhàn)中的(前)蘇聯(lián)和美國(guó)航天員食用用鋁管包裝的肉糜、果醬類(lèi)膏糊狀食物。航天員進(jìn)餐時(shí),需要用手?jǐn)D壓管壁將食物直接送入口中。在穿著密閉加壓的航天壓力服時(shí),則通過(guò)頭盔進(jìn)食孔進(jìn)食。雖然這種形式的航天食品食用方起來(lái)不容易掉落食物殘?jiān)?,但這種航天食品的缺點(diǎn)是水分含量高,重量和體積大 ,不方便航天員攜帶。后來(lái),航天食品采用了一口一塊的壓縮食品,俗稱(chēng)“一口吃”。小塊的壓縮食品體積和重量小,便于攜帶,進(jìn)食方便。60年代中期~70年代初,美國(guó)的雙子星座號(hào)飛船和阿波羅號(hào)飛船采用氫氧燃料電池作電源。這種電池發(fā)電時(shí),會(huì)產(chǎn)生出大量的水,于是,美國(guó)采用脫水復(fù)水食品,這種食品的性狀和風(fēng)味更接近于地面的食物,能滿(mǎn)足航天員的口味。后來(lái),由于載人航天器上食品冷藏設(shè)備和加熱裝置的飛速發(fā)展,航天食品的類(lèi)型和品種已接近地面膳食。美國(guó)航天飛機(jī)上的航天員可吃到新鮮的蔬菜、水果和加熱后的鮮湯等食品。
航天食品類(lèi)型
1.情況性分類(lèi)
航天食品大致有如下兩種類(lèi)型:一類(lèi)是在太空正常飛行時(shí)航天員所要吃的食品,另一類(lèi)是在特殊情況下所要用的食品。
在正常飛行情況下吃的航天食品有:
(1)即食類(lèi)。它是可以拿過(guò)來(lái)就直接吃的東西,不需要進(jìn)行再加工,如含中等水分、一口大小的壓縮成型的或用涂膜處理的干燥食品等。
(2)復(fù)水類(lèi)。這種食品經(jīng)過(guò)真空凍干處理,因?yàn)樗诒凰蜕咸諘r(shí)輕而小,在航天食品中占有較大比重,但在食用前必須復(fù)水,在它的包裝袋上都有一個(gè)單向入水閥門(mén),以便復(fù)水用,復(fù)水后即可食用。
(3)熱穩(wěn)定殺菌類(lèi)食品。這類(lèi)食品是經(jīng)過(guò)加熱滅菌自理的軟包裝和硬包裝罐頭食品,太空飛行證明,在失重條件下用普通餐具由開(kāi)口容器中取食完全可行。這類(lèi)儀器占航天儀器的比例也很大。如(前)蘇聯(lián)禮炮6號(hào)空間站中這種儀器占80%左右。
(4)冷凍冷藏類(lèi)食品。這類(lèi)食品是在地面上凍好帶進(jìn)太空的,溶化后可食用。
(5)輻射殺菌類(lèi)食品。這是經(jīng)過(guò)放射線殺菌后的食品,它曾在美航天飛機(jī)飛行中少量使用過(guò)。
(6)自然型食品。地面上沒(méi)經(jīng)處理的食品,如新鮮水果,蔬菜、水果、果醬和調(diào)料等。
(7)復(fù)水飲料(沖劑或軟固體飲料)。它是在太空加水溶解后制成的冷飲或熱飲。在包裝上美國(guó)早期用復(fù)水飲料袋,后改用折疊塑料瓶和方形復(fù)水包,以便用吸管吮吸。
特殊的航天食品有:
(1)備用食品。它是指在發(fā)生特殊情況必須延長(zhǎng)飛行時(shí)所用的食品,其類(lèi)型同前。
(2)應(yīng)急食品。這種食品是指在飛行器發(fā)生故障時(shí),航天員必須穿著航天服時(shí)所用的食品,如鋁管包裝的半固體果醬、菜泥、肉羹等。應(yīng)急食品也包括當(dāng)航天員著陸后,降到遠(yuǎn)離人煙的地方,等待救援期間食用的食品。
