Астронавты до сих пор питаются сублимированной пищей. Может ли более качественная пища с помощью кухонных приспособлений, предназначенных для использования в условиях микрогравитации, помочь им процветать?
Ученый-кулинар Лариса Чжоу увлекалась скалолазанием и альпинистским туризмом недалеко от Сиэтла, когда поняла, что ее повседневная работа и хобби совпадают. Ее обезвоженные деревенские блюда казались ей все более пресными, и им не хватало аппетитной консистенции — ей стало жаль астронавтов Международной космической станции (МКС), которые месяцами питаются подобными продуктами. “Я не хочу, чтобы люди вечно питались сублимированными продуктами в космосе”, — говорит Чжоу, недавно получивший степень доктора философии в области машиностроения и материаловедения в Гарвардском университете. “На самом деле я хочу, чтобы люди готовили сами”.
Последние четыре года Чжоу работал над машиной для приготовления пищи в условиях невесомости. Она назвала его H0TP0T, напоминая о традиционном китайском обычае есть из общего котла (нули в названии указывают на предполагаемый дом в условиях микрогравитации). Разработанное ею устройство из алюминия и стекла относится к недавней волне экспериментальных технологий, направленных на улучшение качества питания космических путешественников. В 2019 году астронавты испекли печенье на МКС в небольшой духовке. Исследователи также разработали станции для обжаривания и фритюрницы, а также другие кухонные приспособления, адаптированные к условиям микрогравитации. Но таким устройствам еще предстоит выйти на длительную орбиту.
Поскольку безопасность астронавтов и успех миссии всегда являются главными приоритетами, некоторые исследователи считают кулинарные удобства в космосе поверхностными. Но Чжоу и группа других ученых-кулинаров настаивают на том, что их работа важна для физического и психического здоровья астронавтов, особенно в длительных полетах. Ариэль Экблоу, основатель Инициативы M.I.T. по исследованию космоса и генеральный директор Института Аурелии, который занимается исследованиями будущих мест обитания в космосе, говорит, что пришло время “подумать о жизни в космосе, которая заключается не только в выживании, но и в процветании в космосе”. Чтобы продемонстрировать это видение более комфортной космической жизни, Институт Aurelia строит макет космической среды обитания под названием TESSERAE pavilion, который откроется в начале августа в Бостоне, а затем будет представлен на выставке в Сиэтле. При планировании проекта Экблоу и его коллега опросили почти два десятка астронавтов, которые часто упоминали лучшие варианты приготовления и более вкусную пищу в качестве важных способов улучшения своего самочувствия. Отражая это, на кухне экспериментального комплекса будет висеть H0TP0T (подвешенный вверх ногами, чтобы показать, что астронавты могут использовать устройство в любом положении).
О поддержке научной журналистики
Если вам понравилась эта статья, подумайте о том, чтобы поддержать нашу журналистику, отмеченную наградами, подписавшись на нее. Приобретая подписку, вы помогаете обеспечить будущее впечатляющих историй об открытиях и идеях, формирующих наш современный мир.
Чжоу решил использовать мультиварку в условиях невесомости, потому что крупы — отличный источник белков и углеводов, который не портится при хранении, — обычно требуют варки. Но приготовление пищи в космосе — особенно сложная задача. На Земле гравитация удерживает воду на дне кастрюли. Однако в условиях микрогравитации сохранить воду в горшке, чтобы она не улетучилась, — большая проблема. Но молекулы воды также притягиваются друг к другу и к любой поверхности, к которой они прикасаются; когда вода невесома, капиллярное действие и поверхностное натяжение могут оказывать гораздо большее влияние на удержание воды в одной области емкости.
