29.07.2021 02:14
КАК И ЧЕМ ДЫШАТ, ЧТО ЕДЯТ И ПЬЮТ КОСМИЧЕСКИЕ СТРАННИКИ.
Наука и практика

КАК И ЧЕМ ДЫШАТ, ЧТО ЕДЯТ И ПЬЮТ КОСМИЧЕСКИЕ СТРАННИКИ.

18 июля 1803, бельгийский изобретательЭтьен-Гаспар Робертсон поднялся на воздушном шаре на значительную по тем временам высоту в 7350 метров! Он так описывал свои впечатления «…мы испытывали острое недомогание и необъяснимый страх. Шум в ушах, чувствующийся уже много раньше, все увеличивался по мере того как барометр стал показывать высоту 6500 метров. Мой пульс был ускоренный, а у моего спутника Лоста – замедленный. Мы оба находились в состоянии моральной и физической апатии и с трудом могли бороться с сонливостью».
В 1875 году три французских воздухоплавателя на воздушном шаре «Зенит» достигла высоты более 8 километров! Двое членов экипажа погибли из-за кислородного голодания. Третий воздухоплаватель рассказал о том, как развивались события на такой страшной высоте. Он поведал, что его товарищи просто «уснули», не предприняв ни малейших попыток спастись. Свое событие пилот воздушного шара описывал так: « После высоты в 7, 5 км. наблюдалось необычное состояние – тело и разум незаметно ослабевают, но это не осознается. Нет никаких страданий. Наоборот, ощущается внутренняя радость. При этом, все делается безразличным, не думаешь об опасности».
Это трагическое событие привлекло внимание многих исследователей к гипоксии – кислородному голоданию при подъёме на высоту свыше уже 3-4 тысяч метров. С этой проблемой сталкиваются не только воздухоплаватели, но альпинисты.
Естественно, возникает вопрос, как обеспечить воздухоплавателей кислородом. При конструировании космических кораблей созданию нормального микроклимата уделялось особое внимание.
Нормальный газовый состав уже на первых космических кораблях, типа «Восток» обеспечивала регенерационная установка, в конструировании и испытании которой активное участие принимали ученые-медики и биологи. Ведь помимо подбора оптимальной концентрации кислорода, удаления диоксида углерода, жизненное значение имеет и влажность. Было установлено, что наиболее благоприятный диапазон относительной влажности в кабине составляет 30-70 процентов.
Специальные радиаторы поддерживали нормальную температуру в корабле, что позволяло космонавтам обходиться в длительном полете без громоздких скафандров.
Современные космические корабли и околопланетная стация «Мир» оборудованы высокоэффективными системами жизнеобеспечения, рассчитанными на круглогодичное функционирование. На станции в довольно комфортабельных условиях могут жить и работать несколько космонавтов, при чём весьма длительное время.
В начале эры космонавтики, перед исследователями и конструкторами встала проблема водо-обеспечения членов космических экспедиций, продолжительность которых становилась все длиннее и длиннее.
вода в космосе.jpg
Общеизвестно, что потеря даже 10% жидкости от массы человека может привести к его смерти. Человеческому организму требуется ежесуточно как минимум 2-2,5 литра воды. В космическом полете обмен веществ резко повышается, космонавты испытывают значительные физические и эмоциональные нагрузки. Что неминуемо ведёт к увеличению в потребности жидкости, главным образом обычной воды.
Перед первым запуском человека в космос медики должны были ответить на многие вопросы: сможет ли космонавт пить воду в условиях невесомости, как воду принимать, в каких количествах, как хранить запас воды и какой должен быть его объем?
Особые трудности в этом плане представляют длительные, многомесячные экспедиции. Нетрудно посчитать, что экипажу из шести человек при лимите суточного расхода воды в 4 литра (1,2 литра для питья, 1 литр для приготовления пищи и 1,8 литра на санитарные нужды) на один месяц полета необходимо более 700 литров.
Космонавты вода.png
Такой вес конструкторы корабля категорически не одобряют. Какова альтернатива? Именно медики нашли выход – регенерация и вторичное использование выделенных продуктов жизнедеятельности. Ещё в 1958 году советский ученый В.И. Данилейко разработал технологию получения питьевой воды из мочи. Интересно, что те кого угощали этим напитком, пили его с удовольствием, если не знали, из чего он приготовлен. Когда же им сообщали технология получения, то они начинали чувствовать себя неважно. Это уже область психологии, а не физиологии.
