书城童书太空宇航知识篇(二)
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第14章 衣食住行在太空(9)

航天食品的类型

载人航天以来,航天食品大致有以下几种类型:

软管式半固体饮食。将含有80%以上水分的肉糜、果酱、菜泥等装在软管中,管壁衬有罐头涂料,以防食物与铝管直接接触。每管重140~160克。食用时像挤牙膏一样将食物挤入口中。载人航天初期都采用这种形式,因为在失重条件下物体可能飘飞,如果食物飘飞,不容易抓住,宇航员就会望食物而兴叹了。而粉末状食物到处飘浮,会影响仪器设备的工作性能,迷眼、钻鼻,影响宇航员的工作,进入呼吸道还会影响健康。软管状食品不产生碎屑,而且能可靠地送进口中,宇航员不至于饿肚皮。但是,这种类型的食品既看不到它的颜色,又闻不到它的香味,引不起食欲,宇航员们不欢迎。

压缩方块式食品。食物经过压缩,用复合塑料膜真空包装。每块像方块糖那么大,食用方便,不需任何处理,也不会掉屑,还保持了地球食物的风格。

脱水食物。食物经冷冻、升华干燥,含水量一般在3%左右,由复合薄膜食品袋包装,在室温下微生物也难以生长繁殖,注水后可迅速恢复固有形状和颜色。这种食品,营养成分损失较少,比方块式食品更接近地球上的食品,但备餐手续较复杂。

软包装罐藏食品。鸡块、肉片、鱼片等经过蒸煮灭菌,用复合塑料薄膜代替金属材料包装。这类食物有一定的粘性,放在盘子上不会飘飞,可与地球上一样进食。

饮料。种类很多,如咖啡、牛奶、桔子汁、葡萄汁、糖茶等。一般制成粉剂或颗粒装在塑料袋中,食用时加水即成。

汤料。虾仁、布丁等汤料装在塑料袋中,食用时注水即成。

此外还有桃干、梨干、苹果干等低水分食品。

宇航员饮食常规

航天飞行时采用每日四餐、份饭制,一周内的食谱不重复,以保持宇航员的营养和食欲。在美国航天飞机上,七名乘员分两批用餐,轮流到厨房准备饮食。备餐者先把标好日期和餐次的大型塑料食品袋从贮存柜中取出,里面装有每个人的份饭。厨房备有冷热水管道、烤箱、各种餐具、干湿抹布等。对脱水食品,需用空心针注入凉水,再揉搓,使水和食品混合均匀,然后放人烤箱中用82℃的温度烘烤。对汤料和饮料,需用空心针注入热水。压缩式食品不需任何加工处理,软包装食品放在盘子中即可食用。一顿饭不需半小时就可准备完毕。厨房还备有胡椒面、酱油、辣油、盐等调味品,进餐时可以选用。

餐桌是特制的,具有磁性,能吸住食品容器、刀、叉、匙等餐具,装有水冷却器和水加热器。用餐时,先将身体固定好,以免飘浮。动作要轻柔,调节好呼吸节奏,不把食物弄碎弄飞。不张嘴嚼食物,最好用鼻呼吸,以免食物从嘴里飞出乙总之,用餐时,必须集中精力,不能漫不经心。

宇航员的饮食供应是长期航夫中的大问,题,以每人每天1千克食品计算,5名乘员一年需要近2000千克。这需要占据航天飞行器很大的空间,也需要花费很大的火箭发射费用。所以,对于长期载人航天来说,最好的食品供应办法是宇航员自己生产。生长的植物可以净化空气,植物的果实供人食用,茎叶喂养动物,人和动物的排泄物作植物的肥料,形成一个密闭的生态循环系统,改善生活环境,提供劳动消遣的场所,可源源不断地获得新鲜食品。科学家们正在寻找和培养适合太空养植的动植物。在众多的粮食作物中,日美科学家看中了最普通的红薯。红薯是一种含糖、含热量很高的食品,营养价值很高,除含丰富的淀粉外,烘烤的红薯还含有人体必需的铁、钙等多种微量元素。它含的维生素和氨基酸的种类都高于大米和白面,特别是它含有的维生素A、B、C和纤维素是米面中所缺少的。红薯既可生食,也可熟食,还可加工成多种香甜的低水食品。红薯的块根耐旱、耐碱、耐寒,适应多种气候。茎蔓贴地生长,占空间很小。红薯易于栽培,一小块切片,一小段茎蔓都可培植成株,收获几千克红薯。