(3)艙外活動(dòng)食品,這是指存于頭盔內(nèi)頸圈部分的固體或半固體、流質(zhì)供食器中的食品,供長(zhǎng)時(shí)間艙外活動(dòng)中臨時(shí)給航天員食用的食品。
食用分類(lèi)
對(duì)航天食品,科學(xué)家們將其大體分為7類(lèi):
一是即食食品,是不需要加工、拿過(guò)來(lái)就吃的食品;
二是復(fù)水食品,屬于凍干食品,需要加入水使食品恢復(fù)原狀后食用;
三是熱穩(wěn)定食品,這類(lèi)食品是經(jīng)過(guò)加熱滅菌自理的軟包裝和硬包裝罐頭類(lèi)食品;
四是冷凍冷藏食品,這類(lèi)食品是在地面上凍好帶進(jìn)太空的,融化后可食用;
五是輻射食品,經(jīng)過(guò)輻照殺菌后的食品;
六是自然型食品,地面上沒(méi)經(jīng)過(guò)處理的食品,如新鮮水果、蔬菜、面包、果醬等;
七是復(fù)水飲料,沖劑或固體飲料。
? 航天食品的衛(wèi)生及包裝要求
對(duì)航天食品的衛(wèi)生要求,首先就是要確保安全,不能發(fā)生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包裝必須能經(jīng)受住航天特殊環(huán)境因素的影響,如沖擊、振動(dòng)、加速度等的考驗(yàn)而不失效。
? 航天食品的質(zhì)量要求
航天食品是要求最高的食品。航天食品從本質(zhì)上講與地面普通食品一樣,都是為人體提供能量和營(yíng)養(yǎng)的,但空間環(huán)境的不同和航天員生活工作的特點(diǎn),對(duì)航天食品提出了許多特殊要求。對(duì)航天食品的要求,首先就是要確保安全,不能使航天員發(fā)生任何食源性疾病和食物中毒。航天食品及包裝必須能經(jīng)受住航天特殊環(huán)境因素的影響,如沖擊、振動(dòng)、加速度等的考驗(yàn)。截至到2015年,世界上所有航天食品都是從地球攜帶到太空的,考慮到載人飛船發(fā)射費(fèi)用昂貴,為了節(jié)省飛船的空間和發(fā)射時(shí)的有效載荷,航天員攜帶的航天食品應(yīng)盡可能重量輕,體積小,營(yíng)養(yǎng)好。
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? 航天食品的營(yíng)養(yǎng)要求
從營(yíng)養(yǎng)方面來(lái)看,航天食品必須符合失重條件下航天員生理改變的要求。航天飛行會(huì)導(dǎo)致航天員骨鈣丟失,肌肉萎縮,紅細(xì)胞數(shù)量減少,食品要針對(duì)航天員生理改變指數(shù)對(duì)膳食的營(yíng)養(yǎng)素作適當(dāng)調(diào)整。例如,肌肉萎縮要求食品提供充足的優(yōu)質(zhì)蛋白質(zhì),骨鈣丟失要求食品提供充足的鈣,以及適宜的鈣磷比例和維生素D。另外,飛行初期食品的脂肪含量不宜太高,以免加重空間運(yùn)動(dòng)?。粸榉乐剐难芟到y(tǒng)功能失調(diào),要限制食品中鈉的供給,保證鉀的供給。
航天食品的搭配要求
如何搭配進(jìn)食和建立飲食制度也是很重要的問(wèn)題。飲食制度是按航天乘員的生活工作和鍛煉情況,來(lái)合理安排每日的進(jìn)餐次數(shù)、每餐食品量和熱量、進(jìn)餐間隔時(shí)間的一種規(guī)定,也是制定每天食譜的依據(jù)。如蘇聯(lián)禮炮6號(hào)空間站上規(guī)定:每天4餐,每餐食品量和熱量接近均等;各餐間隔時(shí)間為3~5小時(shí);鍛煉后要15~20分鐘才能進(jìn)餐;鍛煉或緊張腦力勞動(dòng),必須在飯后1~1.5小時(shí)后才能開(kāi)始。美國(guó)采用每日3餐的制度。
