«По моему опыту военного летчика и астронавта, еда объединяет нас как людей и дарит нам утешение, когда мы вдали от дома», — Пэм Мелрой, астронавт, заместитель главы NASA, 2022 год.
Инициатором написания этой статьи стал небезызвестный читателям радостный Алексей Кудря, который бесцеремонно прервал мой ужин, ворвавшись в директ с видео, где китайские ханьтяньюани делают курочку-гриль на орбитальной станции «Тяньгун», предлагая на майские сгонять к китайцам на шашлыки. И хотя сама идея шашлыков мне понравилась, место и способ приготовления Алексеем были предложены крайне неудачно, и сейчас я объясню, почему.
«Эта штука отвратительна… Я думаю, ее так много в музеях, потому что астронавты ее не ели», — астронавт Майкл Джеймс Массимино, 2019 год.
Но для начала, как всегда, окунемся в историю. На заре космонавтики с питанием космонавтов надо было что-то решать, и решения в СССР и в США были приняты примерно одинаковые.
В ранних полетах СССР — «Восток» (1961–1963) и «Восход» (1964–1965) — питание было из тюбиков, с консистенцией пюре или паштета. Юрий Гагарин, например, ел мясное пюре и шоколадный соус в алюминиевых тюбиках. Фото Гагарина за едой нет, но есть фото Терешковой.
В миссиях Mercury (1961–1963) питание состояло почти полностью из тюбиков и кубиков — пюреобразная пища, выдавливаемая через клапан прямо в рот. Это были, например, мясные пюре и пасты, десерты и соусы. По воспоминаниям астронавтов, вкус был ужасный, а процесс — неудобный.
В программе Gemini (1965–1966) начали применять сублимированные продукты, которые требовали добавления воды (регидратации). Уже тогда стало ясно, что тюбики можно почти полностью исключить.
В программе «Союз» (с конца 1960-х) стали применять сублимированные продукты и консервы в банках (алюминиевых, а затем пластиковых), что резко улучшило качество питания. Тюбики сохранялись еще долго, но в основном для напитков и отдельных соусов. (Обратите внимание на надписи на тюбиках.)
В миссиях Apollo (1968–1972) питание стало еще более разнообразным: сублимированные блюда в пакетах с застежкой, в которые подавалась горячая вода, а также немного термостабилизированных (в основном консервированных) продуктов. Тюбики использовались только в единичных случаях, например для напитков или соусов.
На станциях «Салют» и «Мир» (1970-е–1990-е) полностью перешли на систему контейнеров, пакетированных и сублимированных блюд. Тюбики использовались всё реже, в основном как запасной вариант.
На SkyLab (1973–1974) от тюбиков полностью отказались. Еда хранилась в алюминиевых контейнерах и пластиковых пакетах, а разогревали ее в специальном электрическом Food warmer. Это был уже переход к «нормальной кухне» в невесомости. Тут стоит ненадолго остановиться. После катастрофы «Аполлона-1» (1967), где пожар уничтожил капсулу с экипажем, любое оборудование с нагревательными элементами проходило особую сертификацию. Food warmer имел термостатический контроль и ограничитель по температуре, который не позволял превышать безопасный предел 80 °C внутри камеры. При этом стандартная температура нагрева составляла около 66–71 °C. Это безопасный диапазон, не вызывающий риска возгорания или перегрева.
На МКС тюбики практически не применяются. Питание состоит из сублимированных блюд (добавляется горячая вода) и термостабилизированных паучей, а также порционных банок или пластиковых контейнеров. На МКС используются Galley Food Warmer (он же Meal Heater, или Food Tray Warmer) на американском сегменте и ЭПП (электроподогреватель пищи) на российском. На обоих приборах рабочая температура нагрева — около 60–70 °C. На обоих стоят встроенные термопредохранители до 80 °C. При этом ЭПП более экономичный по сравнению с Galley Food Warmer — 28 В против 120 В соответственно.
Примечательно, что на станциях «Салют» и «Мир» также использовались ЭПП, только более ранних модификаций.
Также на МКС находится Water Dispenser, который обеспечивает экипаж горячей водой для регидратации, температурой до 85 °C. Этот прибор используется чаще, чем подогреватель, потому что большинство блюд именно сублимированные. На российском сегменте есть его аналог (блок раздачи и подогрева).
На станции «Тяньгун» стоит аналог Galley Food Warmer — 食品加热器 (подогреватель пищи) и аналог Water Dispenser — 航天饮水供给装置 (устройство подачи питьевой воды для ханьтяньюаней).
