Rommat

Rommat er en spesiell type mat som brukes til ernæring av astronauter på bemannede romferder . I utgangspunktet er dette hovedmat som ernæringsmessig dekker de gjennomsnittlige behovene til astronauter i verdensrommet. Ernæring i verdensrommet er for tiden en bekymring på grunn av den kommende nye æraen med langvarig romfart. [ 1 ]

Populariteten til dehydrert mat på slutten av 1900-  tallet skyldtes delvis romalderen, selv om dette ikke er tilfelle i dag. Målet med rommat er å kunne gi astronauter mat som dekker deres biologiske energibehov samtidig som det er så hyggelig som det kan være på jorden [ 2 ] Forbedringer i rommat har blitt gjort i løpet av siste del av det 20.  århundre .

I dag er spesialmat en del av matteknologistudier . I mange tilfeller må fôr utformes med spesielle krav. For eksempel, under mikrogravitasjonsforhold , etterlater noen matvarer smuler, eller drikker etterlater dråper som kan flyte i kabinen og kan skade utstyr. I tillegg har astronauter fysiologiske endringer under og etter flyreiser, noe rommat må møte som en utfordring. Rommat tilberedes og serveres omtrent som militære MRE -er ( Meal , Ready -to-Eat ) .

Historien om romernæring

Den første menneskelige romfarten lanserte romernæringens æra og tilsvarer lanseringen av Vostok 1 12. april 1961 . Den sovjetiske kosmonauten Yuri Gagarin gikk i bane rundt jorden, men hans landsmann Gherman Titov var den første som spiste mat i verdensrommet (august 1961). [ 3 ] På den annen side John Glenn et år senere i den tredje lanseringen av Mercury-prosjektet da han ble den første amerikaneren som opplevde følelsen av vektløshet når han spiste mat: en eplesaus ( saus ) . [ 3 ] Fysiologer var i tvil om muligheten for å svelge i et tyngdekraftsfritt miljø. Systemene om bord ville bli bedre og ernæring ville bli tatt mer i betraktning ettersom flyreisene ble lengre og lengre.

De første matvarene som ble tatt ut i rommet var rike av to grunner, den første er at det var mange systemer som ga nok vann til å hydrere dem ( brenselcellene til Apollo og Shuttle produserte vann), og den andre er at bevaringen var større. [ 2 ] Matvarer som for tiden er inkludert i romstasjoner er stort sett allerede hydrert. Funksjonaliteten til presentasjonene rådde i begynnelsen, på denne måten ble maten pakket i tuber, bøtter osv. Spørsmålet ville snart dukke opp, hvor mye energi trenger en astronaut? Endrer metabolismen seg i verdensrommet? [ 4 ] Utviklingen av rommat spenner fra tilberedning på bakken av små porsjoner, til hydreringsprosesser, til matlaging i rom. Alt på mindre enn flere tiår. Denne utviklingen er naturlig fra romkappløpets perspektiv , siden varigheten av turene litt etter litt har blitt forlenget og beboeligheten har blitt økt, noe som tillater inkorporering av ovner i romskip . Utviklingen av livsstøttesystemer vil gjøre det mulig å dyrke mat i verdensrommet.

Mercury-programmet

Under oppdragene til Mercury-programmet (1961 - 1963) var det ingen store ernæringskrav fordi oppdragene varte i knapt en og en halv time. Måltider ble servert før flyturen. Prosjektet var et av de første amerikanske forsøkene på å sette en mann ut i verdensrommet via suborbital flukt . Imidlertid ble fysiologiske eksperimenter utført under mikrogravitasjonsforhold som tygging, svelging, drikking og konklusjoner ble trukket. [ 5 ] Den første amerikaneren som spiste i verdensrommet var John Glenn som forsynte seg med et aluminiumsrør med eplemos. [ 6 ] [ 7 ] Den første kvinnen var den russiske astronauten Valentina Tereshkova på Vostok 6.