航天食譜必須符合營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)和航天員口味及飲食習(xí)慣。航天食譜一般分兩種,一種是通用型,一種是個(gè)人愛(ài)好型。為了避免單調(diào),美俄在太空中使用的食譜,一般以4~`6天為一個(gè)周期,在一個(gè)周期內(nèi)除飲料外每天食品不重樣。如美國(guó)航天飛機(jī)的通用食譜分為A、B、C餐:A餐有桃、烤牛肉、炒雞蛋、薄餅、可可、桔子飲料,維生素丸和咖啡;B餐有豬肉混合菜、土耳其香腸、面包、香蕉、杏仁脆餅和蘋(píng)果汁飲料;C餐有蝦、牛排、燴悶飯、花椰菜、雞尾果汁、布丁、葡萄汁飲料和冰淇淋。從這些食品種類(lèi)上看,其營(yíng)養(yǎng)成份是比較齊全的,符合航天員的營(yíng)養(yǎng)標(biāo)準(zhǔn)。從已執(zhí)行過(guò)任返回地球的航天員的健康情況看,還沒(méi)發(fā)現(xiàn)有過(guò)度營(yíng)養(yǎng)不良的情況,雖然在太空長(zhǎng)期工作時(shí)航天員會(huì)普遍出現(xiàn)缺鈣現(xiàn)象和肌肉萎縮,但這只與長(zhǎng)期失重有關(guān)。
航天食品的制作過(guò)程要求
為了確保我國(guó)航天食品的絕對(duì)安全,從原材料的選購(gòu)、食品生產(chǎn)車(chē)間與設(shè)施的衛(wèi)生、工作人員的管理及食品檢驗(yàn)檢測(cè)等所有環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格把關(guān)。
把好原料采購(gòu)關(guān)
航天食品的原料全部是取得“綠色食品”資質(zhì)的產(chǎn)品?!熬G色食品”是指安全、營(yíng)養(yǎng)、無(wú)公害食品,這類(lèi)食品對(duì)工業(yè)“三廢”和農(nóng)藥污染進(jìn)行了嚴(yán)格的控制。我國(guó)航天食品的生產(chǎn)部門(mén)在全國(guó)選取了若干實(shí)力雄厚、聲譽(yù)良好的原料供應(yīng)商,并定期對(duì)供應(yīng)商的質(zhì)量體系進(jìn)行考核。
把好生產(chǎn)工藝關(guān)
由于航天食品絕不含防腐劑,而保質(zhì)期一般要求在6個(gè)月以上、保藏時(shí)一般不考慮進(jìn)行冷藏、航天員在食用前不能進(jìn)行殺菌消毒處理,所以對(duì)于食品生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝提出了很高要求。航天食品專(zhuān)家經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究和實(shí)踐,形成了一整套嚴(yán)格的生產(chǎn)過(guò)程的工藝文件和工藝參數(shù)。這些文件和參數(shù)一經(jīng)確定,并經(jīng)過(guò)權(quán)威專(zhuān)家評(píng)審?fù)ㄟ^(guò)后,生產(chǎn)過(guò)程就嚴(yán)格按照這一要求進(jìn)行。
把好人員管理關(guān)