Важно отметить: на МКС никогда не проводились эксперименты по термической обработке сырой пищи. Причины — вполне прагматичные:
- Риск возгорания и задымления — на станции нет системы отвода дыма или жировых аэрозолей, которые в микрогравитации не поднимаются вверх, а плавают в воздухе и могут попасть в вентиляцию. В случае пожара там хитрая система — дым удаляется из атмосферы станции, но только после того, как пожар уже обнаружен датчиками и экипаж отключил оборудование или использовал огнетушители.
- Ограниченный контроль над открытым нагревом — пламя и горячие элементы плохо ведут себя в невесомости, а тепло рассеивается иначе.
- Сложность очистки — даже капля жира в микрогравитации может быть опасна для фильтров и электроники.
Здесь стоит упомянуть эксперимент ESA, проведенный совместно с учеными из Университета Аристотеля (Салоники, Греция) в 2022 году под названием Flying frying in microgravity. В рамках испытаний жарили картофель-фри. Эксперименты были выполнены в ходе двух кампаний параболических полетов ESA. Такие полеты создают короткие периоды микрогравитации, что позволяет изучать процессы, которые иначе нельзя воспроизвести на Земле. Но, что важно, полученные результаты планируется использовать не для открытия «гамбугерной» в космосе, а для систем, связанных с кипением, испарением, конденсацией в будущих установках для производства топлива, жидкостных системах и теплообменниках в условиях космоса.
«Воскресное утро: печь или не печь печенье — это даже не вопрос. Однозначно печь», — Илон Маск, 2016 год.
При этом нельзя не упомянуть про один рискованный эксперимент, на который согласилось NASA. В ноябре 2019 года на МКС был доставлен специализированный малый электрический «духовой шкаф» (Zero G Oven), разработанный совместно Zero G Kitchen и NanoRacks с целью испытания выпечки шоколадного печенья бренда DoubleTree. Кусочки тестового печенья хранились в морозильнике на станции, после чего помещались в силиконовый пакет-чехол с фильтрами и запускались в печь. Астронавтам Кристине Кох из NASA и Луке Пармитано из ESA пришлось печь его снова и снова, чтобы определить правильную температуру и время для получения наилучшего результата. Использовался температурный режим от 150 °C до 177 °C при максимально возможной температуре до 363,3 °C, но выше 177 °C NASA не разрешило.Любопытный факт: первый испеченный образец был «недопечен» при ~150 °C / 25 мин, но это стало известно, когда образцы были возвращены на Землю. Астронавты на орбите не попробовали ни кусочка в целях безопасности (прямых упоминаний не нашел, но, как понял, чтобы при вскрытии пакета в атмосферу не попали нежелательные частицы).Четыре года Zero G Oven пылилась на станции, после чего была возвращена на Землю.
«Кто сдает продукт вторичный, тот питается отлично», — Владимир Войнович, «Москва 2042», 1986 год.
Теперь перейдем к нашей любимой экономике и рассмотрим, почему в космосе почти не используют сырые/свежие продукты. Кому интересно научное обоснование такого подхода NASA со ссылками на USDA и NIH, вам читать “Food and Nutrition OCHMOTB013 Rev E” 1. Для остальных кратко и наглядно.Во-первых, увеличение сроков хранения:
Сырые продукты
- Мясо (сырое) — обычно 1–2 дня в холодильнике; вне холодильника — несколько часов.
- Овощи (свежие) — 1–7 дней, в зависимости от типа и условий хранения.
- Фрукты — 1–14 дней, чаще всего до недели при комнатной температуре.
И да, сроки хранения замороженного мяса в среднем составляют от 3 до 12 месяцев, но это принципиально не влияет, а замороженные овощи и фрукты вряд ли кто-то захочет есть.
Сублимированные продукты в герметичной упаковке
- Мясо — 10–25 лет.
- Овощи — 5–20 лет.
- Фрукты — 5–15 лет.
Во-вторых, снижение массы и объема, что архиважно в космонавтике. Сублимированные продукты — это еда, из которой удалена вода почти полностью (обычно ≥ 90%). Вода — 60–95% массы свежего продукта. Например:
- 100 г свежей курицы — после сублимации остается ~25 г сухого белка/жира. Объем уменьшается на 60–75%, иногда чуть меньше, из-за воздушных пор между кусочками сублимата.
- 100 г свежей моркови — ~10–15 г сублимированных хлопьев. Объем уменьшается на 70–85%.
Но вы скажете, что воду тоже нужно доставлять на орбиту. И это правда, но есть нюанс.