红薯自然不是唯一适宜太空种植的粮食作物4,科学家还在寻找着。

宇航员的口粮

宇航员的口粮即航天食品不仅要满足营养卫生学方面的特殊要求,而且其形状、重量、体积、包装、使用方法等都需要与太空飞行环境和飞行计划相适应。在空间,每个宇航员每天需要的食物能量(包括饮料)要高于3000大卡(12558千焦)。此外,在他们的食物中还必须额外加入一些含钾、钙、氮等多元素矿物质,保证宇航员在空间失重条件下能维持正常的新陈代谢活动,确保他们的情绪和注意力不受影响。宇航员的口粮可分为常规飞行口粮、应急口粮和救生口粮。常规飞行口粮是指在轨道上飞行的食品,应急口粮是在航天服加压条件下通过头盔进食孔食用的食品,救生口粮是宇航员从飞船返回地面时备用食品。总的食谱配制标准是采用每天四顿,六天为一配制单元,每日热值3000大卡(12558千焦)以上,其营养成分分配为:蛋白质143.2克,脂肪123.5克,碳水化合物391.3克,水分469.9克。其口粮重量和体积略有差异。如美国“水星”飞船食品重量和体积分别为1993克和3130立方厘米,阿波罗飞船食品分别为1162克和3083立方厘米。现在宇航员的食品今非昔比,品种已由昔日的十几种提到几十种乃至100多种。

美国航天飞机食品

食品:苹果酱、杏干、芦笋、牛肉杏仁和甜食,咸牛肉、牛肉干、浇汁牛肉、酸黄瓜碎牛肉沙司、牛肉小馅饼、烤牛排沙司、牛排、酸奶蘑菇烹制的牛肉面,黑麦面包,什锦风味糖果,干酪花椰菜、早餐面包卷、干酪菜花、麦片、玉米片、葡萄干、软干酪、鸡肉、鸡肉面条、鸡肉米饭、奶油脆饼、山核桃饼干、全麦饼干、炒鸡蛋、杏仁酥条、巧克力薄片条、奶油花生、法兰克福香肠、果料蛋糕、什锦小果汁、法式菜花青豆、青豆椰菜、火腿、果酱、空心粉干酪、辣酱烤肉、杏仁、柠檬布丁、花生、美味桃子、桃干、梨、奶油豌豆沙司、菠萝、咸味奶油布丁、烩肉米饭、大马哈鱼、香肠小馅饼、虾、虾仁、蘑菇奶油汤、面条、草莓、焖土豆、金枪鱼、卤汁火鸡、熏火鸡片、什锦意大利蔬菜。

饮料:苹果汁、可可、黑咖啡、奶油咖啡、奶油糖咖啡、糖咖啡、葡萄汁、柠檬汁、桔汁、桔子葡萄柠檬汁、草莓汁、茶、葡萄小果汁、配好的巧克力、柠檬糖茶、糖茶、热多味果汁饮料。可口可乐和百事可乐。

辛辣调味品:胡椒、盐、调味汁、调味蕃茄酱、辣椒、蛋黄酱、芥末。

为适应宇航员越来越挑剔的“胃口”,航天食品的开发正在日新月异。据报载,目前日本和美国科学家止在联合开发红薯作为航天食品供宇航员食用。其理由是:红薯的营养价值高,它除含有淀粉外,还含有人体必需的铁、钙等多种微量元素和维生素,它所含的维生素和氮基酸种类之多,含量之大,高于大米、白面和细粮,特别是它含的维生素A、B、C和纤维素是米、面中所缺乏的;红薯对环境的适应性强、耐寒、耐旱、耐碱、成活率高、产量高而适合于太空生长。如果开发成功,有朝一日,红薯将身价百倍,同时代宠儿一起遨游太空。

航天食品的特点

太空轨道飞行期间,飞船内的各种物体包括人都处在失重状态下,地球上原有的方位和轻重概念已失去了原来的意义,呈现自由漂浮状态。干粉末状的食品会在舱内漂浮,被吸人人的呼吸道,影响健康;飘落到仪器设备中,会影响设备的功能。所以对航天食品的加工、重量、体积等提出了不同的特殊要求。

航天食品的基本要求,一是粗食尽可能少,因为粗食不易消化;二是要吸收率高,残渣少,重量轻,体积小,营养丰富;三是必须在37.7℃的温度下放置6个月而不腐烂变质;四是必须符合宇航员的饮食习惯和口味,能引起食欲,吃得开心。

航天食品经历了由简单到复杂,由失真到仿真等一系列演变和改进,发生了很大的变化。

尽管宇航员食品丰富多采,但是宇航员食用时仍不断地埋怨食品味道不佳,向地面控制中心报告胃口不好,其滋味令人捉摸不定,有时偏甜,有时缺乏食物应有的香味,有时甚至味同嚼蜡。

