馬年“天宮”年夜飯喫點啥?會有顛勺炒菜嗎?
大多數人的記憶裏,航天員喫飯就像“喫牙膏”,太空食品不是軟管就是罐頭。去年11月,神舟二十一號乘組用帶到空間站的首臺太空烤箱,與神舟二十號乘組一起喫了頓燒烤,航天員第一次在太空喫到滋滋冒油、香氣四溢的現烤奧爾良雞翅和牛排。
不久將至的馬年年夜飯,還會安排上“太空燒烤”嗎?太空廚房的下一個驚喜會是顛勺炒菜嗎?
爲了這頓燒烤,地面科研人員歷經8年攻關研製,突破了微重力環境下的油煙處理、食物飄浮等多個技術難題,實現了190℃高溫在軌烘烤,由此成就人類首次太空烹飪——此前,其他國家空間站僅有加熱即食設備。
神舟十三號乘組在空間站喫水果
回首2003年神舟五號載人飛船上天時,我國航天食品只有二三十種;如今“天宮”空間站航天食品不僅數量超過190種,還能根據航天員的口味個性化定製,並在烹飪手段上走到了世界前沿。空間站餐桌的日益豐盛,折射出我國航天事業不斷前行的堅定步伐。
太空三餐研製有多難
到目前爲止,無論是按小時、天數計劃的短期飛行,還是按月、年計劃的長期飛行,都需要從地面攜帶食品補給。
航天食品是一種能在失重環境中方便使用,根據航天人員在太空的口味、消化吸收能力及特殊進食方式而研製的食品。它的構成和功能一般要求與特殊的空間環境和飛船工程設計相適應,以最大限度滿足航天員的生理和心理需求,爲順利完成飛行任務提供良好的營養與食物保障。
首先,航天飲食要滿足載人航天器對其質量、體積和耗電量等的限制。發射物品上天很昂貴,航天食品應儘可能重量輕、體積小、營養好,還須經受住衝擊、振動、加速度等航天特殊環境因素的考驗。同時,它更要滿足醫學要求,不能讓航天員發生任何食源性疾病和食物中毒,並符合失重條件下航天員生理改變的營養需求。
太空微重力環境給航天員飲食帶來很大麻煩:失重不僅會讓食物在空中四處飄浮,很難喫到嘴裏,還會使人的體液轉移、腸胃發生漂浮,令航天員渴感消失、食慾不振——食品好像失去了原有的風味,味道變得模糊不清和難以捉摸。
爲了方便航天員在太空進食,防止食物在飛船艙內四處飄浮,一般要把航天食品加工成一口大小,且食品包裝內一般不能有流動的湯汁。爲了減輕飛船艙內廢物收集系統的負擔,航天食品通常不含骨、皮、核等殘渣。
航天食品——叉燒肉,分爲一口一塊的小塊。
此外,如何搭配進食、建立科學的飲食制度也很重要。飲食制度是制定每天食譜的依據,要按照航天員的生活、工作和鍛鍊情況,合理安排每日的進餐次數、每餐食品量和熱量、進餐間隔時間,通常採用每日3餐,也有每日4餐。
爲了增加航天員食慾,航天食譜每天、每頓都不能單調,有時還要爲適應飛行任務作出一些特別調整。例如,飛行前要限制食物中的鈉、水和纖維成分,以減少飛行初期航天員的大小便次數;飛行完成後則要增加某些營養,以加速身體康復。
目前,我國已發展起品種豐富的航天食品體系。按其用途可分爲食譜食品、儲備食品和救生食品;按加工類型、使用方法和具體用途可分爲冷凍冷藏食品、自然型食品、中水分食品、輻射食品、乾燥食品、覆水食品、熱穩定食品等,其中除壓縮乾燥食品用於救生食品外,其餘均爲食譜食品。
航天食譜一年一個樣
目前,我國已發射22艘“神舟”系列飛船,把28名航天員、44人次先後送入太空,每次根據飛行時間和任務不同,供應的航天食品也不盡相同。隨着航天食品種類、口味、功能的不斷拓展,太空食譜已實現多次升級迭代。例如:
2003年,我國第一艘載人飛船神舟五號上天。由於飛行時間只有約1天,所以只爲航天員楊利偉準備了點心、咖啡等二三十種即食航天食品。
2005年,執行神舟六號任務的兩位航天員就喫上了熱食熱飲。在軌5天,他們每頓飯有三四個菜,地面預製的宮保雞丁首次出現在太空菜譜中,飯後還有凍乾的巧克力奶油冰淇淋,調味醬有特製的辣、酸、甜3種口味。同時,航天食品專家還在覆水飲料中增加了具有保健和藥用作用的成分,以提高航天員的免疫力,抵抗空間運動病的發生。