我國(guó)的航天食品是由中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心(?Astronaut Research and Training Center OfChina)研制生產(chǎn)的,航天員中心的航天食品生產(chǎn)車(chē)間就設(shè)在北京海淀區(qū)唐家?guī)X戒備森嚴(yán)的北京航天城里。生產(chǎn)車(chē)間目前有9名工人,他們都經(jīng)過(guò)了嚴(yán)格的政審和每年兩次的健康體檢,確保政治可靠、身體健康。平時(shí),這些人員不得隨意外出,不得與身份不明的人交往,也不能像一般人一樣到外面的餐廳吃飯。在進(jìn)入生產(chǎn)車(chē)間前,每人都要淋浴、消毒,并換上特制的防靜電工作服。
四是把好檢測(cè)關(guān)
為了保證航天食品的衛(wèi)生質(zhì)量,在食品的設(shè)計(jì)、研制和生產(chǎn)中,都必須嚴(yán)格遵守《中華人民共和國(guó)食品衛(wèi)生法》,執(zhí)行國(guó)家衛(wèi)生行政部門(mén)批準(zhǔn)頒發(fā)的《航天食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》,對(duì)原材料的選購(gòu)、運(yùn)輸與儲(chǔ)存的衛(wèi)生,車(chē)間環(huán)境與設(shè)施的衛(wèi)生,生產(chǎn)人員的個(gè)人衛(wèi)生,食品加工過(guò)程中的衛(wèi)生,成品運(yùn)輸儲(chǔ)存與交付的衛(wèi)生等進(jìn)行嚴(yán)格的管理與監(jiān)督。所有航天產(chǎn)品必須經(jīng)國(guó)家衛(wèi)生行政部門(mén)檢驗(yàn)并確定合格后,才能交付使用。
航天食品還必須符合衛(wèi)生學(xué)的要求,防止食源性疾病的發(fā)生。
我國(guó)的航天食品
我國(guó)在神五任務(wù)時(shí)就有了八寶飯、陳皮牛肉、醬牛肉、蓮子粥、速溶綠茶、墨魚(yú)丸、牛肉丸等多種具有濃郁中國(guó)特色的航天食品。如八寶飯,不僅風(fēng)味獨(dú)特、色澤艷麗,且其中的蓮子、桂圓等配料還具有保健功能,具有濃郁的中醫(yī)特色。
航天食品種類(lèi)繁多。那么它的加工方法和食用方式會(huì)是怎樣的呢?以陳皮牛肉為例,作為航天食品它就必須經(jīng)過(guò)高溫處理后再做成罐裝食品,這樣才可長(zhǎng)期保存。食用時(shí),用加熱器加溫即可食用。這種食品稱(chēng)為熱穩(wěn)定食品,用金屬罐或蒸煮袋包裝,俗稱(chēng)“軟硬罐頭”,它們的特點(diǎn)是不僅含有正常量的水分,而且與普通食品從口感到形狀最接近。由于空間運(yùn)動(dòng)病和失重環(huán)境對(duì)機(jī)體的影響,航天員的食欲會(huì)有所降低,這樣會(huì)影響航天員的工作效率和身體健康。
中國(guó)航天員科研訓(xùn)練中心航天員營(yíng)養(yǎng)食品室主任白樹(shù)民教授說(shuō)為了增進(jìn)航天員的食欲,提高食物的攝入量,航天食譜通常采用個(gè)人選擇性食譜,那么什么是個(gè)人選擇性食譜呢,就是在飛行前由航天員根據(jù)自己的嗜好選擇自己喜愛(ài)的食品,由膳食營(yíng)養(yǎng)專(zhuān)家進(jìn)行配餐后編入食譜,供他們?cè)陲w行時(shí)使用。