Designet av maten ble laget med den hensikt at forbruket ikke skulle forurense de eksisterende elektroniske kontrollenhetene i kabinen på skipet. Maten tilberedt i løpet av dette prosjektet hadde konseptet å være svært kaloritett, noe som betyr mange kalorier i en liten mengde bearbeidet mat. Deretter ble det gjort forsøk på å forbedre smaken av disse matvarene og gjøre dem mer velsmakende for astronauter i kvikksølvprogrammet.

De første matvarene ble servert i Mercury-prosjektet på to forskjellige måter: [ 7 ]

Utseendet, teksturene og smakene til disse rommatene i Project Mercury var ikke passende, og klager fra astronauter på dem var hyppige. Mye av maten kom tilbake fra oppdragene intakt. [ 3 ] Det viste seg snart at porsjonene måtte være små slik at porsjonene kunne tygges sakte. Andre pulveriserte matvarer som rehydrerte øyeblikk før de ble konsumert, ble prøvd.

Gemini-program

I løpet av de 10 flyvningene i Gemini-programmet (1964 til 1966) ble det samlet nesten 14 dagers flytur i verdensrommet. Det ble gjort forbedringer både i emballasjen og i variasjonen av matvarer som ble brukt. [ 7 ] Det ble gjort anstrengelser for å forbedre smakene og teksturene til dehydrert mat. Drikkevarer som most , appelsinjuice osv. var inkludert . Beholderne hadde åpninger som en viss mengde vann ble ført gjennom ved hjelp av en slange eller vannpistol . Etter inntak av maten ble bakteriedrepende piller introdusert for å forhindre at maten råtne under oppdraget. [ 5 ]

Behovet for å redusere volumet av mat ble brukt mye på Gemini-oppdraget. Og til slutt var det mulig å pakke en mengde på 0,58 kg/dag med dehydrert mat per mannskapsastronaut, maten ble delt inn i tre lunsjer og menyen roterte hver fjerde dag. Menyene ble designet med den hensikt å tilfredsstille 2500 kcal/dag til hver astronaut. Sanitærkontrollene som ble utført ga opphav til en måte å behandle mat på som brukes i dag i næringsmiddelindustrien , den kalles HACCP ( Hazard Analysis Critical Control Point : kritisk kontrollpunkt for risikoanalyse). [ 8 ] Matterninger ble brukt i løpet av Gemini-programmet og aksepten av astronauter var så lav at noen av dem gikk ned i vekt. [ 9 ]

Sojus (sovjetisk)

Sovjeterne var de første som fikk vite om den fysiologiske opplevelsen av å spise i verdensrommet. Også, ved sovjetisk oppdragsdesign, var russiske kosmonauter i gjennomsnitt lenger i verdensrommet enn deres amerikanske kolleger. Det ble gjort mange undersøkelser om forholdene for beboelse og ernæring i verdensrommet. Perioder på romstasjonen Mir viste at mennesket var i stand til å leve i et mikrogravitasjonsmiljø i nesten mer enn ett år. Mye av maten designet på Roscosmos ble fraktet i bokser .

Apollo-program

Ernæringserfaringene som ble gjort i Gemini- og Mercury-prosjektene tjente til å løse problemet med flere muligheter i Apollo-oppdraget (1968 til 1972). Dette prosjektet nådde målet om å sette en mann på månen. Maten i starten av prosjektet ble distribuert på lignende måte som den som ble brukt tidligere i Gemini-prosjektet (hydrering av mat ved å pumpe vann), bare variasjonen på menyen var mye større. [ 10 ] Termostabiliserte beholdere vises for første gang.

