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    NASA为将来登陆火星的航天员研发食谱
   2009-8-16
 　　据介绍，美国国家航空航天局需要为登陆火星的宇航员准备20,000顿正餐，不仅要保证食物轻便易于运输，而且要达到五年的保质期。为此，科学家正在做包装、保质等方面的实验。　　据《洛杉矶时报》报道，美国国家航空航天局（以下简称NASA）约翰逊宇航中心的研究人员正为2030年登陆火星做太空食品方面的研究。　　据介绍，NASA需要为登陆火星的宇航员准备20,000顿正餐，不仅要保证食物轻便易于运输，而且要达到五年的保质期。为此，科学家正在做包装、保质等方面的实验。　　据了解，曾为航天飞机和国际空间站的宇航员特别钟爱，且能在一定程度上抚慰他们思乡之苦的奶酪通心粉已经被排除在菜单之外。主要原因是奶酪通心粉的透明包装无法抵御受潮和氧气的侵袭，作为主要成分的面团不具备足够长的保质期。而改用金属薄膜做包装也行不通，因为金属太重不利于运输。　　NASA太空食品技术主管米歇尔·帕卓诺克（Michele Perchonok）表示，“希望这一问题在2015年或2016年得到彻底解决。”　　这是摆在米歇尔·帕卓诺克与她共事的十五位食品实验科学家面对的难题：为登陆火星的宇航员设计出一系列轻巧、营养丰富、味道鲜美而且保质期够长的食品。　　将人类送上行星际太空，NASA需要解决多方面的技术问题，其中包括，航空工程师必须有效控制战神一号运载火箭发射时产生的剧烈震动；可用性专家必须设计出敏捷轻巧的宇航服；材料科学家必须研制出一种吸热物质，吸收猎户座载人飞船以每小时25,000公里的时速穿越大气层时产生的巨大能量。虽然太空食品研究与以上这些火箭技术无关，但它给科学家提出个大难题，同时也是成功人类登陆火星不可或缺的条件之一。　　可以想象一下，为登陆火星需要一次过准备6,570顿早餐、午餐、晚餐以及小吃，满足六位宇航员三年以上的食物需要；保证每人每天3.2磅的食物量，比生活在地球上的美国人每天的平均食物摄入量少三分之一；而且还得保证每样食物有长达五年的保质期。最后，还需要把它们运送到5.5千万公里之外的火星上——要知道，那里可只有极其简单的厨房设施。　　如此难题面前，米歇尔·帕卓诺克却气定神闲。在她看来，为宇航员登陆火星设计合适的菜谱，和许多需要解决的科学问题一样，“我们总会找到解决办法。如果解决不了食品问题，整个登陆火星的计划就无法实施。我可不想背上这个责任。”　　回顾一下太空食品的发展过程——美国第一代太空宇航员因为在太空逗留时间很多，根本不用考虑食物问题。后来飞行时间渐长，原先为U2侦察机设计的航空食品转而用于供应宇航员。　　曾在1960年代参与国家航空航天局宇航员食品供给计划，退休前供职于鲁特格斯大学（Rutgers University）的营养与食品科学教授保罗·拉钱斯解释说，“当时的太空食品那就是像牙膏一样的蔬菜酱，简单来说就像婴儿瓶装食品一样。而且，早期研究的问题很简单，主要是考虑食物是否会在漂浮；是否会误入呼吸道等等。只要保证航天员不发生哽咽窒息的情况就可以了。”
 
　　到了阿波罗计划，太空食品开始接近一般的日常食物，其中包括供应早餐的脱水香肠肉饼与什锦水果；供应正餐的肉酱意粉等。　　发展到今天，太空食品更是日趋复杂。备受航天飞机和太空站宇航员钟爱的太空食品包括干冻鲜虾盅；辐照铁板牛肉以及耐储存的樱桃蓝莓脆皮派等。　　当然，很多其它日常的食物还是让NASA束手无策。例如，他们无法研制出符合失重状态下的比萨，因为饼底与馅料的保存方式完全不同；也做不出芝士蛋糕，因为无法避免芝士在保质期内发生硬化。　　虽然味道理所当然很重要，但对于远在天边，一时无法得到先进医疗照顾的宇航员来说，食品安全才是重中之重。　　如今，NASA有多样的措施，保证食物有两年的保质期，以满足国际太空站的需要。　　其中包括：将煮熟的食物封存在柔软的金属薄膜内，并放置在工业用的压力锅内加热。