中國(guó)人有飯后喝茶的習(xí)慣,我國(guó)的航天醫(yī)學(xué)專(zhuān)家還發(fā)明了包裝簡(jiǎn)單、飲用方便的速溶茶精飲料,飲用時(shí)只需通過(guò)包裝袋上的一個(gè)單向閥門(mén)將水注入,揉捏包裝袋,等到與水充分吸收復(fù)原,就可以打開(kāi)包裝進(jìn)食。凍干食品是最具有航天特色的。它是利用真空冷凍干燥技術(shù)脫去食物中的全部水分,最大限度地保持物料的原有形狀和營(yíng)養(yǎng)成分,可以直接食用。一般水果、蔬菜類(lèi)不耐蒸煮的食物可以用這種方法加工。
現(xiàn)在,我國(guó)的科技工作者已開(kāi)發(fā)了幾十種航天食品,可以想見(jiàn),隨著航天事業(yè)的發(fā)展,我們的航天食品會(huì)更加豐富,給航天員提供一個(gè)舒適的飲食條件。
其他國(guó)家的航天食品
美國(guó)
航天飛機(jī)食譜
A餐B餐C餐桃豬牛肉混合菜蝦;烤牛肉土耳其香腸牛排;炒雞蛋面包燴肉飯;薄餅可可桔子飲料維生素丸咖啡香蕉杏仁脆餅蘋(píng)果飲料花椰菜雞尾水果布丁葡萄汁飲料冰淇淋。
美國(guó)航天食品的包裝要求,一是要能夠保證在失重情況下正常使用,二是重量輕體積小。一般有罐裝(鋁罐或雙金屬罐)、盒裝(復(fù)水食品盒)和袋裝(復(fù)水飲料袋、蒸煮袋、鋁塑復(fù)合袋等)。美國(guó)航天飛機(jī)使用的復(fù)水盒采用硅橡膠隔膜來(lái)防止加水后漏水,使加水操作更為方便可靠。而蘇聯(lián)/俄羅斯使用的復(fù)水食品包裝是軟塑料袋,加工比較簡(jiǎn)單。
美國(guó)航天飛機(jī)還使用復(fù)水軟料袋,它的加水原理與復(fù)水食品盒相同。救生食品可采用軟塑料內(nèi)包裝和硬塑料外包裝。救生飲水可采用馬口鐵罐或塑料瓶包裝。
對(duì)于長(zhǎng)期載人飛行,特別是對(duì)于將來(lái)的火星探險(xiǎn)和人類(lèi)在月球上的長(zhǎng)期居住,則需要解決食品的生物再生技術(shù),以減少食品的攜帶量和補(bǔ)給量。目前,美、俄各國(guó)正在加緊研究食品的生物再生技術(shù)。美國(guó)國(guó)航空航天局艾姆斯研究中心為航天飛機(jī)研制了一種“沙拉機(jī)”,它可為航天員提供萵苣、黃瓜、胡蘿卜等新鮮蔬菜用于制作蔬菜沙拉。蘇聯(lián)也曾在“禮炮”7號(hào)空間站上進(jìn)行過(guò)洋蔥、黃瓜、小蘿卜等蔬菜的種植實(shí)驗(yàn),以提供新鮮蔬菜給航天員食用。同時(shí)美、俄各國(guó)也在加緊研究在空間種植小麥、花生、大豆等糧食作物,實(shí)現(xiàn)通過(guò)生物技術(shù)將航天員的代謝廢物轉(zhuǎn)變成食物的過(guò)程。美國(guó)天空實(shí)驗(yàn)室上的第二批乘員洛馬斯等人在執(zhí)行任務(wù)時(shí)帶去了一些辛辣的調(diào)味品,希望借它來(lái)增加食欲,當(dāng)他們?cè)诤教熘惺秤眠@些辛辣的調(diào)味品時(shí),覺(jué)得失去了原來(lái)的味道,大家覺(jué)得很奇怪。事后證明,這是人在宇宙中味覺(jué)失靈的緣故。
俄羅斯
俄羅斯為航天員供應(yīng)的食物很多是罐裝的,例如加了蔬菜的羔羊肉,摻有大麥的牛肉(像一種夾肉面包),鱘魚(yú)和雞肉飯。俄羅斯的空間站艙室里有微波爐,可以加熱罐頭,食用前需要先用起罐器將罐頭打開(kāi),但是罐頭蓋不能取下(以免罐頭里的食物飛得到處都是)。因?yàn)楣揞^上沒(méi)有可以將它們固定在桌子上的搭扣,所以在吃罐頭時(shí)你無(wú)法將它固定住。但如果你打算騰出手去做其他事情的時(shí)候,你可以往罐頭底部倒一些水,這樣罐頭就可以粘在桌面上。
