Kiedy myślimy o systemach podtrzymywania życia w głębokiej przestrzeni kosmicznej, prawdopodobnie przychodzi nam na myśl coś w rodzaju filmu „Marsjanin”, w którym astronauta ledwo wiąże koniec z końcem, uprawiając ziemniaki w marsjańskim regolicie. Jednak nowy artykuł opublikowany w Acta Astronautica zauważa, że uprawa żywności to tylko niewielka część całego cyklu utrzymania astronautów w kosmosie. Aby zrozumieć, jak trudne będzie to zadanie, musimy spojrzeć na szerszą perspektywę.
System żywności kosmicznej składa się z pięciu krytycznych elementów: produkcji, przetwarzania po zbiorach, gospodarki odpadami, przygotowania i aspektu społeczno-kulturowego (konsumpcji).
Gdyby którykolwiek z tych elementów zawiódł, cały system mógłby się załamać, a dosłownie każdy, kto korzysta z systemu, mógłby w rezultacie umrzeć z głodu.
Niszczycielskie promieniowanie
Produkcja wydaje się być stosunkowo prostym procesem. Oczywiście, moglibyśmy wstępnie zapakować wszystko, czego potrzebujemy na pięcioletnią misję na Marsa, ale dodałoby to tonę wagi, co oznacza, że część ładunku mogłaby zostać wykorzystana do innych celów. Ponadto, bez recyklingu, utylizacja odpadów staje się znacznie bardziej… marnotrawna.
Materia organiczna z ludzkich odpadów jest kluczowym składnikiem dla wzrostu roślin, więc zamknięta pętla między nimi jest jednym z najlepszych sposobów na stworzenie systemu żywnościowego „zamkniętej pętli”.
Istnieją jednak inne czynniki, które należy wziąć pod uwagę. Jednym z nich jest środowisko. Promieniowanie jest wszechobecne w głębokiej przestrzeni kosmicznej i większość ludzi zdaje sobie sprawę z jego negatywnego wpływu na ludzką fizjologię. Ale ma ono również wpływ na żywność i bakterie. Przechowywanie żywności przez pięć lat i próba utrzymania jej w stanie jadalnym, gdy jest ona stale narażona na promieniowanie, to pewna droga do katastrofy.
Na tym etapie naukowcy nie są nawet pewni, czy mogą bezpiecznie przechowywać żywność w takich warunkach przez tak długi czas. Nawet jeśli byłoby to możliwe, promieniowanie mogłoby spowodować mutację bakterii, czyniąc je potencjalnie bardziej niebezpiecznymi i trudniejszymi do zniszczenia. Jest mało prawdopodobne, aby możliwe było utrzymanie systemów podtrzymywania życia, jeśli wszyscy uczestnicy misji mieliby zatrucie pokarmowe.
Prawa fizyki a gotowanie
Innym aspektem środowiska jest sam proces gotowania. Chociaż ma on pewne korzyści psychologiczne (które omówimy nieco później), prawa fizyki działają inaczej w warunkach mikrograwitacji lub niskiej grawitacji.
W warunkach mikrograwitacji lub częściowej grawitacji ciecze, ciepło i cząsteczki zachowują się dziwnie, a są to kluczowe elementy procesu gotowania. Nie tylko będziemy musieli zbudować systemy specjalnie przystosowane do użytku w takich środowiskach, ale także będziemy musieli przeszkolić astronautów do gotowania w warunkach, w których nikt nigdy wcześniej nie gotował.
Pierwsi astronauci wysłani na Marsa będą bez wątpienia jednymi z najbardziej stabilnych psychicznie (i dokładnie przetestowanych) ludzi w historii. Jednak nawet oni będą potrzebować wsparcia podczas wieloletniej misji na Czerwoną Planetę. Jedzenie może pomóc: istnieją dowody na to, że uprawa roślin i gotowanie mają pozytywny wpływ na samopoczucie psychiczne.
Jednak gotowanie zabiera czas, który można poświęcić na inne ważne zadania, takie jak ćwiczenia lub nawigacja. W związku z tym należy dokonać kompromisu między korzyściami psychologicznymi tych systemów a kosztami alternatywnymi innych ważnych zadań.
Nie chcę więcej ziemniaków!
Innym poważnym problemem dla astronautów jest „zmęczenie menu”. Jeśli przez pięć lat codziennie jesz ten sam pożywny makaron, to z czasem prawdopodobnie zaczniesz jeść go mniej, bo po prostu ci się znudzi. Jeśli produkt nie ma „właściwości organoleptycznych” (tj. smaku, tekstury i zapachu), jest prawdopodobne, że astronauci po prostu go wyrzucą, zamiast go zjeść, a to nie przyniesie nikomu nic dobrego.
W każdym razie niedożywienie podczas wieloletniej misji kosmicznej jest pewną drogą do katastrofy.
Wszystkie te czynniki sprawiają, że tworzenie systemów żywnościowych dla głębokiego kosmosu jest tak trudnym zadaniem. Aby upewnić się, że system będzie działał przed przetestowaniem go w prawdziwej misji, autorzy proponują swoje rozwiązania.
Musimy stworzyć „cyfrowego bliźniaka” systemu żywnościowego, w tym modele interakcji różnych technologii, a także dane wejściowe i wyjściowe samego systemu. Może to być również przydatne do modelowania awarii, którym można zaradzić poprzez uczynienie systemu „modułowym”, z łatwo wymienialnymi lub wymiennymi częściami, tak aby jedna awaria nie wyeliminowała całego systemu produkcji żywności.
Aby jednak upewnić się, że system naprawdę działa, musimy najpierw przetestować go na Ziemi. Oczywiście nie będzie on w stanie symulować złożoności gotowania w warunkach mikrograwitacji ani zagrożeń związanych z promieniowaniem w przestrzeni kosmicznej, ale przynajmniej musimy od czegoś zacząć.
