Картофель на Марсе — это только начало: что на самом деле нужно астронавтам для жизни в космосе

Когда мы думаем о системах жизнеобеспечения в дальнем космосе, на ум, скорее всего, приходит что-то вроде фильма «Марсианин», где астронавт едва сводит концы с концами, выращивая картофель в марсианском реголите. Но в новой статье опубликованной в Acta Astronautica отмечается, что выращивание продуктов питания — это лишь малая часть всего цикла обеспечения жизнедеятельности астронавтов в космосе. Чтобы понять, насколько это будет сложно, нужно взглянуть на ситуацию в целом.

Космическая продовольственная система состоит из пяти важнейших элементов: производство, послеуборочная обработка, утилизация отходов, подготовка и социокультурный аспект (потребление).

Если какой-либо из этих элементов выйдет из строя, вся система может рухнуть, и в результате буквально все, кто пользуется этой системой, могут умереть от голода.

Губительная радиация

Производство кажется относительно простым процессом. Конечно, мы могли бы заранее упаковать все необходимое для пятилетней миссии на Марс, но это увеличило бы вес на тонну, а значит, часть груза можно было бы использовать для других целей. Кроме того, без переработки отходов их утилизация становится гораздо более… расточительной.

Органические вещества из человеческих отходов являются ключевым компонентом для роста растений, поэтому замкнутый цикл между этими двумя системами — один из лучших способов создать «замкнутую» продовольственную систему.

Однако есть и другие факторы, которые необходимо учитывать. Один из них — окружающая среда. В дальнем космосе радиация присутствует повсеместно, и большинство людей понимают, какое негативное влияние она оказывает на физиологию человека. Но она также влияет на продукты питания и бактерии. Хранить продукты в течение пяти лет и пытаться сохранить их пригодными к употреблению, когда они постоянно подвергаются воздействию радиации, — верный путь к катастрофе.

На данном этапе ученые даже не уверены, что смогут безопасно хранить продукты в таких условиях так долго. Даже если бы это было возможно, радиация может привести к мутации бактерий, из-за чего они станут потенциально более опасными и их будет сложнее уничтожить. Вряд ли удастся поддерживать жизнеобеспечение систем, если у всех участников миссии будет пищевое отравление.

Законы физики против готовки

Еще один аспект окружающей среды — сам процесс приготовления пищи. Несмотря на то, что это приносит определенную психологическую пользу (о чем мы поговорим чуть позже), в условиях микрогравитации или низкой гравитации законы физики действуют иначе.

В условиях микрогравитации или частичной гравитации жидкости, тепло и частицы ведут себя странно, а ведь все это — важнейшие составляющие процесса приготовления пищи. Нам придется не только создавать системы, специально адаптированные для использования в таких условиях, но и обучать астронавтов готовить в условиях, в которых еще никто не готовил.

Первыми астронавтами, отправленными на Марс, несомненно, станут одни из самых психологически устойчивых (и тщательно протестированных) людей в истории. Однако даже им понадобится поддержка во время многолетней миссии на Красной планете. В этом может помочь еда: есть доказательства того, что выращивание сельскохозяйственных культур и приготовление пищи положительно влияют на психологическое состояние.

Однако готовка отнимает время, которое можно было бы потратить на другие важные задачи, например на физические упражнения или навигацию. Таким образом, приходится искать компромисс между психологической пользой, которую приносят эти системы, и альтернативными издержками, связанными с выполнением других важных задач.

Больше не хочу картошку!

Еще одна серьезная проблема для астронавтов — это «усталость от меню». Если вы в течение пяти лет каждый день едите одну и ту же питательную пасту, то, скорее всего, со временем вы начнете есть ее меньше просто потому, что она вам надоела. Если у продукта нет «органолептических свойств» (то есть вкуса, текстуры и запаха), то, скорее всего, астронавты просто выбросят его, а не съедят, и он никому не принесет пользы.

В любом случае недоедание во время многолетней миссии в глубоком космосе — верный путь к катастрофе.

Все эти факторы делают создание продовольственных систем для дальнего космоса такой сложной задачей. Чтобы убедиться, что система будет работать, прежде чем тестировать ее в рамках реальной миссии, авторы предлагают свои решения.

Мы должны создать «цифровой двойник» продовольственной системы, включая модели взаимодействия различных технологий, а также входные и выходные данные самой системы. Это также может быть полезно для моделирования сбоев, которые можно устранить, сделав систему «модульной», с легко заменяемыми или сменных деталями, чтобы один сбой не вывел из строя всю систему производства продуктов питания.

Однако, чтобы по-настоящему убедиться в работоспособности системы, нам нужно сначала протестировать ее на Земле. Конечно, она не сможет имитировать сложности приготовления пищи в условиях микрогравитации или радиационную опасность в открытом космосе, но, по крайней мере, с чего-то нужно начинать.

Роботы исследуют пещеры на Канарах, чтобы помочь людям поселиться на Луне и Марсе.