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太空食品

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中国航天员在神舟七号任务期间食用的特制太空食品
放在托盘上的太空食品，借由磁铁、弹簧和魔鬼毡将餐具和食品固定在托盘

太空食品是一种供宇航员在太空中食用而创造和加工的食物，这类食物必须能够提供宇航员均衡的营养，且易于在失重又充满机械的航天器中被安全地储存、准备和使用。

近年来，太空食品成为各国在从事太空计划时，分享和展示其文化特征，并促进跨文化交流的一种方式。虽然目前宇航员在太空中食用着各式各样的食物和饮料，然而在1963年，The Man in Space Committee of the Space Science Board第一次提出太空食品最初的概念时，是借由提供配方饮食来满足宇航员所需的所有维生素和营养素。[1]

历史

水星计划(1959-1963)

在国际空间站吃汉堡的宇航员

太空中的第一餐[2]

约翰·赫雪尔·葛伦在1962年成为第一个在太空中吃东西的美国人，当时的世界还不知道人类是否能在无重力状态下摄入和吸收营养物质，约翰·赫雪尔·葛伦食用了管状包装的苹果酱和加水的木糖糖片，证明人们可以在失重的环境里进食、吞咽和消化食物。[3]

1960年代早期的水星计划太空食品是基于当时的陆军口粮来制造，例如装在铝管中并通过吸管吸入的泥状食物。虽然约翰·赫雪尔·葛伦和其他宇航员在咀嚼、饮水、吞咽和消化方面都没有遇到任何问题，但这种食物并不美味。[4]

双子星计划(1965-1966)

冷冻干燥太空食品的出现

在双子座计划期间，第一次引入了一口大小的冷冻干燥食物，这些食物被涂上明胶或油以防止粉碎，而航天器上的氢氧燃料电池则提供了可用于润湿冷冻干燥食品的水源。

冷冻干燥太空食品的加工方式是在包装前将食物快速冷冻，然后利用真空抽吸去除水分，最后将它们保存在真空中，这样的加工方式使冷冻干燥食品能一直保持营养和口感，而且它们非常轻便、紧实、不需要冷藏。

阿波罗计划(1961-1972)

更复杂的太空食品

阿波罗计划的大部分食物都是通过冷冻干燥来保存的，其中少部分能不经准备直接食用（例如谷片、布朗尼），其他则必须通过包装末端的管口注入水分，与双子星计划不同的是，阿波罗计划使用的水枪能注入热水和冷水，而双子星计划使用的水枪只能注入冷水。

天空实验室计划(1973-1974)

冷冻食品的携带

太空食品的质量和种类在1973年的天空实验室计划期间发生重大进步，由于天空实验室依靠太阳能电池供电，而不是生产水的燃料电池，所以脱水食品的携带受到限制，因此天空实验室配备了冰箱[5]，可以携带冷冻食品（例如冰淇淋），站内还有一个完整的厨房，宇航员可以在那里做饭，吃自己选择的饭菜。

现今的太空食品

时至今日，在太空中亦可享用可在室温下储藏的蔬果。也因此，可供宇航员选择的主餐就更多了，许多宇航员还会从可选择的餐品（如沙拉、意式面食）自行搭配个人化的菜单。宇航员有时甚至还会要求带牛肉干同行，因牛肉干重量极轻、热量密度高，而且在航天器里不须另加包装或加工即可食用。

  • 意大利：Lavazza以及Argotec两家商业公司为国际空间站研发了一种浓缩咖啡机ISSpresso，该机器还可冲泡其他如茶、热可可以及肉汤的热饮。2015年5月3号，意大利宇航员Samantha Cristoforetti成为第一个在太空中饮用现泡咖啡的人。这项技术不仅提升了在空间站的生活品质，同时也是一项在太空中的流体力学试验。[9][10]ISSpresso与其搭配的饮用杯都是为了在低重力环境下与流体作用而特别研发的。[11]
JAXA制作的太空食品—脱水的酱油风味拉面
  • 韩国：2008年4月，韩国的宇航员李素妍带了改良版本的韩国传统菜肴——泡菜与他一同前往国际空间站。为了制出适合太空旅行的泡菜，三间研究机构花费了超过一百万美元，研究了数年才成功。[14]
  • 俄罗斯：在国际空间站的俄国组员拥有超过300种菜肴的选择。以其日常菜单为例：[15]