На сегодня, технические возможности позволяют доставлять на орбиту значительные объемы питьевой воды. Источники утверждают, Российские космонавты пьют чистую родниковую воду, доставленную с Земли в 22-литровых бутылях. Перед отправкой она проходит очистку серебряными фильтрами. За год космическая станция потребляет всего 8 кубических метров воды. Эти данные свидетельствуют о том, что система регенерации воды существует, но она используется только в санитарно-технических целях.
Если вернуться к психологическому аспекту употребления космонавтами воды, полученной из урины, то прослеживается разница отношения к этому процессу у астронавтов из разных стран.
Американские ученые Международной космической станции спокойно относятся к происхождению воды, и с легкостью пьют переработанные и очищенные отходы.
Россияне заняли принципиальную позицию, и категорически не согласны с такой практикой, несмотря на заверение зарубежных коллег, что она не просто не отличается от обычной, а даже качественнее из-за многократной очистки. Запасы питьевой воды они восполняют только за счет сбора конденсата.
Поиски новых технологий получения питьевой воды на орбите и утилизации отходов продолжаются и здесь не последнюю роль должны сыграть медики и биологи.
Так! С водой и водоснабжением на космических кораблях и станциях, все более или менее понятно. «Без воды – и не туды и не сюды!». А как питаются космонавты? Что и как едят.
«Сухари, которыми мы питались, превратились в пыль, смешанную с червями…мы ели кожи, которыми покрывают реи. Эти кожи так затвердели, что их приходилось размачивать в морской воде несколько дней, а затем печь на углях…даже крысы, столь противные человеку, сделались таким изысканным блюдом, что за них платили по золотом» ( цит. по В.Лебедеву).
Это фрагмент дневника участника кругосветного плавания в 15-м веке. Голод, цинга были одними из основных врагов отважных исследователей. Они изобретали невероятные способы добывать воду и пищу там, где казалось, что это совершенно невозможно.
Этому можно посвятить отдельную статью. Я подумаю. Однако, эра великих географических открытий миновала, оставив в памяти человечества фантастическую жажду новых открытий, небывалый героизм и стойкость путешественников-первопроходцев.
Начало освоения космоса, середины двадцатого века, до известной степени можно сравнить с географическими открытиями 15-19 веков, по крайней мере страх неизвестности имел место быть тогда так и сейчас. В тоже время, если покорители морских и земных просторов были хоть и в недоброжелательной, но естественной среде, то «Колумбы» космоса столкнулись с абсолютно непригодной для жизни окружающей обстановкой. Добыть какую-либо пищу или воду, если их запасы иссякнут на борту космической станции или корабля, находящегося на пути к Марсу или Венере абсолютно невозможно.
До начала полетов в космос учёных интересовало не только снабжение космонавтов продуктами. Они хотели точно знать, сможет ли он вообще принимать пищу. Так серьёзное опасение вызывали крошки пищевых продуктов, которые в условиях невесомости становились практически неуловимыми и могли попасть в дыхательные пути. Опасения подтверждались во время кратковременной невесомости на самолетах. Приём пищи оказался невозможным. Выход был найден в виде специальных технологий приготовления продуктов. Интересен рацион экипажей первых кораблей «Восток». Он состоял из паштетов, пюре и соусов. Они были упакованы в тубы, ёмкостью 160-200 граммов. В тубах также находился плавленый сыр, шоколад и кофе с молоком. Но были и твердые продукты: хлеб, в виде небольших шариков, чтобы их можно было класть в рот, не кусая, копченая колбаса, дольки лимона в упаковке.
Юрий Алексеевич, во время своего полета не успел проголодаться, да и не до еды ему было. Космонавт № 2, Герман Титов за сутки пребывания в космосе с аппетитом пообедал супом-пюре и мясным паштетом, запив его черносмородиновым соком, тоже из тубы. Несколько капель сока случайно пролилось и они, как тёмно-синие ягодки повисли в кабине корабля. Герман Николаевич поймал их крышкой от тубы и проглотил.