加热过程产生的热量能够杀灭各种微生物，像罐装食品一样得以保存。　　利用辐照的技术保存肉质食物，使之在常温下保存两年之久。　　制作干冻食物，由于干冻脱水，使细菌和其它微生物无法繁殖从而达到保存食物的目的。这类食物在航天飞机上很实用，因为太空船的燃料电池会产生水作为副产品。但在火星上水的供应很短缺，使这一技术发挥作用的空间很有限。　　现在研究登陆火星的太空，要求更长的保质期。　　据估计，当地球和火星行至距离最小时，也至少需要6至8个月的时间飞抵火星。然后科学家大概需要在火星上逗留一年半的时间，等到下一次地球和火星行至距离最小时返回地球。如果国家航空航天局还要提前派送太空舱发送食物，那这些太空食品的保质期需要达到五年之长。　　如今太空站的一些食物也许可以达到保质的要求，但要想保持原汁原味则不大可能了。　　由于美拉德反应——糖类和氨基酸间发生的化学反应，经过复杂的历程最终生成棕色甚至是黑色的大分子物质——导致食物发黑，有时在罐装或包装食品也会发生。而少量的氧气也会引起氧化反应，使食物发霉，并导致维他命和矿物质的流失。而少量的水汽又会引发微生物的活动，改变食物的颜色、味道和质感。　　为了减缓无可避免的化学反应，NASA正在研究相对低温的杀菌技术，以延长食物的保质期。其中最领先的是一种依靠压力而非温度的杀菌技术。　　具体操作是：将食物封装好之后，在250度下加热三分钟，然后将之放入鼓状的容器内，往容器加水使达到每平方英寸有100,000 磅的压力，持续五分钟就可以杀灭食物内所有潜伏的有害细菌。由政府、科研机构、工业研究员联合组成的研究团队前后共花了九年时间，使这一水压系统能够运用于低酸性的食物——此类食物往往最容易成为某类细菌的温床。美国食品和药物管理局二月时确认，军方可以利用这一技术制作保质期长达三年的家乡土豆泥，有关方面也正开始将此技术推广到更多食品上来。　　另一领先技术是结合微波辐射，将封装好的食物放置于水中加热五至八分钟，远远低于普通的四十至六十分钟的加热时间。因为高温加热的时间大大缩短，使得食物味道更鲜美，还得以保存更长的时间。美国纳迪克士兵中心和华盛顿州立大学的研究人员已经使用这一技术研制出与众不同的土豆泥，正等待食品与药物管理局的审核。同时，他们也正利用这一技术研制奶酪通心粉和鸡肉面团。　　以上的技术都要求使用特质的包装材料，保证在高压下不发生磨损。金属薄膜并不适合微波杀菌；考虑其重量也不利于运输；而且如果在火星表面燃烧还会留下碎末。　　无论最后研究人员研制出使用什么样的材料，都必须有效地保证食物不受水分和空气的侵袭。　　米歇尔·帕卓诺克团队负责包装材料的研究员汤姆·奥齐奥梅克，目前正在测试一种新型的涂有一层氧化铝纳米的聚乙烯材料。该氧化铝层能够和金属薄膜一样起到保护隔离水分和空气的作用。这种高科技的塑料能够使食物的保质期达至18个月。这对登月计划是足够了，但对于登陆火星还远远不行。　　米歇尔·帕卓诺克表示，现在还不清楚登陆火星的宇航员是否会拥有一个太空厨房，通过加冷水或热水或者使用简单烤箱加热食物。可能会有简易面包机，或者一台多功能设备可以将黄豆加工成食用油或者豆腐，将小麦加工成面团和早餐谷物。　　只有确定了合适的食品保存与包装技术，太空食品专家才能着手研究菜谱，修正旧有的太空食品菜谱，并创作新的菜式。看看他们的实验室，真有点像家政课堂。不同的只是这里有各种仪器，包括真空适度分析仪、PH值测量仪、色度计、质地分析仪、黏度计等等，以及一个巨大的保质期测试室。米歇尔·帕卓诺克预计2013年将可以开始着手具体菜谱的研究。　　同时，科学家也在衡量为宇航员食谱增添新鲜水果和蔬菜的可能。国家航空航天局1960年代首次在太空实种植物。佛罗里达州肯尼迪太空中心的一个研究团队也在研制一个半球形空间，使宇航员可以在其中用营养液培植莴苣、土豆、胡萝卜以及绿洋葱等。　　米歇尔·帕卓诺克还表示，“如果最后真的没有办法排除使用金属薄膜，那我们只能强调它的多功能用途，例如，可以用他们来保存火星的泥土样本。”最后甚至半认真半开玩笑说，“甚至，用它们来储存脏衣服也行吗！”  来源: 洛杉矶时报