На МКС системы жизнеобеспечения устроены так, чтобы максимально экономить воду и возвращать ее из всех возможных источников. В американском сегменте эта задача решается с помощью комплекса Water Recovery System, который входит в состав ECLSS. Он включает несколько ключевых компонентов: Urine Processor Assembly, который осуществляет вакуумную дистилляцию мочи; Water Processor Assembly, где очищается дистиллят из UPA и конденсат из воздуха, пота и дыхания; а также Brine Processor Assembly, позволяющий извлекать еще больше воды из концентрированной мочи. Конденсат из атмосферы и влажных поверхностей также собирается и направляется на переработку. Первоначально UPA обеспечивал около 85% возврата воды из мочи, но с внедрением улучшенных систем и BPA общий уровень рекуперации воды в американском сегменте достиг примерно 98%, включая конденсат воздуха и все стоки.
В российском сегменте система организована несколько иначе. Моча и стоки собираются в АСУ (ассенизационно-санитарное устройство), после чего часть воды возвращается на переработку. Доля возврата воды здесь традиционно была ниже, около 70%, поскольку в российском сегменте не использовались те же методы предварительной обработки мочи, что в американском сегменте.
На «Тяньгуне» эту роль выполняют несколько систем: 水资源保障系统 (система обеспечения водных ресурсов), 水循环再生系统 (система водного круговорота и регенерации), 冷凝水处理装置 (установка по переработке конденсата) и 尿液处理系统 (установка регенерации урины).
Процент переработки воды, по заявлению CMSA, более 90%.
А вы думали, почему космонавты и астронавты всегда такие здоровые и полные сил? Потому что ежедневная регулярная уринотерапия! (Панчин меня теперь отменит…) Но не будем отвлекаться.
При этом вода на МКС регулярно завозится, примерно 2,2–3,5 т в год при потреблении космонавтами, включая регидрадацию сублимированных продуктов, ~10,3 т в год. Таким образом, чистая вода составляет примерно 10–16% от массы всех доставляемых грузов. Так что экономия на сублимированных продуктах просто невероятная.
Также стоит отметить, что иногда для поддержания морально-психологического состояния на орбиту отправляют гомеопатические партии свежих овощей, фруктов, а также консервы.
Помимо этого, пытливый человеческий разум предпринимал попытки раздвинуть границы приемлемого. Здесь, пожалуй, обойдемся без иллюстраций…
В разные годы в США и Европе проводились эксперименты с микробными биореакторами, где органические отходы, включая фекалии, перерабатывались бактериями и грибами в белковую массу. Основная цель — показать возможность замкнутого цикла в космических и изолированных экосистемах. Также NASA и ESA включали концептуальные исследования в программы по длительным миссиям на Марс. Использовались лабораторные биореакторы, где кал смешивали с другими органическими отходами и микробами, чтобы ферментировать и преобразовать в безопасный белок. Эксперименты показывали, что при многоступенчатой очистке и термообработке можно получить сухой протеин с высоким содержанием аминокислот. И, конечно, проводились эксперименты с червями, которые перерабатывают человеческие отходы в биомассу и компост. Черви превращают часть органики в белковую массу, пригодную в дальнейшем для кормления рыб или других животных. Эта схема рассматривалась как промежуточный этап замкнутого цикла на планетарных станциях 2.
К моему сожалению, ни один из этих экспериментов не вышел за пределы лабораторий, так что пока человечество не избавится от предрассудков и брезгливости, дальние пилотируемые космические полеты нам заказаны. Ну а пока в качестве компромисса в ESA астронавтам предложили недавно перейти на диету из насекомых 3. Продукт практически сублимированный, содержит большое количество полезных для нас веществ, всегда свежий и самовоспроизводящийся. Четыре по цене одного — надо брать!
В общем, приятного вам аппетита!
«Пахло, как на космической станции — смесью антисептика, мусора и немытого тела», — астронавт Скотт Джозеф Келли, 2017 год.
Есть еще один не очень приятный момент. Астронавты вспоминают разные «интересные» запахи, которые поджидают их по прибытии на МКС. А российский космонавт Александр Лазуткин вспоминал устойчивый «запах горелого пластика» после пожара на станции «Мир».
Эти свидетельства показывают, что модули станции надолго впитывают в себя запахи. И если к этому букету когда-нибудь добавится стойкий аромат жареного мяса, остается лишь гадать, какие эмоции он вызовет у обитателей станции — особенно если кто-то из них окажется вегетарианцем.
«Что может пойти не так?» — Док Браун, «Назад в будущее», 1985 год.