究竟是什么原因使宇航员的味觉在太空中发生了这样大的变化呢?这个问题引起了科学家的关注,因为对这个问题的研究,将有助于了解太空环境对人类中枢神经系统的影响。

早在1973年和19744年,美国航空与航天局的科学家已在“天空实验室”上对这个问题进行过研究,但没有获得满意的效果。

1984年10月,美国和加拿大宇航员在“挑战者”号航天飞机上联合进行太空科学实验,其中的一项实验就是想揭示太空味觉变化之谜。加拿大宇航员马克·加诺,分别在航天飞机起飞前、飞行中和着陆后测定了自己的咸、酸、甜、苦等味觉。考虑到人体嗅觉神经也会影响味觉,加诺在这三个阶段还分别测定了自己对香草、柠檬汁、留兰香和净水的嗅觉。实验设计十分周密。

但遗憾的是,这项实验也未能揭示扑朔迷离的太空味觉之谜。相反,有的科学家认为,这个谜之所以迟迟未能揭示,乃是实验方法有问题。因为人的味觉因人而异,由个别宇航员从自身测得的数据,是否可靠,是否有普适性都值得怀疑。

前苏联宇航员也碰到了太空味觉变化问题。由于他们在空间工作的时间长达数百天,受味觉变化的影响更大。因此,前苏联科学家曾更细致深入地进行过研究,他们先进的电子味觉仪测定宇航员在太空中味觉的变化,但同样没有得出明确的结论。

由于还没有令人信服的实验结果,科学家们只能对神秘的太空味觉改变之谜作种种推测。大多数科学家认为,在失重条件下,人体内的血液会向上流,从而使鼻腔充血,导致味觉神经钝化。少数科学家认为,航天飞机舱内空气的流动不同于地面,这是导致宇航员味觉改变的真正原因。甚至还有人推测说,失重影响了宇航员口腔内的唾液分泌,从而使味觉发生了变化。

由于尚未揭示太空味觉变化之谜,现在美国航空与航天局只能依靠提供更多的调味品来帮助宇航员改善太空食物的味道。

宇航员的饮用水

俗话说:“黄河之水天上来”。地球居民的用水来自大自然的江河湖海,那么宇航员在太空喝的水是从哪里来的呢?

每个宇航员每天大约需要消耗18.5升水,其中冷水10升,热水8.5升,如果6名乘员飞行7天,需要7770公升。宇航初始阶段,曾采用从地面带水的方法来解决宇航员饮水的问题。这种办法虽好,但要设计巨大的贮水池,要增加辅助设备的重量。这样一来有效载荷重量就要减少,尤其是宇航员人数增多,载人飞行时间延长,这种方法日益见拙。

经过多年来载人航天实践的不断改进,目前宇航用水采取多种办法并举的办法解决。一是储备水,一般载人航天器都设有相应容积的水箱,是宇航生命保障系统的必备设备之一,发射之前就注满水,供宇航员饮用。二是人工制造水,主要由氢氧燃料电池完成。燃料电池是一种产生电和水的化学电池,电池中的氢和氧在催化剂的作用下,分别在两个电极上氧化成水。这种水首先经过冷却器冷却,使温度下降到18~24℃,然后进入银离子消毒器经净化处理送入贮水箱。燃料电池每天可产生约90千克的水,够6个宇航员饮用。美国航天飞机携带3个燃料电池,每小时可产生6.8千克纯水,24小时160千克水。三是回收水,宇航员及其他乘员每人每天要排泄1.6升尿,尿中含有96%的水分。此外还有不少的洗涤水可以回收。从气体、液体、固体混合物中提炼纯水的最好办法是蒸馏方法,飞船上配备了以处理废水(尿)为主的一套蒸馏设备。这套设备由蒸馏器、过滤器、泵组成,与贮水箱连接。废水送人过滤箱进行沉渣处理,固体沉淀下来送废物压缩箱贮存,经过过滤后的尿是比较单纯的液体。这种液体经过蒸馏器进一步去掉固体和有毒物质,再经过杀菌消毒处理,并进行化验,其合格净水就可供宇航员饮用了。冷热水管道供应的冷水温度为7.2~12.7.12之间,热水温度在12.7~49℃。如果进一步加热,可得到71℃的水。宇航员用餐、洗澡、盥洗的水都是靠这些方法解决的。前苏联“礼炮—7”号空间站设有两个储水器,总重为400千克,装在空间站的机器舱中,其水管直通厨房,其水一方面由燃料电池供给,一方面由“进步”号运输飞船送来进行补给。

太空会产生哪些疾病

利用遥测手段对在太空飞行的宇航员进行健康和医疗监测,虽然是一种有效的方法,但不能解决全部健康监测和医疗问题,1964年10月,前苏联医生鲍里斯·叶戈罗夫在“上升1”号飞船的34小时太空飞行中,对太空健康监督和医疗问题进行了考察。他发现,人体因失重因素影响而发生的一系列变化,很难或根本不可能借助遥测系统测定。