Czy leci z nami kucharz

Zapewnienie astronautom diety odpowiedniej jakości to  nierozwiązany na razie problem. Od lat nurtuje specjalistów planujących podróże kosmiczne. Na razie jednak wysiłki przynoszą mierne rezultaty.

Jednym z pomysłów jest wykorzystanie drukarek 3D do produkcji... posiłków w kosmosie. Choć dziś to brzmi  fantastycznie, jest całkiem poważnie rozpatrywane. Drukowanie potraw ma być jednym z najważniejszych sposobów przygotowywania żywności.

Pierwsze urządzenia do drukowania pożywienia zaprezentowane zostały na wystawie  elektroniki CES 2014 w Las Vegas. Drukarki do produkcji czekolady i innych słodyczy będą dostępne jeszcze w tym roku.

W sierpniu na Międzynarodową Stację Kosmiczną trafi pierwsza drukarka, która będzie testowana w warunkach nieważkości. W 2016 roku na stację wysłane zostanie kompletne laboratorium 3D Additive Manufacturing Facility. Będą tam testowane sposoby druku z wykorzystaniem różnych składników. Menu astronautów nie może być monotonne. Dlatego podczas podróży jednego dnia urządzenie będzie musiało wydrukować stek, a kolejnego makaron lub pizzę. I tak na zmianę przez kilkaset dni podróży na Marsa.

Katorga tubek i proszku

Chińczycy myślą natomiast o uprawie warzyw na przykład w bazach na Księżycu. Przeprowadzili już udany eksperyment z udziałem dwóch osób. W kapsule o pojemności 300 m sześc. hodowali cztery gatunki warzyw i odżywiali się nimi.

Ale naukowcy prowadzą też badania, które mają odpowiedzieć na pytanie, czy zdobycze tradycyjnej kuchni, gotowanie i smażenie potraw da się zastosować podczas podróży kosmicznych.

Dr John Lioumbas i prof. Thodoris Karapantsios, chemicy z Uniwersytetu Arystotelesa w Salonikach w Grecji, poszukują sposobu przygotowywania posiłków dla przyszłych astronautów. Pracują na zlecenie Europejskiej Agencji Kosmicznej.

Przygotowywanie żywności na orbicie stanowi wyjątkowe wyzwanie. Oczywiste są trudności z „pływającymi" okruchami, cieczami, które nie chcą pozostać w naczyniach. Sposobu gotowania znanego z Ziemi nie da się zastosować. Na przykład, w stanie nieważkości nie ma konwekcji w gorących płynach. Nie daje się więc rozprowadzić ciepła.  Jeśli  przygotowywana potrawa nie będzie mieszana, podgrzana będzie tylko w jednym miejscu.

Praktycznie niemożliwe jest przygotowywanie napojów takich jak kawa z ekspresu.  Przy braku grawitacji woda nie przepływa przez zmielone ziarenka. Gotowanie z użyciem płomienia jest także praktycznie niemożliwe na pokładzie stacji kosmicznej – kształt płomienia będzie zwarty i okrągły, a nie wydłużony w kształcie łezki, jaki znamy z doświadczenia na Ziemi.

Biorąc pod uwagę te wszystkie ograniczenia, inżynierowie próbują jednak opracować sposoby przygotowywania żywności dla astronautów.

Na początku wypraw załogowych w kosmos członkowie załóg byli katowani jedzeniem w proszku, pastylkach i tubkach. Znaczna poprawa jakości żywności pojawiła się wraz z rozpoczęciem pracy Międzynarodowej Stacji Kosmicznej.

Ale nadal jedzenie jest przygotowywane w ten sposób, aby nie wymagało tradycyjnej pracy w kuchni. Oprócz świeżych owoców i warzyw, które dostarczane są wraz z każdym nowym transportem, astronauci na Międzynarodowej Stacji Kosmicznej spożywają jedzenie z puszek, mrożonki i produkty poddane obróbce UHT.

Ale podstawą diety są pakowane próżniowo posiłki liofilizowane (odwodnione w bardzo niskiej temperaturze). Mają one dwu-, trzyletni okres przydatności do spożycia. Wśród nich najpopularniejsze są zupki błyskawiczne.

Procesowi liofilizacji można poddać właściwie wszystko, poza niektórymi warzywami i owocami. Menu astronautów staje się coraz bogatsze. Smak i wartości odżywcze są stale udoskonalane.

Space Food Systems Laboratory NASA, który przygotowuje posiłki dla załóg na orbicie, stara się maksymalnie dogodzić podniebieniu astronautów. Często prosi o pomoc znanych szefów kuchni. To oni przygotowują prawdziwe rarytasy, takie jak koktajl krewetkowy, zielona fasola z grzybami czy krem z zielonego groszku.

Frytki z centryfugi

Ale nawet mimo tych starań astronautom po kilku miesiącach na orbicie czasem zdarza się narzekać i przyznać do tego, że najbardziej marzą o zjedzeniu świeżych frytek.

Dr Lioumbas i prof. Karapantsios dobrze to rozumieją (wszak w Grecji do jakości jedzenia przywiązuje się wielką wagę) i studiują zagadnienie głębokiego smażenia frytek.

Na początek postanowili zbadać, jak to wygląda w warunkach zwiększonej grawitacji. Badacze chcą uzyskać pewne pojęcie o ogólnych trendach – jak zmiany sił grawitacyjnych wpływają na ten proces. Dalsze eksperymenty mają zamiar prowadzić w warunkach mikrograwitacji – grawitacji znacznie słabszej niż na Ziemi.

Dla smażenia i gotowania najbardziej istotną częścią procesu jest konwekcja. Od niej zależy szybkość ogrzewania się żywności w wodzie lub w oleju. Na Ziemi płyn z dna garnka unosi się, ponieważ jest mniej gęsty niż chłodniejsza ciecz powyżej. Na to jednak nie można liczyć w zerowej grawitacji. I odwrotnie, kiedy grawitacja będzie większa, to zjawisko jest bardziej wyraźne.

Uzyskanie minimalnej grawitacji na Ziemi (a nie na orbicie) jest trudne. Do tego celu agencje kosmiczne stosują samoloty przystosowane do gwałtownego opadania. Ale na pokładzie takiej maszyny czas mikrograwitacji jest liczony w sekundach, trudno prowadzić tam doświadczenia – smażąc frytki.

Sztuczne powiększenie ziemskiej grawitacji jest o wiele łatwiejsze. Wystarczy umieścić materiał badawczy w szybko poruszającej się wirówce.

Termometr pod skórką

Greccy badacze umieścili frytkownicę wypełnioną połową litra gorącego oleju z zanurzonymi kawałkami ziemniaków na końcu ośmiometrowych ramion Large Diameter Centrifuge w Europejskim Centrum Badań Przestrzeni Kosmicznej i Technologii w Noordwijk w Holandii. W wirówce zwiększali grawitację — aż do 9 g – dziewięć razy większej niż na powierzchni Ziemi.