早餐：奶冻搭配坚果、马铃薯泥搭配坚果、木梨脆片、无糖咖啡及维生素
午餐：梭鲈鱼冻、罗宋汤配肉、匈牙利炖牛肉、荞麦、面包、黑醋栗汁、无糖茶
晚餐：饭、肉、花椰菜、乳酪、坚果、含糖茶
宵夜：熟成牛肉、腰果、桃子、葡萄汁

  • 瑞典：瑞典籍宇航员Christer Fuglesang欲携带驯鹿上航天器时被禁止了，原因是美国人认为在圣诞节前夕这样做太违和了，Christer只好转而携带麋鹿上太空。[16][17]

NASA的高级食品科技计划(AFT)目前正致力于研究如何使长途太空旅行拥有充足的食物补给。[18]

太空食品的处理/加工过程

设计太空食品是一个艰辛的过程，因这些食品必须符合数项标准，才会被认可是适用于执行太空任务的食品。首先，这些食品必须是生理有益的；准确来说，他们必须富含营养价值、容易消化吸收，而且可口。再者，这些食物必须被改造成可在零重力环境下食用；也因此，这些食物必须轻盈、精密包装、可即食且不须在食用完进行大量清洁。(会掉屑屑的食物至今仍不适为太空食品)最后，太空食品在食用的过程得尽可能不损耗能量，包括保存良好、容易打开以及不留残屑。

碳酸饮料也曾被尝试于当作太空食品，但因微重力环境所导致的打嗝却令他们不是很受欢迎；在无重力环境下，液体与气体会在胃被分开，此时所导致的打嗝会使部分液体逆流，形成所谓“打湿嗝”。[19]1985年，可口可乐与百事首次被STS-51-F搭载上太空。可口可乐在随后的航天任务中，被装在科罗拉多大学波德分校 BioServe Space Technologies 用作生化实验的引水容器中。和平号空间站则在1996年带了几罐百事可乐上太空。

人们也开发了在太空中不致失去风味、且能够有效减少打湿嗝几率的啤酒。一项由 Vostok 4-Pines Stout 进行的抛物线飞行实验，证实了碳化程度较低的配方适用于太空中。[20]在空间站中培育几代的大麦也在进行了收割后被带回地球，并用于酿啤酒；尽管其因采用了适用于地球版本的高碳化配方，所以并非太空食品，但此试验依旧证实了在太空中生长的食材是可被用于制作食品的。[21]

相对而言，太空面包的试验就较为难以捉摸，还遭遇了不小的挑战。截至2012年，不同于传统面包依靠酵母发酵，在溶解的二氧化碳中发酵、并经低温烘焙的面团被认为可用做太空食品，这也使得未来的太空航行可携带由新鲜食材所烘焙的面包。[22]

太空食品的外包装

太空食品包装的主要目标是保存食物，然而，还必须要重量轻，并且在摄取食物时容易使用和处理。包装上也有条码标签，可以用来追踪宇航员的饮食，并有英语和俄语的说明，提供食物准备的指引。[23]

许多俄罗斯的太空食品会装在罐头中[24]，用电阻(欧姆)加热，用开罐器打开，直接在吃里面的食品，汤品则直接从包装中吸取食用。[25]

