太空食品是如何進化的?

2022-01-07 未來食報
隨著神舟十二號載人飛船發射成功,我國航天員入駐天宮空間站天和核心艙,世界各地網友對太空餐廳產生了巨大的好奇心,紛紛催更「太空吃播」。事實上,先期抵達核心艙的天舟2號貨運飛船,已為乘組運去夠吃3個月的航天食品,其中包括紅燴豬排、菘菜牛肉湯、什錦炒飯、魚香肉絲和宮保雞丁等。種類的豐富程度,進行吃播確實毫無壓力。作為超級飲食大國,我國目前航天食品已經超過120種,食物不僅有主副之分,還講究葷素搭配。食譜是按航天員喜好定製的,食譜周期為一周,食物重複率很低。空間站內「太空廚房」中還設有微波爐,航天員可以對食物進行加熱。

不過,太空食品其實並不神秘,我們日常生活中很多熟悉的食品加工技術都來自太空食品研發。比如方便麵裡的蔬菜包,來自為阿波羅計劃研發的冷凍乾燥技術;最初微波爐的發明,也是因為太空中加熱食品不能使用明火的需求;還有現在佔據世界各國超市貨架的營養能量棒,最早也是專門為太空人設計的。設計太空食品是一個複雜的過程,因這些食品必須符合數項標準,才會被認可是適用於執行太空任務的食品。首先,這些食品必須是富含營養價值、容易消化吸收。因為太空的環境特殊,身體狀態也跟著改變,要比在地面上更加注重某些營養成分的補充。比方說,在失重條件下,骨頭中的鈣質更容易流失。所以,食物內必須含有充足的、容易被人體吸收的鈣質。長時間失重還會導致肌肉萎縮和紅細胞數量減少,因此富含蛋白質的食物也要保證充足供應。其次,太空食品必須儘量保證航天員的食慾。這不僅是為了保證營養攝入,更是為了照顧他們的心理健康。特別的壓力環境,會導致人體味覺失靈,甚至口味改變,所以有時需要味道刺激的食物。之前美國女航天員香農·盧西德就說,太空食物看著都不想吃,可是又因為緊張會餓,只好狂吞薯片。這也是我國太空食品中「魚香肉絲」頻繁出現的原因之一,鹹、辣、酸、甜兼備,起到促進食慾的重要作用。

第三,這些食物必須被改造成可在零重力環境下食用。有渣食物或骨頭是沒法進入太空的,因為在太空裡是失重狀態,帶骨頭、掉渣的食物很容易在艙內飄得到處都是,這對航天員來說會非常難處理,還可能損壞精密儀器。

碳酸飲料也不適合太空,失重影響的可不僅是太空艙,還有人體內部。美國曾經嘗試把可樂之類的碳酸飲料帶上太空,但結果並不成功。地面上由於重力原因,空氣會自動跑到胃部上方,食物則沉底,可以通過打嗝排出多餘的氣體。而失重條件下,打嗝和嘔吐其實沒區別。航天員還發明了一個詞兒打趣自己,叫溼嗝(wet burping)。

1961年4月12日,尤裡·加加林乘坐蘇聯「東方1號」載人飛船完成了人類有史以來的第一次載人航天飛行。除了完成基本的操作流程,加加林此行還肩負著一個重要的任務,嘗試太空進食。加加林試吃的是裝在牙膏管容器中的肉泥、濃縮羅宋湯和奶油巧克力醬。這個時期的太空食品是牙膏管狀,也是很多人對太空食品的第一印象。每管的容量為140—160克。這種「擠牙膏」的進食方式,既不會影響飛行設備,也能讓太空人很好的吸收。雖然證明人們可以在失重的環境中進食、吞咽和消化食物,但此時的太空食品距離美味還有相當的距離。

隨著航天任務持續時間的增加,太空食品的研發也有了新的進展。

1960年代中期到1970年代初,美國的「雙子座」和「阿波羅」執行任務期間,航天員的夥食中開始出現了比較豐富的凍乾食品和熱穩定食品,種類增加到約70種。

凍乾食品是在包裝前將食物快速冷凍,然後利用真空抽吸去除水分,最後將它們保存在真空中,這樣的加工方式使冷凍乾燥食品能一直保持營養和口感,而且它們非常輕便緊實,不需要冷藏。脫水之後食品佔據的重量和空間進一步縮小,可以節約寶貴的載荷和空間資源。太空船上的氫氧燃料電池則提供了可用於將冷凍乾燥食品復水的水源。

熱穩定食品經過長時間高溫殺菌的過程,可以保證食物中的微生物已經降低到了非常安全的水平,但無法避免地會破壞食物風味。

這個時期的太空食品雖然安全有效,但顯然還是不好吃。

雙子座3號的航天員就曾經偷偷把基地附近沃爾夫餐廳出售的一個牛肉三明治夾帶到了太空之中,在近地軌道進行了一次太空野餐。未授權食品不但增加了食品安全風險,座艙中亂飛的麵包屑也給任務造成了潛在的危險。

