Когато мислим за системи за поддържане на живота в далечния космос, вероятно ни идва наум нещо подобно на филма „Марсианецът“, където астронавт едва свързва двата края, като отглежда картофи в марсианския реголит. Но в нова статия, публикувана в Acta Astronautica, се отбелязва, че отглеждането на храна е само малка част от целия цикъл на поддържане на астронавтите в космоса. За да разберем колко трудно ще бъде това, трябва да погледнем по-голямата картина.
Системата за хранене в космоса се състои от пет критични елемента: производство, обработка след прибиране на реколтата, управление на отпадъците, подготовка и социокултурен аспект (потребление).
Ако някой от тези елементи се провали, цялата система може да се срине и буквално всички, които я използват, да умрат от глад.
Опустошителна радиация
Производството изглежда като сравнително прост процес. Разбира се, бихме могли да опаковаме предварително всичко, което ни е необходимо за петгодишна мисия до Марс, но това би увеличило теглото с един тон, което означава, че част от товара може да се използва за други цели. Освен това без рециклиране изхвърлянето на отпадъци става много по-… разточително.
Органичната материя от човешките отпадъци е ключов компонент за растежа на растенията, така че затвореният цикъл между двете е един от най-добрите начини за създаване на хранителна система със „затворен цикъл“.
Съществуват обаче и други фактори, които трябва да се вземат предвид. Един от тях е околната среда. Радиацията е повсеместна в дълбокия космос и повечето хора са наясно с отрицателните ефекти, които тя има върху човешката физиология. Но тя влияе и върху храната и бактериите. Съхраняването на храна в продължение на пет години и опитите тя да бъде запазена годна за консумация, когато е постоянно изложена на радиация, е сигурен път към катастрофа.
На този етап учените дори не са сигурни, че могат безопасно да съхраняват храна при тези условия за толкова дълго време. Дори и да е възможно, радиацията може да доведе до мутация на бактериите, което ги прави потенциално по-опасни и по-трудни за унищожаване. Малко вероятно е да е възможно да се поддържат системите за поддържане на живота, ако всички участници в мисията имат хранително отравяне.
Законите на физиката срещу готвенето
Друг аспект на околната среда е самият процес на готвене. Въпреки че той има някои психологически предимства (които ще обсъдим малко по-късно), законите на физиката работят по различен начин в условията на микрогравитация или ниска гравитация.
В условията на микрогравитация или частична гравитация течностите, топлината и частиците се държат по странен начин, а всички те са решаващи части от процеса на готвене. Не само че ще трябва да създадем системи, специално пригодени за използване в такава среда, но и ще трябва да обучим астронавтите да готвят в условия, в които никой досега не е готвил.
Първите астронавти, изпратени на Марс, несъмнено ще бъдат едни от най-стабилните в психологическо отношение (и щателно тествани) хора в историята. Въпреки това дори те ще имат нужда от подкрепа по време на многогодишната мисия до Червената планета. Храната може да помогне: има доказателства, че отглеждането на култури и готвенето имат положителен ефект върху психологическото благополучие.
Готвенето обаче отнема време, което би могло да се изразходва за други важни задачи, като например упражнения или навигация. По този начин трябва да се направи компромис между психологическите ползи от тези системи и алтернативните разходи за други важни задачи.
Не искам повече картофи!
Друг сериозен проблем за астронавтите е „умората от менюто“. Ако ядете една и съща питателна паста всеки ден в продължение на пет години, вероятно с течение на времето ще започнете да ядете по-малко, просто защото ви е омръзнала. Ако даден продукт няма „органолептични свойства“ (т.е. вкус, текстура и мирис), вероятно астронавтите просто ще го изхвърлят, вместо да го изядат, и това няма да донесе никаква полза на никого.
Във всеки случай недохранването по време на многогодишна мисия в дълбокия космос е сигурен път към катастрофа.
Всички тези фактори правят създаването на хранителни системи за дълбокия космос толкова трудна задача. За да се уверят, че системата ще работи, преди да я изпробват в реална мисия, авторите предлагат свои решения.
Трябва да създадем „цифров близнак“ на хранителната система, включващ модели на взаимодействието между различните технологии, както и на входовете и изходите на самата система. Това може да бъде полезно и за моделиране на откази, които могат да бъдат отстранени, като системата се направи „модулна“, с лесно заменяеми или взаимозаменяеми части, така че един отказ да не извади от строя цялата система за производство на храни.
Въпреки това, за да сме сигурни, че системата наистина работи, първо трябва да я тестваме на Земята. Разбира се, тя няма да може да симулира сложността на готвенето в микрогравитация или радиационните опасности в космоса, но поне трябва да започнем отнякъде.