Бесценный опыт первых полетов в ближний космос позволил расширить меню космонавтов. Организаторы полетов, под руководством врачей смелее стали вводить в рацион мясные продукты – жареное мясо, отварную телятину, котлеты, куриное филе, говяжий язык. Появились бутерброды с паюсной икрой, пирожки, фрукты.
Питание – это не только приём необходимых калорий и витаминов. Здесь очень важен психологический момент. Даже в кратковременном полете, вкусная еда- это своеобразная эмоциональная, позитивная разрядка. Особенно это важно, когда экипаж состоит из нескольких человек. Время за едой в компании проходит веселей, снимается напряжение. Вот что рассказывал врач-космонавт Борис Егоров: Полет мы провели свободно. Во время обеда пищу, мы брали не только руками, но пытались ловить её в невесомости ртом. Получалось что-то вроде охоты за едой. Это делалось не только ради забавы, но и для освоения невесомости. Все же было очень забавно и весь обед мы много смеялись. Так что в космосе, во время полета выпадали веселые минутки».
Когда в рацион космонавтов стали вводить натуральные продукты, возникла проблема их хранения. Бытовых холодильников на кораблях «Восток» и «Восход» не было. Продукты упаковывали в вакуум, но и в таком виде длительно хранить их было нельзя.
После первых космических экспедиций, врачи пришли к выводу, что лишь в полетах продолжительностью менее шести месяцев, целесообразно иметь полный запас продуктов, взятых с Земли, да и то в лиофилизированном и сублимированном виде, что, конечно, значительно снижает и вкусовые и эстетические свойства пищи.
На орбитальные космические станции, экипажи которых могут находиться в полете более полугода, целесообразно, периодически доставлять свежие запасы воды и продовольствия грузовыми кораблями-челноками.
А что делать с многолетними космическими экспедициями на другие планеты. Такие экспедиции не за горами. Так полет на Марс и обратно займет не менее трёх лет. Как быть в таких случаях?
Сколько нужно человеку еды, когда он находится в космосе? На это вопрос могут ответить специалисты по космической гигиене. Они установили, что норма питания на одного космонавта составляет 1 кг 600 г еды в сутки, или 3000 калорий. Основной рацион рассчитан на 16 дней. 16 разных супов, закусок, вторых блюд — весь цикл блюда практически не повторяются. Режим приема — четыре раза в день. Что ни название, то именины сердца и бальзам для желудка: язык говяжий в желе с оливками, грибы по-старорусски, фасоль по-болгарски, сорпа с лапшой… Технологи не унимаются — ищут рецепты в старых книгах, обращаются за вдохновением к национальным кухням. Итог — раз в 2–3 года добавляют еще 3–4 новых блюда. Из последних разработок — суп из чечевицы — и красной, и зеленой, а также щи из свежей капусты. Уже этим летом космонавты попробуют тыквенно-сырный суп, а технологи снова возьмутся за разработку паштетов.Из всего разнообразия продуктов (более 300 наименований) самым любимым у экипажа много лет остается творог с орехами, практически «американская мечта». Никакой иронии — соседи по отсеку если не душу желали продать, то стейком точно жертвовали из своего рациона. А может, и двумя.
Еда Космос.jpg Еда космос 4.jpg Еда космос 5.jpg
«Творог с орехами был как золото, валюта. На всё, что хочешь, раньше менялись. У наших всё больше фруктовые палочки из яблок и абрикос, сливы, вишни. У американцев — растворимые соки типа «Юппи», барбекю, манго. Конечно, нашим тоже хотелось, вот и менялись», — рассказывает начальник отдела технического контроля производства «космической» пищи Нина Бочкарева.
Бывало, американцам завидовали. Ведь у тех практически вся еда как из магазина. В яркой упаковке, с интересным вкусом. Когда-то у нас с американцами даже был совместный рацион. Половину они делают, половину — мы. Но в 2010-м кухня пошла врозь.
Еда Космос 1.jpg Еда космос 8.jpg Еда космос 6.jpg
И тогда для наших космонавтов разработали дополнительный рацион — набор продуктов «из магазина», те, что доступны всем: шоколад, печенье, рыбные консервы, сушеное мясо, каши и многое другое. Только закупают такой товар не буквально в магазине или на рынке, а заказывают у конкретных производителей. Если продукт выдержит скачки температуры, положенные сроки хранения и многое другое, то можно смело включать в космический рацион. Получить заветную посылку можно семь раз в год вместе со свежими фруктами и овощами.
