烤餅乾在地球上很容易,但在太空中烤餅乾會怎樣?近期Nasa讓太空人有機會做一件以前從未有人做過的事:在太空烤餅乾。
當然被拿到太空中的烤箱並不是我們地面上使用的家用烤箱,而是「零重力烤箱」這是一種專門用於在太空站微重力環境下烘烤而設計的。
結果也令人大吃一驚,在太空站烤餅乾要比地球上花費更多的時間。太空人第一次嘗試把餅乾放在烤箱裡,在相同的溫度下,和你在地球上用的時間一樣長,結果餅乾基本上還是生的。
即使將烘烤時間延長一倍至50分鐘,曲奇餅仍然沒有完全做好。最終,太空人們將一塊餅乾放入烤箱中長達兩個小時,事實證明這是正確的時間。另一次嘗試在130分鐘的時候得到了更好的結果。最後這些餅乾被儲存起來並送回地球,這樣科學家們就可以檢查它們,並確定它們究竟烤得有多好。
那麼為什麼會這樣?為什麼同樣是烤餅乾,在太空中就要花費更長的時間?
有三種熱傳熱方法:傳導、對流和輻射。當高溫物體與另一個物體發生物理接觸時,就會發生傳導,熱量直接從一個物體傳遞到另一物體。當熱量由流動的液體,例如液體或空氣攜帶時,對流就會發生。輻射是通過發射穿過太空的電磁波產生的。
微重力的太空沒有對流。在地球上的烤箱中,加熱元件或噴嘴將熱量直接注入附近的空氣中。空氣上升,並被加熱替換冷空氣,當熱風經過餅乾時,它會加熱麵團。這就是為什麼在英國烘焙大賽上,瑪麗和保羅經常在數字後面加上「fan」(風扇)這個詞來表示烤箱的溫度,他們使用的是對流烤箱。
在國際空間站上使用的烤箱中的主要傳熱方法是輻射。烤箱是一個絕緣的圓筒,在圓筒中是加熱元件,有點像烤麵包機的內部。熱能從圓筒中輻射到甜餅麵團中,為烹飪提供能量,但輻射傳遞熱的效率要低得多。
另一個重要因素可能是矽膠套。餅乾麵團在烹飪過程中被保護在矽膠套內,既可以容納麵包屑,又可以保持形狀。但矽膠套不利於導熱。矽樹脂不容易傳導,相反它是絕緣體。它通常用於烤箱手套和鍋鏟,因為它不會變熱。
第三個因素很可能是電力使用,納米封裝實驗在分配給它們的能量方面是非常有限的。太空中的每一件硬體都被設計成比地球上相應的硬體使用更少的能量。但是,元件加熱器的作用是通過一塊金屬吸收如此多的能量,以至於浪費的能量以熱的形式輻射出去。它的局限性使空間站上的烤箱更像是過時的簡易烤箱,而不是現代廚房裡的烤箱。
實際上在太空烤餅乾也是一件雄心勃勃的計劃,在以往太空人在太空中只能吃膏狀食物,而這些食物也都是在地面準備好的,從規劃那一天開始,就限制了太空人在太空中停留的日子。
但是如果能在太空中烹飪食物,這已經邁出徵服宇宙重要的一步,太空人可以依靠自己烹飪食物。
雖然這看似是一個簡單的實驗,但是隨著太空人踏上前往火星等地的長途旅行的日程邁進,這樣的工作將變得越來越重要。知道如何在太空中準備食物,以及這些任務可能面臨的獨特挑戰,對於確保未來幾年太空發展任務順利進行至關重要。