За пределами Земли. В поисках нового дома в Солнечной системе - Чарльз Уолфорт

Ученым, занимающимся питанием астронавтов, приходится выполнять противоречивые требования. Грейс и ее команда, подбирая желанную для астронавтов пищу, также стараются уменьшить ее массу, продлить срок хранения, упростить приготовление и, конечно же, удовлетворить требованиям питательности. Со времен «Аполлонов» эти требования выполнялись, но астронавты теряли в весе, так как пропускали приемы пищи из-за того, что им не нравилась еда, ее однообразие или же то, как она была упакована.

Астронавты на МКС питаются лучше. Нынешнее меню содержит узнаваемую и весьма разнообразную пищу. Члены команды из США берут еду из кладовой, содержащей двести рационов восьми категорий — завтраки, овощи и супы, мясо и т.д., и из девяти контейнеров, основанных на их личных предпочтениях (у русских на станции своя еда). Такая система позволяет увериться в том, что каждый член команды может выбрать любимую еду из широкого ассортимента и питается сбалансированно.

Астронавты пьют порошковый апельсиновый сок с витамином C, но в основном едят то же, что и взрослые, ведущие обычную жизнь на Земле. Креветка для астронавта на МКС выглядит и пахнет, как обычная креветка. NASA делает консервы из креветок и многого другого, только не в банках, а в мягких пакетах. Готовясь поесть, астронавты подогревают порционный пакет в специальном кондуктивном нагревателе размером с чемоданчик (по сути, в печи), вскрывают его и едят содержимое вилкой. В ходе обработки контролируется вязкость пищи, чтобы предотвратить выбросы жидкости в невесомости. Сублимированная еда восстанавливается в другой установке, впрыскивающей нужное количество воды, разогретой до необходимой температуры.

На МКС есть стол, за которым астронавты едят вместе; Грейс говорит, что это чрезвычайно важно в психологическом и социальном смысле, что это косвенная поддержка здоровья и диеты. Стулья в невесомости не нужны. Стол оборудован липучками, к которым можно прилепить продукты. Пока что эта система работает. При суточной диете в 3000 калорий и режиме упражнений два часа в день многие астронавты не теряют в весе и мышечной массе.

Но Грейс говорит, что полет далеко и надолго (например, на пресловутый Марс) по-прежнему остается нерешенной исследовательской задачей. Используемая на МКС пища хранится недостаточно долго, не более трех лет с даты ее производства. Пища для марсианской миссии должна храниться пять лет, и ее необходимо доставить туда заранее. Мало что из нынешнего успешного меню NASA останется аппетитным в течение такого срока и сохранит изначальную питательную ценность. Исследования показывают, что пять лет могут храниться некоторые виды мяса, но многие консервированные продукты за это время становятся никуда не годными.

«Некоторые питательные вещества после консервации продолжают разрушаться с прежней скоростью, а то и быстрее, — говорит Грейс. — С витамином C всегда были сложности. Мореплаватели болели цингой и даже умирали от нее. Проблема с питанием в том, что нехватка одного питательного компонента может привести к катастрофе».

Идея научно-фантастической литературы о питании таблетками или искусственной едой имеет серьезные недостатки, даже если люди и станут такое есть. Грейс Дуглас говорит, что в свежей, цельной пище содержатся тысячи биологически активных составляющих, взаимодействующих с кишечной флорой — уникальной экосистемой бактерий, живущей в каждом человеке — и приносящих пользу, до сих пор не до конца изученную. Мы не знаем, как сделать питательную таблетку, содержащую все важные соединения, которые есть в свежей пище, и как добиться устойчивости соединений в пище, чтобы хранить ее годами. Наш кишечник — предмет изучения передовой науки, до которой NASA далеко. Мы даже не все важные соединения знаем.