En astronauts mat i en uke tok opp plass til tre skoesker. [ 5 ] Etter hvert som ernæringen utviklet seg og reiselengdene, ble matvarer inkludert i bokser og steriliserte fleksible beholdere som gjorde at maten kunne lagres i romtemperatur i lange perioder. Astronautene i Apollo-programmet var de første som hadde varmt vann til å rehydrere maten med og til å ha bedre smaker i maten. Bruken av bestikk , i form av spesielle skjeer ("skje-skål"), ble brukt for første gang i Apollo 8 , dette systemet ble senere brukt i Apollo-programmet, Skylab, i Apollo-Soyuz og i den første Skyttelens oppdrag. På den annen side var maten som ble servert i Apollo-programmet til astronautene de første som ble bestrålt . [ 11 ]

Matbaren ble introdusert for første gang i Apollo-programmet, ideen med dette designet var at de ikke trengte å bruke hendene i inntaket. [ 8 ] Disse barene var laget av frukt og frokostblandinger presset inn i et lag med spiselig stivelse , denne maten ble designet fra en flapjack . [ 12 ] Det ble gjort en betydelig innsats for å vise mat i en kjent form for å gjøre den velsmakende å spise. Retter som astronauter som skulle til Månen hadde var for eksempel kaffe , baconruter ( bacon eller pancetta), cornflakes , eggerøre , ostekjeks , biffsmørbrød, sjokoladepudding , butterscotch , tunfisksalater , peanøttsmør , biffgrytestek , spaghetti , og frankfurtere . [ 13 ]

Skylab

Skylab (1973 til 1974) var den første amerikanske romstasjonen , og den utførte (blant andre studier) en omfattende studie av menneskelig metabolisme i verdensrommet. En elektrisk ovn ble installert i Skylab og det var mulig å tilberede måltider i verdensrommet for første gang, og etablerte det første romkjøkkenet . Det ble gjort forsøk på å gi hver astronaut en omtrentlig mengde på 2,8 kCal per dag. Evolusjoner av rundt 37  forskjellige næringsstoffer fordelt på menyer på 56 dager ble analysert, seks næringsstoffer ble fulgt hos astronautene 21 dager før flyturen, samt 18 dager etter. Skylab-måltider i 1973 var blant de mest underholdende laget og designet av NASA til den datoen, det var en meny med 72 retter som roterte i seks-dagers sykluser.

Mesteparten av maten ble hermetisert i aluminiumsbeholdere med levetid på to år, boksene ble designet for å tåle trykkendringer fra en atmosfære til en tredjedel. [ 14 ] Hermetikk beholdt egenskapene sine selv ved temperaturer rundt 54 °C. [ 15 ] Skylab var det første skipet som hadde kjøleskap for å lagre mat, slik at du kunne spise iskrem , frossen drikke og til og med frossen mat som hummer eller biff . Bestikket som var tilgjengelig ved måltidene var mer variert og varierte fra saks (brukt til å kutte lukninger) til gafler . [ 16 ] Skylabs fjerde oppdrag strakte seg fra 56 til 84 dager, og den høye kaloritettheten til matbarene som ble gitt under oppdraget, ga nesten halvparten av kaloriene som ble inntatt av astronautene.

Romfergeprogram

Romfergeprogrammet (1981 til 2011), gikk tilbake til det gamle matsystemet , uten kjøleskap eller isbokser på skipene. Varigheten på flyvningene var også kort, sammenlignet med tidligere Skylab-flyvninger. [ 17 ] Den vendte tilbake til det gamle systemet med dehydrert mat, som ble hydrert med varmt eller kaldt vann avhengig av produktet. Vannmengden og temperaturen var avhengig av produktet. Resten av matvarene tilsvarte termostabilisert , bestrålt, naturlig presentert ( nøtter , kjeks ) eller delvis tørket (tørket frukt ). Drikkene ble presentert i pulverform og ble rehydrert rett før de ble drukket. Nyheten i dette programmet var inkorporeringen av kommersielle produkter, [ 1 ] som gjorde matinntaket mer attraktivt for astronauter fordi de var "mer kjente" matvarer.