美国NASA的太空食品则多装在杀菌袋中[26]或冷冻干燥，再装进密封容器中，而密封容器可以固定在托盘上，让食物保持在适当的位置，托盘下方有带子，宇航员可以用带子将托盘连接到固定点，像是大腿上或墙面上，托盘上也有夹子，可以在微重力的环境下留住饮料袋和餐具。

太空食品的种类

以下是几种太空食品的分类: [27][28]

  • 饮料(Beverages; B) – 冷冻干燥的咖啡、茶或调味饮料(柠檬水或橘子口味的饮料)会装在真空密封饮料袋中，咖啡和茶可以依照个人喜好添加奶粉或糖。也会有空的饮料袋来装饮用水。
  • 新鲜食物(Fresh Food; FF) – 透过再补给任务提供新鲜水果、蔬菜和玉米薄饼，这些食物很快就会变质，要在食物抵达国际空间站(ISS)的两天内吃掉，主要是提供宇航员心理支持。
  • 辐射灭菌肉品(Irradiated Meat; I) – 牛排会用游离辐射灭菌以防止变质，美国国家航空航天局(NASA)这种灭菌方法已经得到美国食品药物管理局(FDA)的批准。
  • 中湿性食品(Intermediated Moisture; IM) – 含有一些水分但不会马上变质的食品。
  • 一般食品(Natural form; NF) – 市面上可取得的食物，如坚果、饼干、谷物棒，可以直接吃。
  • 再冲泡食品(Rehydratable Food; R) – 透过各种技术(加热干燥、渗透干燥、冷冻干燥)将食物脱水，食用前再用热水冲泡，降低食物中的水分可以减少微生物孳生的能力。
  • 热稳定食品(Thermostabilized food; T) – 经过高温杀菌处理(retort process)，过程中高温可以杀死可能使食物变质的病原体、微生物和酵素。
  • 延长保存期限的面包类食品 – 特殊配方的司康饼、松饼和圆面包可保存长达18个月。

有更多主食和调味品没有分类，只需要透过食品名称知道他们是什么：

  • 市面上的玉米脆片 – 玉米脆片经过高温和氮气包装(无氧状态)以防止霉菌生长。
  • 调味品 – 液体盐溶液、胡椒酱、蛋黄酱、番茄酱和芥末酱。

衍生产品

善用阿波罗太空任务在1970年代早期的流行，Pillsbury公司在消费市场推出了“太空食物棒(Space Food Sticks)”[29]，一盒中有14个独立包装的太空食物棒，有六种口味，如花生酱、焦糖、巧克力，并以“营养均衡的点心”来行销。

现在大部分的太空食品可以在美国国家航空航天局(NASA)的礼品店、新颖的商店或是美国军需用品店找到。一个流行的例子是冷冻干燥冰淇淋。美国露营的人也常会使用太空食品，例如“菓珍Tang”（一种饮料，“菓珍Tang”最早在1959年上市，由于在美国的太空飞行中被使用，而在1960年代人气增加），不过有些冷冻干燥太空食品的气味可能会吸引熊、美洲狮和其他森林动物。