2008年升空的神舟七號飛船上,航天員頭一次在太空喫上了水果——一片凍幹水果片相當於幾種新鮮水果的營養。由於這次航天員要出艙作業,帶上天的食品具有低產氣、能量密度更大、包裝更可靠等特點,尤其增加了調味包。而且,食物加熱直接使用飛船主電源,而非應急電源,不會出現神舟六號“夾生飯”的情況。
2012年神舟九號航天員乘組上天時,太空餐食已可做到食譜四天一輪換,菜餚不僅有醬蘿蔔等小菜,還有三種炒飯和黑椒牛柳、蘑菇雞塊、松仁玉米、乾燒杏鮑菇等十多種預製菜。考慮到有女性航天員,航天食品中還配備了菠蘿汁、濃香奶茶、檸檬茶等餐後甜點和飲料。
從2013年發射的神舟十號起,航天員食品可進行個性化定製:滿足了聶海勝喜歡喫米飯、張曉光喜歡酸辣口味、王亞平愛喫甜食等口味偏好。這一次,除增加新鮮水果、小米粥、酸奶外,還有特爲端午節精心準備的豆沙糉——爲了讓航天員感受在家過節的氛圍,科研人員還細心地爲每個太空糉子包上了一層糉葉。
2024年天宮年夜飯菜單
此後,航天食品種類不斷增加,目前已達190多種。2016年神舟十一號乘組的太空食譜週期從4天延長到5天,三餐外還有許多點心和夜宵,以保證航天員30天駐留空間站之需。從神舟十四號開始,地面人員還不時爲航天員準備食品盲盒,待其完成重大任務或生日時,就能收穫驚喜。這兩年,太空年夜飯菜譜之豐盛,常令地球人也垂涎三尺。
太空燒烤28分鐘出爐
不僅食譜日益豐富,太空廚房設備也在不斷升級。中國空間站核心艙內爲航天員提供了冰箱、微波爐、飲水分配器和小桌子等。這次燒烤更是用上了全世界第一臺真正意義上的太空烤箱。
這臺太空烤箱是適配空間站微重力等極端環境的特製設備,在加熱、固定、安全防護等多個方面都有貼合太空場景的獨特設計。首先,它採用適配微重力的高效加熱系統,強制渦流技術讓熱空氣形成“龍捲風效應”,能均勻包裹食材;綜合運用輻射、傳導等多種加熱方式,28分鐘就能烤好雞翅和牛排。其次,它的溫控精度和換熱效率十分出色,不用翻面就能讓食材烤出外焦裏嫩的效果,其加熱效率是地面烤箱的1.8倍,同時能耗降低30%。
烤箱配備磁力餐盒,可將食材牢牢固定在加熱區,既能保證食材穩定處於加熱位置,又能防止肉汁等在失重環境下四處飄灑,附帶的智能殘渣收集器則可藉助氣壓差自動捕獲食物碎屑。
中國航天員太空喫燒烤
值得一提的是,太空烤箱內置多層高效淨化系統,通過高溫催化裝置分解油脂分子,由特殊濾網捕捉微小顆粒,高分子膜阻隔揮發性有機物,再用活性炭吸附異味——經500次連續運行測試,可實現零油煙排放,避免污染艙內精密儀器。
爲保障安全,這臺烤箱的外殼採用與火箭發動機同級的鈦合金材料,內部線路均包裹阻燃套管,加熱腔體獨立封裝,耐高溫且防泄漏。同時,它還搭配異常防護機制,一旦檢測到溫度異常會瞬間斷電並釋放滅火氣體,可連續可靠運行500次,能滿足空間站數年的使用需求。
太空烤箱操作便捷,類似普通家用烤箱,無需複雜的專門培訓。除了烤制肉類,這臺烤箱還能製作酥脆花生米、麪包、蛋糕等多種小食和烘焙食品——搭配空間站190餘種航天食品,可實現10天食譜不重樣,助力太空飲食從“喫飽”到“喫好”。
中國空間站太空烤箱的應用,不只是簡單改善航天員飲食,更在長期太空任務保障、太空生態系統構建、航天技術革新與轉化等多個關鍵領域,爲未來太空探索奠定基礎。
太空炒菜會否成真
就目前技術條件而言,太空火鍋有可能實現,顛勺炒菜還做不到。因爲在微重力下,炒菜油珠會懸浮成“高溫子彈”,不僅危及航天員安全,還可能損壞精密儀器。
若要真正實現太空炒菜,需滿足三個核心條件:一是要解決油煙污染問題,得配備內置淨化系統分解油煙,把有害物轉化爲無害的二氧化碳和水,避免污染空間站密閉環境;二是要克服微重力難題,用特製固定裝置防止食材和油珠飄浮,同時模擬地球熱對流讓食材均勻受熱,避免局部炒焦、局部未熟;三是要讓烹飪溫度提升到食材發生美拉德反應的程度,使食材變得焦黃焦脆,而非僅物理加熱的口感。所以,在軌烹飪短期內還將以封閉烘烤類爲主。