Shuttle-menyen har vært den mest varierte av de tidligere programmene: presentasjonen nådde nesten 350 varer (20 typer drinker), og presentasjonen ble forbedret gjennom undersøkelser utført på astronautene. En standardmeny ble designet for alle oppdrag som tillot personlige endringer skreddersydd for hver astronauts preferanser. Hver meny ble analysert av en ernæringsfysiolog og sjekket mot ernæringskravene til oppdraget. Måltidene var, til tross for denne innsatsen, upopulære og kanskje på grunn av stresset fra oppdragene, uappetitlige.

Romlige samarbeid

På den internasjonale romstasjonen ISS var det mulig å lage menyer i samarbeid mellom amerikanske og russiske astronauter. De første Mir-oppdragene med USA begynte å gi lang varighet i verdensrommet, en av de første ble kalt Long Duration M ission 1 ( LDM -1) og var sammensatt av to kosmonauter og en astronaut som ankom i 1998 for å leve mellom 112 og 188 dager. En del av Shuttle-designene ble brukt, og det var påkrevd at maten varte i minst ca. 9 måneder. Utløpsdatoer ble inkludert på matetikettene for første gang. I Mir var det to varmeovner, der brødet kunne varmes opp .

I de første felles oppdragene var det inkompatibilitet i de maksimale temperaturene som nåddes av skyttelens mat og de maksimale temperaturene gitt av Mirs varmeovner (65 °C). En plan med fire måltider (merket med bokstavene A, B, C, D) ble utformet på en meny som roterte hver sjette dag. Russerne planla et forbruk på totalt 2500 kcal som skulle fordeles på tre måltider, med et ekstra bidrag på 500 kcal for hver av forrettene . Hver 90. dag ble mannskapet forsynt med et logistikksystem kalt Multi - Purpose Logistics Module ( MPLM ) .

Menyene hadde innebygde brett med alle komponentene klare, så det ville ikke være bortkastet tid å sette dem sammen under oppdraget. I motsetning til i Shuttle kom den elektriske kraften i ISS fra solcellepanelene , og dette betydde at det var mindre vann tilgjengelig på oppdraget. Det er av denne grunn at det i ISS-oppdragene ikke gjøres en så viktig innsats i dehydrert mat, da det er viktigere å legge vekt på varmestabilisert mat .

Romlig ernæring

Ernæring i verdensrommet har mange interesseområder, det kan sies at beregningen av næringsbehov ikke er det samme som en person på jorden (delvis på grunn av fravær av tyngdekraft ) og det er av denne grunn at det er et interessedomene innen endokrinologisk forskning , men også innen områder som immunforsvar og muskel- og skjelettsystemer . De metabolske behovene til en astronaut er kjent for å være lavere enn de som er forutsagt på jorden. [ 1 ] I noen tilfeller er væskeinntaket under normalt. Erfaringene fra Skylab og den russiske romstasjonen Mir understreker at matvariasjon og kvalitet er viktige elementer i matdesign for lukkede systemer. Den gjentatte tilstedeværelsen i rommet forårsaker fysiologiske endringer hos mennesker, det har blitt vist en reduksjon i erytrocytter i blodet, en svekkelse av immunsystemet , mangel på appetitt, kardiovaskulære endringer.

Fra et sosialt synspunkt, i et stressende miljø, som antas i romoppdrag, har astronauter en tendens til å eliminere lunsjer og erstatte sporadiske snacks . Innsatsen og levekårene gjør at appetitten går tapt og ernæringsforholdene endres totalt. Gastrointestinale problemer oppstår i løpet av de første dagene av flyturen på grunn av manglende evne til å frigjøre gasser under mikrogravitasjonsforhold, noe som påvirker appetitten. Diaré er et vanlig problem blant astronauter. Det har også vært mulig å verifisere at tarmslimhinnene reduserer effektiviteten i opptak av næringsstoffer.