Для того чтобы добраться до Марса или Титана, нам понадобятся более компактные и легкие припасы; возможно, астронавтам придется чаще питаться переработанной пищей и реже — чем-то вроде креветок с МКС. При использовании системы питания МКС в 1095-суточной миссии на Марс экипаж из шестерых астронавтов потребит более 12 000 кг пищи объемом более 41 м3. В рамках разработки капсулы «Орион» NASA выдвинуло команде Грейс, отвечающей за пищевые исследования, требование сократить массу пищи так, чтобы марсианскую миссию можно было провести без дополнительного снабжения.

Эти проблемы можно было бы решить выращиванием еды на Марсе, но эта идея неосуществима на практике для большинства продуктов. NASA не отказалось от идеи небольшого огорода для выращивания латука и прочего в том же духе; еженедельный сбор урожая для салатов дает ощущение благополучия и имеет скорее психологический, чем диетологический смысл. Но биорегенеративное производство пищи (как NASA называет садоводство) — дело слишком сложное, рискованное и кропотливое, чтобы обеспечить астронавтов достаточным количеством пищи.

Пример «Биосферы-2» показал, как трудно вырастить достаточное количество пищи в замкнутой системе. Ее обитатели едва выживали, выращивая еду в идеальных условиях земной освещенности, более чем вдвое превышающей марсианскую, подключенные к электросети Аризоны и имевшие возможность легко прекратить эксперимент, если что-то пойдет не так. В космосе один-единственный неурожай зерна влечет за собой голодную смерть. Еще Грейс говорит, что садоводство в космосе будет куда сложнее, ведь каждая составляющая системы должна быть идеально уравновешенной и самодостаточной, без малейших погрешностей. Вдобавок в большом замкнутом пространстве для выращивания растений и субстрата для их корней понадобится обширная механическая инфраструктура обработки газов, воды, отходов, хранения и перевозки материалов, и наконец повторного использования всего.

Все это мы делаем на нашем нынешнем «корабле», планете Земля, но здесь есть гигантские буферы в виде атмосферы, почвы и круговорота воды, которые временно компенсируют дисбалансы нашей неустойчивой системы. Сельское хозяйство и производство пищи требуют чудовищных объемов невосполняемого ископаемого топлива, и это только один из факторов. Атмосфера и океан поглощают углерод, выделяющийся при сжигании этого топлива. Их обширные возможности в качестве буфера дали нам в долг целое столетие.

Другая трудность с выращиванием пищи — потребность в человеческом труде. Благодаря технологиям и значительному удешевлению производства за счет его массовости меньше 2% американцев производят пищу для всех жителей США и даже на экспорт. Это производство столь эффективно, что североамериканцы могут позволить портиться от 40 до 50% собираемой пищи (именно столько пищи пропадает, согласно исследованию Аризонского университета, проведенному в 2004 г.). Большей частью это происходит на кухнях. Еда так дешева, что домохозяйки совершенно не беспокоятся, если портятся продукты. В мире же около трети работников — более 1 млрд человек — фермеры, а в Южной Африке и на юге Азии на сельское хозяйство приходится более половины рабочих мест.

Марсианская миссия из шести человек не будет располагать преимуществами экономики, основанной на масштабах производства. Астронавты будут жить земледелием, подобно земным фермерам. Помимо работы по выращиванию пищи ее приготовление займет, по подсчетам команды Грейс, от 6,5 до 7,5 часа в день. Выращенная пища потребует обработки (перемалывания зерна в муку, соевых бобов — в тофу), готовки, сервировки и уборки после еды. Астронавты на МКС, прилагая ради пропитания минимальные усилия, тратят большую часть своего времени на здоровье, поддержание систем в рабочем состоянии и дела по хозяйству, а на науку и прочие задачи, не связанные с выживанием, остается всего около 13 часов в неделю. Если у марсианской миссии будут цели помимо чисто символических («Мы это сделали!»), то астронавты не смогут позволить себе тратить все свое время на выращивание и переработку продуктов.