Клиновидная форма H0TP0T позволяет использовать эти силы для удержания воды в самом узком месте котла. Идея проекта родилась в результате разговора Чжоу с другом, который работает в области спутниковой тяги и столкнулся с похожей проблемой: как сохранить топливо в космосе, чтобы оно могло предсказуемо попасть в двигатель и воспламениться. Получившийся в результате “горшочек” в форме клина, который выглядит как высокий ломтик торта, поставленный на кончик, состоит из листа алюминиевого сплава, согнутого под углом 45 градусов. С обеих сторон его покрывает панель из пирексового стекла в форме ломтика пиццы.
Другая проблема касается самой науки о кипении. На Земле конвекция, обусловленная плавучестью, при которой более холодная и плотная вода опускается ниже более горячей жидкости, зависит от силы тяжести, которая равномерно распределяет тепло и удаляет пузырьки с поверхности. В космосе этого не происходит. В кипящей воде образуются крупные пузырьки, которые застывают на месте; это может привести к некачественному приготовлению пищи. Таким образом, продукты никогда не готовились путем кипячения в открытом космосе. Однако в модели H0TP0T нагревательные элементы привинчены к внешней стороне алюминиевого корпуса, что позволяет нагревать большую площадь поверхности кастрюли, что уменьшает необходимость в гравитационной конвекции для равномерного нагрева воды. Металлическая крышка контейнера также снабжена нагнетательным клапаном для выпуска пара.
В конце мая 2022 года миниатюрный прототип H0TP0T, наполненный водой и тремя кусочками сырой пасты ригатони, был прикреплен болтами к полу модифицированного самолета Boeing 727-200, эксплуатируемого корпорацией Zero Gravity, который имитирует невесомость, совершая многократные резкие погружения. Пока Чжоу наблюдал за разогретой емкостью во время 20 таких параболических падений, некоторое количество воды все же попало в дальние углы формы. Но большая часть воды осталась в самой узкой ее части. Форма клина также позволяла отделять жидкую воду от пузырьков газообразного пара, чтобы лапша готовилась равномерно. К концу 45-минутного полета макароны были уже не до состояния аль денте. Год спустя Чжоу и кухонная посуда совершили еще один такой полет. На этот раз она испытала, что могут испытать будущие астронавты, когда они на самом деле будут использовать H0TP0T, “отвинчивая несметное количество приспособлений”, чтобы извлечь пасту, и, наконец, попробовала кусочек ригатони, приготовленный в машине, хотя поначалу этот кусочек не слушался. “Это было похоже на игру в кошки-мышки между моим ртом и кусочком макарон”, — говорит Чжоу.
Ральф Фриче, бывший старший менеджер проекта по выращиванию космических культур в НАСА и нынешний подрядчик космического агентства, говорит, что важно учитывать, как автономные технологии, такие как H0TP0T, будут работать во всей пищевой системе — от выращивания до сбора урожая и переработки ингредиентов, и все это в космосе. До сих пор НАСА экспериментировало с выращиванием растений в космосе, но не с их переработкой или приготовлением. “Все, что мы будем делать в ближайшем будущем, — это собирать и употреблять в пищу; у нас не будет оборудования для их обработки и приготовления”, — говорит Фриче. Он также отмечает, что оборудование для тестирования новых технологий должно конкурировать за ограниченное пространство для полезной нагрузки на МКС, поэтому машины могут находиться на стадии разработки годами или даже десятилетиями.
Но Чжоу по-прежнему хочет продолжить разработку H0TP0T. Она планирует адаптировать его по аналогии с системой sous vide, в которой пакеты с порционной водой и зернами для приготовления погружаются в горячую воду. Таким образом, кастрюля остается более чистой, а кипящую воду можно использовать повторно. Чжоу также ищет способы, с помощью которых ее технология могла бы быть полезна на Земле. Она говорит, что когда-то думала, что комбинация H0TP0T и sous vide может помочь людям готовить еду во время стихийных бедствий, но она настаивает на том, чтобы быть осторожной и не навязывать гуманитарное приложение, которое на самом деле не приносит пользы. “Мы мечтали бы разработать технологию для космоса параллельно с ее разработкой для наземных применений”, — говорит Чжоу.