Noen rapporter indikerer at smaksendringer er oppdaget i enkelte matvarer. [ 18 ] Eksperimenter basert på de fem smakene ble utført for å oppdage endringer i deteksjonsnivåer, kanskje påvirket av nesetetthet forårsaket av mikrogravitasjonsforhold. Nedgangen i plasma i blodet betyr at mellom protokollene for retur til jorden, får astronautene i seg en liter saltløsning før de returnerer . Forhold med lav tyngdekraft påvirker sammensetningen av beinene som mister mineraler, og derfor er astronautenes kosthold rikere på kalsium- og kalsiumbindere ( vitamin D og magnesium ). Ingen endringer i ernæring på grunn av kjønn er påvist.

Oppdrag på mindre enn 30 dager har veldig klare krav fra energisynspunkt, en astronaut må oppfylle 2800 kcal/mann/dag med et proteininntak på 1g/kg kroppsvekt og et lipidinntak slik at det lar en mann opprettholde sitt vekt, men begrenset til 150 g/mann/dag. Karbohydratinnholdet reduseres slik at tarmgjæring ikke oppstår og massen av avføring reduseres. [ 19 ] Vannbehovet er litt større enn for en person i gravitasjonsmiljø.

Aktuelle bekymringer

De planlagte oppdragene varer i årevis og muligheten for å dyrke maten undersøkes. De første kravene til disse matsystemene er at den skal være så liten i volum som mulig, at den er næringsrik, velsmakende og at avfallsgenerering minimeres så mye som mulig. Ernæringstanken i løpet av denne tiden vil ta hensyn til enhver beredskap som en fysiologisk ubalanse som kan oppstå i denne perioden, slik som: på grunn av vekttap, dehydrering, elektrolyttubalanse, kalsiumtap, reduksjon i erytrocytter , etc. Du må spesifikt ta hensyn til inntaket av mikronæringsstoffer : for eksempel i USA er den anbefalte daglige dosen av kalsium 1000 mg daglig, og uansett hvor i rommet må den økes til 1200 mg, tvert imot bør det daglige inntaket av jern reduseres fra 18 mg til 10 mg. [ 20 ]

Fôringssystemene som er designet må ikke bare ivareta fysiologiske behov, men også mulige psykologiske problemer, som humørsvingninger, irritabilitet, stress, etc. Maten må være velsmakende nok til å være et element av sosialitet innenfor oppdragene. [ 21 ] Fremtidige oppdrag er kjent for å vare i omtrent 2,5 år, og utfordringen er å skaffe mat som kan vare spiselig i omtrent tre år. Dette tvinger oss til å revurdere lagrings- og hermetikksystemer.

Langdistanse bemannede oppdrag involverer år tilbrakt i verdensrommet. Dette betyr omtrent 1000 dager, spesielt hvis det antas at hvis en astronaut spiser nesten et kilo mat: et tonn/astronaut er nødvendig for å kunne tilfredsstille ernæringsbehovet til et mannskap. Dette kravet har gitt opphav til det som kalles livsstøttesystemer som kan variere fra matproduksjonssystemer som bruker matproduksjon i verdensrommet gjennom jordbruk, entomofagi , etc.

Matmaterialer som formosa (en kompleks blanding av sukker) har blitt undersøkt, annen forskning tidligere av tyskerne har gått gjennom å konvertere lipider fra karbondioksid og hydrogen ( Fischer-Tropsch-prosessen ). [ 22 ]

