太空旅行吃什么

宋洋波

出门长途旅行，如今的我们总是习惯带上方便面，不同包装、各种口味的方便面，满足着来自不同地域、有不同口味的旅行者的味蕾。古人有云：兵马未动，粮草先行。当人们旅行的脚步开始向太空进发，不能没有足够的食物。食物，既是古时战争成功的关键，也是我们现代人飞向更遥远宇宙的先决条件。

世界超级大国正在策划如何将人类送上月球，带去火星。而我们在嫦娥五号成功返回后，距离下一个目标——中国人登上月球，也不再遥远。前往深空，常规补给并不可行。因此，带着什么样的“方便面”出发，成为人类探索太空路上的重大挑战。

国际空间站（International Space Station，简写为ISS）已成功在轨运行20年，主要运营方之一的美国航空航天局（The National Aeronautics and Space Administration，简写为NASA），已经形成了一套保证近地轨道宇航员饮食安全的食品供应系统。

由于空间站上水、储存空间、备餐时间和备餐能力（如加水、加热）有限，宇航员仅可选择货架期稳定、食用方法单一的天然食品，以及经过脱水、干馏、热稳定或辐照处理的食物。在选择食物及饮品种类方面，宇航员可自选20%，其余80%均为统一标准配套食物。每年仅几次的补给会运载新鲜水果和蔬菜到达空间站，剩余大部分为特制食品。有宇航员报告说，这些天然食品使他们得到了心理上的满足。因为新鲜水果和蔬菜的种类、数量各不相同，并且其保鲜期很短，所以很难量化营养供给量，容易导致宇航员营养缺乏，心理安慰作用实际上要大于其营养价值。

仅10天的月球任务，阿波罗计划的宇航员就曾提出要求：必须无条件满足热水供应。但在整个计划中，由于资源限制，仅允许部分任务使用热水或食物加热器，且食物的质量和数量不足，为了降低10%的食物载荷重量，还曾利用“膳食棒”来满足宇航员每餐需要的热量和营养（约750千卡）。现在我们很难说清，连续8天的太空冷食是否会影响人的营养摄入、身体机能、情绪斗志，乃至影响宇航员应对任务中可能出现的风险。

为火星任务开发食品系统的难度，将比月球或国际空间站任务更上一层楼。

首先，执行火星任务的宇航员将在航天器上度过6个月或者更长的时间，这段旅行类似于国际空间站，但没有食物补给;其次，宇航员需要在火星表面停留18个月，过程中依然没有补给或应急返程安排;最后，同样是没有补给的为期6个月的返程旅行。此外，环境的变化也会导致各种各样的问题，看着地球越来越小，联系越来越困难，宇宙辐射、微重力环境、隔绝和封闭空间的影响对我们来说更可怕。食物是已知应对太空环境下，宇航员生理机能和行为能力减退的唯一对策。问题是，如何优化食品系统，减少因食物问题在空间环境中造成的不良影响，同时在整个飞行任务中不增加载荷负担，还能保持食物的适口性？

虽然地球上已经有许多现成的食品系统，但这些系统能否满足航天需求，尚未可知。空间食品开发的主要任务是提供一个安全、有营养、可实施、能够在长期太空飞行中使用的系统，而任何空间食品系统都必须符合以下基本标准：

安全

降低食品风险对宇航员健康和运载器的影响，是航天任务的重中之重。现有的航天食品系统，会在地面对食物进行全面处理和测试，尽可能避免宇航员食物中毒的风险。在航天器中种植的食物也有微生物检测、卫生要求和相应的回收处理规范。由于航天器或空间站为封闭系统，所以食品也存在被细菌污染的可能。尽管今天的人们已经在航天飞行期间，为环境和回收系统的微生物质量控制作出了很多努力，但微生物仍不可避免地存在于宇航员的生活环境中。

稳定

目前设计的火星任务要求，食品系统具有高稳定性（营养成分和设备配套），食品储存期至少达到5年。尽管可以使用制冷设备，但必须考虑航天器容量、食物系统质量和运载火箭动力的限制。迄今为止，研究人员尚未设计出或测试通过符合这一要求的食品系统，也不能保证5年内能够持续为宇航员提供营养，且在恶劣的航天环境（如强辐射与极端温度）中满足食物质量、载荷重量和长期稳定储存的要求。

可口

食物系统可以满足所有必要的标准，但如果其并不可口，宇航员不愿意足量食用，就很难支持宇航员的身体健康、稳定表现和必要的工作士气。只有满足宇航员在任务期间必要的生理及心理需求，准备可口美味的食品，太空任务才能最终得以实现。随着航天旅行的持续时间和距离的增加，食物变得更加重要。在航天飞行的极端环境下，宇航员面临体重下降的风险。这不仅与宇航员肌肉骨骼的损失、心血管功能的减退和氧化应激的增加有关，也与食物是否可口、菜品是否过于单调密切相关。和地球上的人类一样，宇航员也需要每天有可口美味的食物来补充营养和能量。

营养

在人类探索地球的历史中，由于食物系统的不完善导致队员死亡和任务失败的案例比比皆是，其主要原因或为食品不足、保存不善，或为食品营养缺乏、热量不足，或是营养素过量产生毒性，或者兼而有之。现在我们已经可以避免太空任务中出现这些问题，但并未涉及过近地轨道之外的载人探索。此外，仅满足最低营养需求，可能只够防止营养缺乏，我们需要优化系统（如包括各种水果、蔬菜及相关生物活性成分的系统）来更好地保障宇航员的健康和工作表现。

简化

食品系统使用的所有资源（如载荷质量、运载空间、操作时间、水、电力、设备等）及产生的废物（如废水、包装、挥发物、生物废物等），都需要与宇航员的营养需求及可接受的数量、种类进行衡量匹配，而非一味使其丰富化、复杂化。任务的策划团队会在卫生和医疗专家的配合下，综合决策航天任务中宇航员需要的健康和运行供应系统（如食物、锻炼、医疗），以充分利用有限的资源。

种类

食品的类型、质地和口味都可增加食物的丰富度。为了避免单一菜单，需配合食品系统的其他组合（如预包装食品、太空种植植物等）。即使再“完美”的食品，其成分与营养也无法涵盖完整的食物系统，完全满足食品的多样性。

可靠

与航天器的其他系统一样，若食物系统部分或全部损失，其结果将会是灾难性的。所有系统问题需要提前在真实或模拟的航天极端环境（如压力、重力、温度、辐射等条件）中进行测试和检修，以确保任务中各系统的安全可靠。

即食

目前，空间食品系统仅允许加水与加热食物（即不可烹饪）。未来必须专门开发新的食品制备设备，以满足安全（如触摸温度限制）和航天环境（如微重力、舱压变化、辐射等）要求，同时要求宇航员在使用其制作或生产食物时，必须方便快捷。在理想情况下，宇航员将使用散装配料进行烹饪，但目前的航天器技术很难将其实现，除了复杂的食物系统会增加航天器载荷，包括接触温度限制（以消除烧伤风险）、配料加工、烹饪安全等问题也面临很大技术挑战。此外，食物的制备还不得不考虑引力对烹调和废物清理过程的影响。开发与设计系统时，必须考虑航天飞行的真实环境和制约条件，以尽量减少资源使用为原则。

纵观历史，先辈们为了探索地平线上未曾到访的地域而勇敢出发，数以百萬计的探险家因为缺少食物和营养，倒在探险路上，从此杳无音信。今天，我们研究方更方便、快捷、轻巧、可口的航天食品系统，确保下一次面向太空的伟大探索能得到充分的食物供给、营养补充和美味滋养。