Кстати, сейчас у нас и заокеанских коллег есть возможность заказать дополнительные продукты друг у друга. Говорят, российские космонавты берут всё больше соки, индейку. Американцам же приглянулись наши супы, хвалят мясной рацион. Что конкретно заказывают — особо не распространяются, но известно: американский астронавт Кристина Кох заказала из нашего основного рациона четыре контейнера, Ник Хейг — два. Но даже при такой демократии есть у нас свое сокровище, которое иностранным коллегам может только сниться, — черная осетровая икра. «Американцы заказывают только то, что входит в основную часть. Икра, «черное золото», из дополнительного рациона. Такого у них нет, — поясняет Нина Бочкарева, - «Хранится недолго, съедают быстро — баночка деликатеса весит всего-то 15–20 г».
На Международной космической станции царит сухой закон. Днем с огнем не найти здесь и чего-то слишком острого или чересчур соленого, никакой газировки, дабы не раздражать желудок. Одно время были проблемы с кофе — не нравился космонавтам вкус растворимого напитка.
«Покупали кофе у промышленников и рассыпали по пакетикам. Космонавты не оценили, часто жаловались. Говорили, что берут у американцев», — рассказывает начальник отдела космического питания НИИ пищеконцентратной промышленности и специальной пищевой технологии (филиал ФГБУН «ФИЦ питания и биотехнологии») Людмила Павлова. Для хорошего технолога звучит как минимум обидно.
Еда космос 7.jpg Еда космос 2.jpg Еда космос 3.jpg

Пришлось самим разработать кофе с молоком — варят здесь же, на заводе.
Космонавты разного пола отличаются и вкусовыми пристрастиями, женщины трепетнее относятся к своему рациону, но меню для женщин и мужчин ничем не отличается, нагрузки одинаковые. Кстати, чем выше от Земли, тем причудливее вкусовые ощущения. Так, заказав еще на Земле сладкий чай, некоторые космонавты сладости совсем не ощущали и уже в следующий раз от этой затеи отказывались.
Если Родина прикажет «надо», полетим на Луну хоть завтра. Продуктовые наборы все сроки выдержат. Отдельная тема — меню для нового корабля «Федерация», что заменит привычные «Союзы». Еще решается вопрос с названием, уточняются сроки начала летных испытаний, а работа над рационом экипажа уже кипит.
«На этом корабле нельзя будет подогревать продукты, поэтому можно использовать консервированную продукцию, которая не требует подогрева, и сублимацию. Объем рациона ограниченный, поэтому в основном он будет состоять из сублимированных продуктов. Но главная задача — в рацион должны входить продукты, которые обладают радиопротекторными свойствами», — говорит Людмила Павлова.
Защитят от радиации продукты с полноценным животным белком: говядина, курица, творог, сыр. Обязательно в рацион включат продукты, содержащие пищевые волокна: фрукты и фруктовые палочки, овощи, икра баклажанная, икра кабачковая, каши. Не сможет обойтись экипаж и без витаминов-антиоксидантов — бета-каротина (провитамин А), витаминов С и Е.
А вот к марсианским же хроникам, увы, мы пока не готовы.
«На Луну несколько суток лететь, но на Марс — около года и столько же назад. И еще там полгода. То есть срок хранения продукта должен быть 2,5 года. У нас сейчас требования для рациона около года. Надо нарабатывать продукты со сроком действия до трех лет, включить естественные добавки, не искусственные, которые бы удлиняли срок. Чтобы не было окисления жира, никакой микроб не попал. Для Луны еще сможем, а для Марса часть продуктов уже есть, а остальные надо нарабатывать», — замечает лётчик-космонавт Виктор Добровольский.
Таким образом, проблема питания приобретает большое медицинское значение, ибо нарушения питания и функций пищеварения в свою очередь резко снижают устойчивость организма к перенесению тех или иных нагрузок в полете и ухудшают общее состояние здоровья космонавтов. Ввиду этого вопросы физиологии и гигиены питания в космическом полете тщательно рассматриваются специалистами. В основе правильного построения режима питания лежат исследования павловской школы в области физиологии пищеварения.
По материалам открытых источников в сети.