至於在太空喫火鍋,則與地面火鍋有明顯區別。它需要適配微重力環境,滿足沒有明火、湯汁不流動的條件。因此,太空火鍋使用特製食材(脫水蔬菜、預加工肉類)、膏狀或凝膠狀湯汁,以避免液體飛濺,使用電磁加熱裝置升溫。航天員則用特製餐具“裹”着食材喫,這樣既能還原類似風味,又符合太空飲食無殘渣、易消化、營養均衡的要求。
太空餐桌的下一個驚喜可能來自3D打印食品、分子料理,以及更豐富的太空種植蔬果等。
3D打印技術通過將食材轉化爲可打印的“墨水”,供航天員在太空製作各種形狀和口感的食物,如多層蛋糕、立體壽司等。它可在滿足個性化需求的同時,解決太空食物儲存問題。
分子料理通過改變食材的物理和化學性質,創造出全新的口感和風味。在星際時代,分子料理可能會成爲一種主流烹飪方式,未來還可結合人工智能,定製出個性化美食。
我國用生長芽菜的辦法解決新鮮食品問題。
目前,中國空間站“太空菜園”已成功培育生菜、櫻桃番茄等7種植物,未來還有望種植耐輻射小麥、高蛋白藻類等更多蔬果穀物,甚至實現“自產自烤”的食材閉環。
此外,爲提高太空用餐體驗,太空餐桌還將配以設計精良的新型餐具。比如拉脫維亞設計師設計的零重力系列微重力餐具,能讓飯菜安穩地“待”在餐具中,方便航天員用餐。
>>>航天食品知多少
冷凍冷藏食品
在地面上凍好帶進太空的食品,解凍後可食用。
自然型食品
加工後仍保持其自然形狀(如堅果)的食品,屬於即食食品。
中水分食品
部分脫水的即食食品,如果醬、蜜餞、果脯和肉脯等。經部分脫水後,它們在室溫下耐藏性好,不容易在短期內腐敗變質,食用前無需處理,是航天食品中的常見類型。
輻射食品
用低劑量射線照射加工後的食品,其目的是殺死果蔬及食品中的蟲子和細菌,以便在常溫下保存較長時間。相較於熱處理,它可更多保留食品的營養成分,比用化學方法儲存食品更安全,比冷凍冷藏食品更節能。
熱穩定食品
經過加熱滅菌處理的軟包裝和硬包裝罐頭類食品,因其消滅了絕大部分微生物,並可防止外界微生物再次入侵,能在室溫下長期貯存,不過風味略差。這類食品一般採用罐裝或袋裝,可用餐具從容器中直接取食,也可加熱後食用。
覆水食品
一種冷凍乾燥食品,重量輕、耐貯藏、覆水快,能基本恢復原有物料的物理性質,最大限度保留食品原有的色、香、味及營養價值,是全球載人航天活動中常用的航天食品。這類食品在其包裝袋上有一個用於覆水的單向入水閥門。覆水飲料則是加水復原後飲用的固體飲料,通常採用噴霧乾燥和冷凍乾燥方法制成。
應急食品
可放在航天服頭盔內頸圈部分的固體或半固體食品,供長時間艙外活動中(如載人航天器發生故障時)臨時給航天員食用,一般有鋁管包裝的半固體果醬、菜泥、肉羹等。
功能性食品
能增強航天員機體對太空不良環境因素(如失重、空間電離輻射)的耐受能力,改善人體健康狀況,降低患病風險,可分爲抗疲勞食品、抗輻射食品、抗肌肉萎縮和骨鈣丟失食品。
>>>太空食物“黑名單”
碳酸飲料
太空中,碳酸飲料中的二氧化碳氣泡不會像在地球上那樣上升並釋放出來,而是會留在液體中,這可能導致航天員胃部不適,甚至引發消化問題。
顆粒狀調味料
鹽、胡椒等顆粒狀調味料在微重力環境下會漂浮,難以撒在食物上,還可能堵塞空氣通風口、排氣孔、污染設備,或進入航天員的眼睛、嘴巴和鼻子,帶來安全隱患,所以通常用液體狀的鹽和胡椒替代。
十字花科蔬菜
孢子甘藍、西蘭花、捲心菜等十字花科蔬菜富含硫化合物和棉籽糖,在人體消化過程中會產生大量甲烷和氫氣等可燃氣體。在密閉的太空艙內,可燃氣體濃度達到一定比例時,一個靜電火花就可能引發爆炸。此外,這些蔬菜消化時產生的氣體還可能會加速空間站水循環系統中金屬管道的腐蝕。
新鮮牛奶及豆奶
新鮮牛奶佔用空間大,且需要冷藏保存,而載人航天器艙內空間和冷藏條件十分有限,所以通常使用脫水牛奶替代。而大豆中的低聚糖在太空輻射環境下會發生分子結構變異,產生類似TNT炸藥的硝基化合物,存在安全隱患。
(作者爲全國空間探測技術首席科學傳播專家)