還有很多其它的脫水食物,像特沃勞格(tvorog)(這是一種俄羅斯鄉(xiāng)村的堅(jiān)果干酪甜點(diǎn))、蔬菜、意大利通心面、西紅柿、油炸米飯、小蝦等等。你所要做的就是吃之前往復(fù)水袋中加水,等上幾分鐘,再將勺子插進(jìn)袋子里吃這些食物。俄羅斯的湯:羅宋湯、牛肉大麥湯、辛辣羔羊湯等等。如果你去過(guò)俄羅斯的話,你就會(huì)知道那里的湯是多么美味了。在脫水食品復(fù)水時(shí),要確信這些湯料和水已經(jīng)完全融合,你需要將包裝袋前后晃動(dòng),或抓住包裝袋,上下拍打,利用離心力將水?dāng)D到袋子中。所以當(dāng)你看到一名俄羅斯航天員在空間站里抓住一個(gè)食品袋并且上下?lián)]舞時(shí),請(qǐng)不要驚訝,這不是他為了午餐而興奮(也許有這種可能),或者只是為了將食物和水混在一起。
PS:雖然美國(guó)的航天食品種類(lèi)繁多,口味多種多樣,但有些美國(guó)航天員仍然對(duì)這種航天食品心存厭惡。比如在上世紀(jì)六十年代初有一位叫約翰·揚(yáng)的美國(guó)航天員為了在太空中滿(mǎn)足自己的口腹之欲竟在執(zhí)行任務(wù)前偷偷地把一個(gè)牛肉三明治塞進(jìn)航天服里帶入了太空。1984年美籍華裔科學(xué)家王贛俊在乘坐“挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)執(zhí)行任務(wù)時(shí),他的太太專(zhuān)門(mén)為他做了一道他最喜歡吃的炒羊肉讓他在空間站吃,沒(méi)想到這道菜也贏得了其他美國(guó)航天員的青睞,對(duì)這道菜贊譽(yù)有加。后來(lái)這一菜品被NASA命名為“王太太炒羊肉”,并納入美國(guó)航天員的太空食譜中。
神舟十二號(hào)載人飛行任務(wù)時(shí),中國(guó)空間站為航天員配備了120多種航天食品,食物不僅有主副之分,還講究葷素搭配。航天員們都能吃到自己喜歡的食物。比如,航天員們的早餐有粥、面包和醬蘿卜;午餐不僅有葷有素、有太空粽子,還有一道復(fù)水湯菜“菘菜牛肉湯”,復(fù)水食品是加水復(fù)原后就可以食用的食品;晚餐也很豐富,有雞也有魚(yú);除了正餐,還有佐餐,巧克力、曲奇餅干、什錦罐頭等應(yīng)有盡有??臻g站的太空廚房里還配了食品加熱裝置,讓航天員在太空也能吃上熱乎飯。
盡管人對(duì)美食的追求是無(wú)止境的,但航天員在軌的飲食也得根據(jù)不同的飛行階段作相應(yīng)調(diào)整。剛?cè)胲墪r(shí),飲食會(huì)選擇粥和一些清淡的食品,有助于航天員補(bǔ)充體液,也更利于消化。在每次飛行任務(wù)前,都會(huì)有專(zhuān)業(yè)科研人員為航天員精心調(diào)配,關(guān)鍵就是要做到營(yíng)養(yǎng)均衡。此外,科研人員還可以根據(jù)航天員的個(gè)人口味,對(duì)太空食譜進(jìn)行“私人訂制”,讓航天員有機(jī)會(huì)“挑食”,當(dāng)然,美食的“私人訂制”也得要符合健康營(yíng)養(yǎng)的要求。隨著航天食品種類(lèi)多樣性的提升,未來(lái)我國(guó)航天員還將在“太空之家”上享用到更多美食。