1973年太空實驗室計劃期間,太空食品的種類終於取得了重大突破。原因是太空實驗室配備了冰箱,可以攜帶冷凍食品(例如冰淇淋),站內還有一個完整的廚房,太空人可以在那裡做飯,吃自己選擇的飯菜。

第一代太空廚房其實是一個集成單元,包括一個微型熱電冰箱、冷凍機、三腔烤箱、自加熱水系統、食品儲存空間以及乾濕廢物處理系統。

如果在太空中想喝酒怎麼辦?前蘇聯航天員曾經在裝羅宋湯的牙膏管上寫上了伏特加的單詞,舉管「祝酒」後一飲而盡,假裝過了一下癮。

到了20世紀80年代,前蘇聯建造了首個第三代太空軌道空間站——和平號空間站,這個空間站成為了令太空人們印象深刻的太空飲酒場所和社交場所。

太空人約翰·格倫斯菲爾德曾回憶說:我們被邀請參加空間站的一個社交活動,太空人瓦列裡還拿出了一小瓶子白蘭地(本來美國航天飛行是禁酒的)。

各國都在為拓寬太空食品種類不懈努力,中國將魚香肉絲和宮保雞丁等品種繁多的中式美食帶上了太空,神州十一號已經在太空培育起了生菜。

義大利Lavazza以及Argotec兩家商業公司為國際太空站研發了一種濃縮咖啡機,該機器還可衝泡其他如茶、熱可可以及肉湯的熱飲。

日本宇宙航空研究開發機構(JAXA)為了航空站中的飲食,開發了許多傳統日式風味的太空食品,包括抹茶、羊羹、拉麵、壽司、味噌湯以及梅乾飯等。

韓國太空人李素妍曾經帶著改良版本的韓國泡菜一同前往國際太空站。瑞典籍太空人Christer Fuglesang也帶去了麋鹿幹。

03 太空食品分類

在太空食品研發的數十年過程中,不僅多種技術已經轉為民用和市場化,不再遙遠和神秘,更有一些品種可以直接在航天基地購買品嘗,大眾也可以體驗真正意義上的「太空餐廳同款」了。

1. 復水食品(Rehydratable Food) 

水分從食物中抽離,食物體積減少但營養和味道不變。在太空寸土寸金,無法存放體積龐大的食品,抽出水份後就可減少食物的體積。這種復水食品不僅僅是食物也包括飲料。比如燕麥一類的熱穀物食品,就是脫水技術的產品。

 

2. 熱穩定食品(Thermostabilized Food) 

食物通過高溫處理,殺菌並且密封。經過高溫殺菌後,這種食物可以室溫保存。大多數的水果、吞拿魚等都是用罐頭的方式帶上太空的。只要拉開就可以食用,類似我們在超市購買的罐頭食品。至於布丁則是裝在塑料杯中。 

3. 中溼性食品(Intermediate Moisture Food ) 

與復水食品不同的是,中溼性食品並不是將所用的水分都抽乾,而是留下部分水分保持食物的軟度。中溼性食品不需要加入水分,可以即食。包括桃子、梨子、杏還有牛肉乾都是經過中溼性處理的。 

4. 自然形態食品(Natural Form Food) 

這些食物本身就是容易儲存也可以即食的,類似我們吃的一些幹的零食,當中包括乾果、谷麥棒(Granola Bars)還有曲奇餅等等。

5. 輻照食品(Irradiated Food ) 

輻照食品是用游離輻射(ionizing radiation)對箔紙包裝的食物進行殺菌,所以肉可以保持味道和口感。曾經通過這種技術被帶上太空梭的食品包括牛排和燻火雞。 

6. 冷凍食品(Frozen Food) 

這些食品需要快速冷凍,以防止大顆冰晶的形成。這種食品抱持了食物原本的味道和口感,製成品包括蛋餅(Quiches)、燉鍋(Casseroles)以及雞肉派等等。 

7. 冷藏食品(Refrigerated Food) 

冷藏食品和我們平日裡吃的差不多,例如芝士和酸奶油等,需要低溫保存。 

8. 新鮮食品(Fresh Food) 

完全不需要特殊保存技術的新鮮食品。太空人在太空也需要均衡的營養,所以例如蘋果、香蕉一類可以保存相當一段時間的水果,就可以原樣帶上太空。

現在,載人航天駐留時間不斷延長,人類探索太空的目標也不斷向深空延展。太空食品相關研發的領域,也擴展到如何全面提高太空人的免疫力,降低太空輻射、長期失重造成的機體損傷?如何種出能夠耐受缺光少氧的全天候型太空糧食和果蔬?如何在太空環境中進行烹飪?畢竟,連烤餅乾這件小事,都是2020年才使用特製的微重力烤箱在太空中首次實現。我們距離在太空自給自足的生活,可能還要突破諸多技術難關。不過可以相信的是,在太空食品研發的過程中,也一定會不斷誕生新的驚喜。

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