航天食品的多样化发展与多重要求

01航天食品的演变

在太空的失重环境中，宇航员无法像地球上的人们那样自如地咀嚼和吞咽食物。为了满足他们在太空中的饮食需求，科学家们专门研发了宇航食品。这些食品不仅需要方便进食，还要在保证热量供应的同时减少进食量，同时提供充足的营养。早期的宇航食品被称为“营养牙膏”，目的是减少食物残渣，克服失重带来的味觉和进食障碍。在美国，早期的“牙膏”食品中，苹果酱是其中的代表，而在俄罗斯，则是红菜汤。然而，在太空中，宇航员面临着舌头无法分泌足够唾液的问题，这使得他们的味蕾无法正常工作。同时，失重状态还导致鼻腔充血，进一步加重了味觉神经的钝化。另外，由于“牙膏”食品的限制，宇航员无法看到食物的颜色或闻到其气味，这无疑会对他们的食欲造成严重影响。

自上世纪60年代以来，航天食品的种类和形式大幅增加，接近地面膳食，满足宇航员的多样化需求。自20世纪60年代初期，航天食品经历了从“铝管包装的肉糜、果酱类膏糊状食物”到如今种类繁多的转变，包括罗宋汤、炖牛肉、宫保鸡丁等各式佳肴，以及大米、寿司、长寿面等主食。这种神奇的食物不仅满足了宇航员在太空中的饮食需求，更让航天食品的类型和品种接近地面膳食。

02航天食品的种类及功能

航天食品，根据其用途，被精心划分为多种类型，包括食谱食品、储备食品、压力应急航天食品、舱外航天食品以及救生食品。这样的分类，旨在确保各类食品能够适应不同的航天飞行环境，满足宇航员的多样化饮食需求。

► 食谱食品

为轨道飞行主食，设计克服失重引起的味道和嗅觉减弱，常见辛辣食品。食谱食品，作为航天食品的基石，是航天员在轨道正常飞行期间的主食。由于航天过程中的失重环境会导致味觉和嗅觉的暂时性减弱，使得太空中的餐饮体验与地面大相径庭，因此辛辣食品成为了宇航员餐桌上的常客。此外，飞船中的碳酸饮料饮用时会产生打嗝现象，这也需要食品科学家对这类饮品进行特别改进，以确保航天员的舒适度。

► 储备食品

用于应对飞行计划的意外情况，满足长时间保存和食用需求。储备食品，又称非压力应急食品，旨在应对飞行计划中的意外情况，如着陆地区气候恶劣等需延长飞行的情况。这类食品的设计需考虑长时间保存和食用的需求。

► 压力应急食品

适应舱体泄漏等压力应急情况，设计需与航天服匹配。压力应急食品，则是在乘员舱发生压力应急情况时，如舱体泄漏，航天员穿着航天服进行应急飞行时的食品。这类食品不仅需与航天服相匹配，还需根据压力应急飞行时间的长短分为航天服内进食和航天服外进食的两种类型。

► 舱外航天食品

用于舱外活动的特殊食品，配置在航天服头盔内。此外，舱外航天食品是航天员进行舱外活动时的餐饮选择。其供食装置包括流质供食器和固体供食器，这类食品通常安装在舱外航天服的头盔内，需要特殊的进食器来辅助食用。

► 救生食品

返回着陆后待救援期间的食品，适应不同地面气候，强调便携和高能量密度。救生食品则是航天员返回着陆后等待救援期间的食品。这类食品无需考虑失重环境下的进食特点，但需适应各种地面气候条件，如海上、极地、丛林和沙漠等，因此要求轻便、高能量密度。

03航天食品的营养需求

提供必须的蛋白质、脂肪、碳水化合物等，保证新陈代谢和生理功能。提供营养素是航天食品的核心使命。营养素，包括蛋白质、脂肪、碳水化合物、矿物质、维生素、水和食物纤维，是人体活动的能量来源，对于维持新陈代谢和调节生理功能至关重要。针对不同的航天飞行任务，如出舱活动，会选择相应的航天食品，以确保航天员在极端环境下的营养需求。

► 特殊需求及研究

详细计算矿物质和维生素的需求，关注座舱内缺乏阳光合成维生素D的问题，开发保健功能食品。研究人员还深入探讨了矿物质和维生素、膳食纤维等营养素的摄入量。例如，钠、钾、钙和铁等关键矿物质的摄入量都经过精心计算，以适应航天环境下的特殊需求。同时，由于座舱内紫外线缺乏，影响皮肤合成维生素D，因此航天食品中特别添加了VD或通过复合营养素片进行补充。为了应对机体生理功能的变化，科研团队还研发了一系列具有保健功能的航天食品，如抗疲劳、抗辐射、抗氧化等，旨在为航天员提供全面的营养支持和防护措施。这些食品不仅无毒副作用，可长期服用，还能在一定程度上缓解航天特因环境对航天员的不利影响。

然而，航天食品的重量和体积也受到严格限制。在太空环境中，食品作为营养素的载体，其分配必须精打细算，甚至精确到“克”和“立方厘米”，以适应载人航天器的有限重量和体积。这种限制不仅存在于地面准备阶段，也贯穿整个航天飞行过程。

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