А теперь про 太空烹饪装置 (Космическое устройство для приготовления пищи). Кстати, некоторые СМИ называют ее микроволновкой, что не верно. При этом на станции действительно есть микроволновка, специально созданная компанией Galanz, что вызывает отдельные вопросы. В открытом доступе отсутствует информация, имеет ли она специальную защиту от искрения при попадании металла внутрь камеры как отдельную функцию. С другой стороны, я не могу представить, как бы ее разрешили отправить на орбиту без такой функции. Я прав? Но всё же вернемся к 太空烹饪装置. Начнем с температурного режима. Этот девайс готовит крылышки и стейки при температуре 180–190 °C. При такой температуре могут деградировать или тлеть материалы органического происхождения — пластики, ткани, клеи, изоляция, остатки органики. Поэтому 太空烹饪装置 на «Тяньгуне» спроектировано как полностью герметичная система с несколькими ступенями фильтрации (механическая, каталитическая, угольная) и активным охлаждением внешнего корпуса, чтобы температура снаружи не превышала 45–50 °C. При этом, учитывая, что на станции царит микрогравитация, полностью исключить попадание частиц вышеперечисленных материалов на нагревательные элементы при открытии дверцы 太空烹饪装置 нельзя.
Также, хотя на 太空烹饪装置 и стоят встроенные системы улавливания и нейтрализации паров, полностью исключать попадания капелек жира в атмосферу станции я бы не стал (чем это чревато, смотреть выше), ну а запах жареного мяса попадет в атмосферу станции гарантировано.
В NASA и Роскосмосе боятся пожара в космосе как… огня. Американцы — после трагедии 27 января 1967 года, когда из-за короткого замыкания в электропроводке погибли три астронавта (Вирджил Гриссом, Эдвард Уайт и Роджер Чаффи) экипажа Apollo 1. Россияне — после пожара 23 февраля 1997 года на станции «Мир» из-за возгорания кислородной шашки регенерации атмосферы. На станции в тот момент находилось шесть человек из 22-й и 23-й экспедиций (Валерий Корзун, Александр Калери, Василий Циблиев, Александр Лазуткин, Райнхольд Эвальд и Джерри Линенджер). К станции было пристыковано два корабля «Союз ТМ», что позволяло эвакуировать всех людей, однако один из кораблей оказался отрезан очагом пламени. Только благодаря действиям Циблиева и Лазуткина тогда удалось избежать трагедии и спасти станцию.
Ну а китайские товарищи у нас еще непуганые и считают, что всё предусмотрели. Надеюсь…
Про экономическую целесообразность 太空烹饪装置 и говорить нечего, но даже с точки зрения побаловать ханьтяньюаней вкусняшками: доставка на орбиту не просто сырого мяса, а еще и предварительно замаринованного выходит неоправданно дорогой.
Да и практический смысл в этом космическом устройстве стремится к нулю. В длительные миссии с собой много свежего мяса не возьмешь — ну разве что предлагаемых ESA насекомых, но их можно и без особой термообработки употреблять, причем без термообработки насекомые полезнее. Для перспективных миссий на Луне и Марсе это тоже вряд ли актуально — там есть гравитация, так что можно будет использовать устройства попроще.
И, наконец, каждое использование 太空烹饪装置, рассчитанного, кстати, на 500 циклов, представляет собой опасную игру со знаменитым «китайским рандомом».
«Нет ничего более бесполезного, чем эффективно делать то, что вообще не следует делать», — экономист Питер Фердинанд Друкер, 1994 год.
Явленная нам демонстрация представляет собой дешевые (или, точнее будет сказать, «неоправданно дорогие»?) понты, целью которых являются заголовки вроде «Первые в мире» и «Аналогов нет», и эти цели были достигнуты, с чем я китайских коллег и поздравляю. К сожалению, с нарастанием космической гонки мы будем сталкиваться с подобными пиар-проектами всё чаще, причем с обеих сторон. Должен отметить, что как в таковых в пиар-проектах нет ничего плохого, главное, чтобы они не представляли опасность для экипажа. В качестве примера упомянем пиар-проект Sexploration. Он бы мог порадовать не только любителей… хм… определенной эстетики, но и принес бы немалую научную пользу. К сожалению, соответствующий сайт не смог собрать требуемую сумму — из требуемых 3,4 млн долл. удалось наскрести лишь порядка 236 тысяч, но это уже другая история…
Денис Альбин,
главный редактор портала «Всё о космосе»
1 nasa.gov/wp-content/uploads/2023/12/ochmo-tb-013-food-and-nutrition.pdf
2 ntrs.nasa.gov/api/citations/20240010046/downloads/NASA%20BLiSS%20and%20BioMFG.pdf
3 esa.int/Science_Exploration/Human_and_Robotic_Exploration/Insects_on_the_space_menu
Загрузка...