参考文献

  1. ^ The National Academies Press. Working Group on Nutrition and Feeding Problems. April 1963. doi:10.17226/12419. 
  2. ^ Food in Space | National Air and Space Museum. airandspace.si.edu. [失效链接]
  3. ^ Perchonok M, Bourland C. NASA food systems: past, present, and future. Nutrition. PMID 12361787. 
  4. ^ NASA. Food For Space Flight. Fact Sheet Library. [2019-06-13]. （原始内容存档于2018-06-01）. 
  5. ^ Benson, Charles Dunlap and William David Compton. Living and Working in Space: A History of Skylab. NASA publication SP-4208. [2019-06-25]. （原始内容存档于2015-11-05）. 
  6. ^ 张向林. 杨利伟的10月15日:飞船中的"非常"生活. news.eastday.com. [2019-06-14]. （原始内容存档于2018-03-07）. 
  7. ^ Brent Jones. Chinese astronaut food to hit market shelves - USATODAY.com. usatoday30.usatoday.com. [2019-06-14]. （原始内容存档于2020-04-17）. 
  8. ^ China-made space food for astronauts on display. www.chinadaily.com.cn. [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-11-04）. 
  9. ^ Povoledo, Elisabetta. Espresso? Now the International Space Station Is Fully Equipped. The New York Times. 2015-05-04 [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-08-11）. 
  10. ^ To boldly brew: Astronaut uses ISSpresso to make first cup of coffee in space | collectSPACE. collectSPACE.com. [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-03-13）. 
  11. ^ Space Coffee | Science Mission Directorate. science.nasa.gov. [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-05-04）. 
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  13. ^ 宇宙日本食 - 宇宙ステーション・きぼう広報・情報センター - JAXA. iss.jaxa.jp. [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-04-15）. 
  14. ^ Sang-Hun, Choe. Starship Kimchi: A Bold Taste Goes Where It Has Never Gone Before. The New York Times. 2008-02-24 [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-06-14）. 
  15. ^ Sudakov, Dmitry. Healthy diet of Russian cosmonauts ruins NASA's space toilets. PravdaReport. 2009-06-09 [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-06-11） （英语）. 
  16. ^ Christer Fuglesang redo för rymden efter 14 års träning. web.archive.org. 2007-10-01 [2019-06-14]. 原始内容存档于2007-10-01. 
  17. ^ Torkat renkött störde julfriden - Världen - Sydsvenskan - Nyheter dygnet runt. web.archive.org. 2009-01-20 [2019-06-14]. 原始内容存档于2009-01-20. 
  18. ^ NASA - Human Systems Engineering and Development (HSED) - HRP Advanced Food Technology. web.archive.org. 2014-09-22 [2019-06-14]. （原始内容存档于2014-09-22）. 
  19. ^ NASA Quest > Space Team Online. web.archive.org. 2006-09-30 [2019-06-14]. （原始内容存档于2006-09-30）. 
  20. ^ Aussie space beer bottled and ready to go. NewsComAu. 2011-02-28 [2019-06-14]. （原始内容存档于2020-04-17）. 
  21. ^ Mason, Betsy. Barley + Space = Space Beer!. Wired. 2009-12-08 [2019-06-14]. （原始内容存档于2019-03-01）. 
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  23. ^ Kloeris, Vickie. Eating on the ISS. Field Journal. NASA. [2019-06-13]. （原始内容存档于2006-09-30）. 
  24. ^ STEPANOVA, ANASTASIA. How Russian space food has evolved over the years. Russia Beyond. Russian Kitchen. [13 June 2019]. （原始内容存档于2019-05-07）. 
  25. ^ Lu, Edward. Expedition 7: Eating at Cafe ISS. Greetings Earthlings:Ed's musings from space. NASA. [2019-06-13]. （原始内容存档于2020-03-04）. 
  26. ^ Catauro, Patricia M.; Perchonok, Michele H. Assessment of the Long‐Term Stability of Retort Pouch Foods to Support Extended Duration Spaceflight. Journal of Food Science. January 2012, 77 (1): 29-39. PMID 22260129. doi:10.1111/j.1750-3841.2011.02445.x. 
  27. ^ Dismukes, Kim. Food For Space Flight. Human Space Flight. NASA. [2019-06-13]. （原始内容存档于2018-06-01）. 
  28. ^ Perchonok, M.; Douglas, G.; Cooper, M. Human health and performance risks of space exploration missions : evidence reviewed by the NASA Human Research Program McPhee, J; Charles, J. Johnson Space Center, Houston: National Aeronautics and Space Administration, Lyndon B. Johnson Space Center. 2009: 4-5. ISBN 978-0160846342. 
  29. ^ Space Food Sticks. Retrofuture Products, LLC. [2019-06-13]. （原始内容存档于2019-05-22）. 

外部链接

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