Se også

Referanser

  1. ↑ abc Lane , HM ; SM Smith, BL Rice og CT Bourland (1984). "Ernæring i rommet: lærdom fra fortiden brukt på fremtiden". American Journal of Clinical Nutrition 60 : 801-805. 
  2. ^ a b Bourland, CT (1998). «Fremskritt innen matsystemer for romflukt». Life Support Biosph Sci.: 71-7 . PMID  11540467 . 
  3. ^ abc Perchonok , Michele ; Charles Bourland (oktober 2002). "NASA matsystemer fortid, nåtid og fremtid". Nutrition ( Elsevier Science) 18 (10): 913-920. doi : 10.1016/S0899-9007(02)00910-3 . 
  4. ↑ Altman, PL og JM Talbot. Ernæring og metabolisme i romfart. J.Ernæring. 117:421-427, 1987.
  5. ↑ a b c Veiledning for rommat og ernæringspedagog (PDF ) . GRYTE. EG-1999-02-115-HQ . Hentet 1. februar 2008 . 
  6. ↑ Lane HW, Rambaut PC. Ernæring. I: Nicogossian AE, Huntoon CL, Pool SL, red. Romfysiologi og medisin . Philadelphia: Lea og Febiger, 1994:305.
  7. ↑ abc Nanz RA , Michel EL, Lachance PA. "Evolusjon av romfôringskonsepter under romprogrammene Mercury og Gemini". Food Technol. 1967;21:52
  8. ↑ abc Heidelbaugh ND . "Fôringskonsepter for romflyvning: egenskaper, konsepter for forbedring og implikasjoner for folkehelse". J Am Vet Med Assoc 1966;149:1662
  9. ^ Smith MC, Huber CS, Heidelbaugh ND. "Apollo 14 matsystem". Aerospace Med 1971;42:1185
  10. ^ Smith MC, Heidelbaugh ND, Rambaut PC, et al. Apollo matteknologi. I: Biomedisinske resultater av Apollo. Washington, DC: US ​​Government Printing Office, 1975:437
  11. ↑ Bourland C, Kloeris V, Rice B, Vodovotz Y. "Food systems for space and planetary flights". I: Lane HW, Schoeller DA, red. Ernæring i romfart og vektløshetsmodeller. New York: CRC Press , 2000:19
  12. ↑ Delia Smith (1993), "Delia's Complete Illustrated Cookery Course", BBC Books; 2. utgave
  13. ↑ For en fullstendig liste se: http://spacelink.nasa.gov/space.food Arkivert 4. desember 2004, på Wayback Machine
  14. ↑ Klikk MV, Smith MC. "Mat for amerikansk bemannet romfart". Teknisk rapport Natick TR82/019. Natick, MA: US Army R&D Center, 1982
  15. ^ Johnston RS. Skylab medisinsk programoversikt. I: Johnston RS, Dietlein LF, red. Biomedisinske resultater fra Skylab. Washington, D.C.: NASA, 1977:3
  16. ↑ Turner TR, Sanford DD. «Skylab matsystem», TMX-58139 . Houston, TX: NASA JSC, 1974
  17. ^ Bourland CT, Rapp RM, Smith MC. Romfergen matsystem. Food Technol 1977;31:40
  18. ^ LR Young (2004), "MIT/Canadian vestibulære eksperimenter på Spacelab-1-oppdraget: 1. Sensorisk tilpasning til vektløshet og gjentilpasning til ett-g: en oversikt", Experimental Brain Research, 291-298
  19. ↑ EM Roth, MD "Ernæring"
  20. ^ Alfrey CP, Rice L, Smith SM. Jernmetabolisme og endringene i røde blodlegemers metabolisme. I: Lane HW, Schoeller DA, red. Ernæring i romfart og vektløshetsmodeller. New York: CRC Press, 2000:203
  21. ↑ Vodovotz Y, Bourland CT, Rappole CL. Avansert livsstøtte matutvikling: en ny utfordring (papir 972363). Paper presentert på Society of Automotive Engineers, Proceedings of the 26th International Conference on Environmental Systems, 1997
  22. ↑ Jagow, RB og Thomas, RS (red.). Studie av livsstøttesystemer for romoppdrag som varer i mer enn ett år. Space Co. Contract NAS2-3012 (1966).

Eksterne referanser