Космическое питание

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего профессионального образования

Иркутский Государственный Университет

(ГОУ ВПО ИГУ)

Реферат

На тему «Космическое Питание»

Выполнил: студент группы № 04532-Д

Парамонов Алексей Игоревич

Проверил: д.б.н., профессор Саловарова Валентина Петровна

Иркутск 2009

Содержание

Введение

В псевдонаучных кинофильмах и фантастических историях о космонавтах вопрос о пище представляется обычно самым простым среди всех прочих проблем: космонавт располагает неограниченным запасом высокопитательной пищи в виде маленьких пилюль и обедает очень быстро, запивая такие пилюли глотком воды. К сожалению, в настоящее время космонавты не располагают такой пищей, а при современной технологии приготовления пищи пилюли, которые они принимают в научно-фантастических кинофильмах, имели бы размеры теннисных мячей.

С самого начала разработки программ пилотируемых полетов в космос и американские и советские ученые уделяли немного внимания разработке такой формы высококонцентрированного питания. Вместо этого разрабатывались новые методы обработки и упаковки обычной пищи, с тем чтобы она была легкой, питательной, содержала мало грубых, неперевариваемых веществ и по своей структуре, вкусу и цвету была бы как можно ближе к натуральным продуктам питания. Всю сложность этой задачи можно себе представить, лишь зная, в каких условиях механических и тепловых воздействий должна храниться космическая пища.

В США и СССР разработали космическую пищу, которая удовлетворяет этим столь суровым требованиям и имеет в среднем следующий состав: 17% белка, 32% жиров и 51% углеводов. Американские космонавты получают в своем рационе 2800—3200 ккал на человека в день. Советские космонавты получают приблизительно такое же количество продуктов, но для полетов, в которых планируется выход из космического корабля, суточная калорийность питания повышается до 3600 ккал.

1. Требования, предъявляемые к космическому питанию

Условия жизнедеятельности на борту космического объекта (состояние невесомости, эмоционально-психическое напряжение, ограниченный объем кабины корабля) требуют особого подхода к рационам питания космонавтов.

Обязательными требованиями космического питания являются:

· сбалансированность рациона по основным незаменимым факторам в соответствии с теорией рационального питания;

· высокая энергетическая ценность при минимальных массе и объеме;

· стойкость к различного рода климатическим и механическим воздействиям;

· сохранение доброкачественности в течение длительных сроков.

К особенностям организации питания следует отнести:

· повышенные требования к прочности тары и упаковки продуктов вследствие перегрузок;

· невозможность применения традиционной посуды (тарелки, чашки, стаканов) из-за условий невесомости;

· ограничение содержания в продуктах жидкой фазы (однако продукты не должны быть только сухими, брикетированными или и виде таблеток; по свойствам они должны максимально приближаться к продуктам, потребляемым в земных условиях);

· повышенные требования к продуктам, которые крошатся и являются опасными для здоровья космонавтов (например, попадание крошек в горло в условиях невесомости, загрязнение кабины и др.);

· длительность сроков хранения, полноценность продуктов по составу, ограничение по массе и объему, отсутствие несъедобной час/li>

Перечисленные факторы рациона являются основными при подборе продуктов для космонавтов.

Начиная с первых полетов космонавтов, рацион их питания совершенствовался, расширялся ассортимент. Существует возможность приема как жидкой, так и твердой пищи.

Сначала продукты упаковывались в пакеты из полимерных пленок под вакуумом. Позже была определена формула питания космонавтов.

Для экипажей кораблей «Союз» и «Салют» в связи с длительным пребыванием на орбите потребовались рационы с большими сроками хранения. Это условие вместе с ограничением по массе и объему рациона вызвало необходимость включения в его состав преимущественно обезвоженных продуктов в виде концентратов, а также консервов в банках и тубах с повышенным содержанием сухих веществ.

В комплекс исследований по технологии обезвоживания и увеличению сроков хранения позволил получить широкий ассортимент продуктов (пищевых концентратов) сублимационной сушки и консервов с повышенным содержанием сухих веществ. Испытания (120-суточные и годичные) показали преимущества продуктов сублимационной сушки. Однако использование последних ограничивалось техническими возможностями корабля — отсутствием устройства для нагревания воды. Поэтому для кораблей «Союз» с продолжительностью полетов 1...4 сут был разработан рацион с включением мясных закусочных консервов в жестяных банках № 1 (100 г), первых обеденных блюд и соков в тубах (165 г). Из продуктов сублимационной сушки на борту применяли лишь те, которые не требовали восстановления: мясо кусочками, брикетированные на «один укус», пудинг творожный и творог с черносмородиновым пюре, а также хлебобулочные, кондитерские и фруктовые изделия, вобла, сыр в виде кусочков. Прием консервированных продуктов предусматривался без нагрева, а сухих продуктов — с заливанием холодной водой.

С развитием космического питания были созданы многокомпонентные пищевые продукты и бортовая система питания. На станции «Салют-6» рацион питания был скомплектован в основном из консервированных тепловой стерилизацией продуктов (80 %), а рацион для экипажа «Салюта-7» был составлен преимущественно (на 65 %) из пищевых концентратов (обезвоженных продуктов). Изменение характера продуктов связано с появлением технических возможностей по их восстановлению и с учетом опыта питания предыдущих экспедиций. Так, всеми космонавтами отмечалась «приедаемость» консервов к концу второго месяца полета. Аналогичные замечания высказывались по продуктам, консервированным тепловой стерилизацией, особенно обеденным блюдам. В то же время проведение длительных испытаний (до года) рациона, включающего значительный процент обезвоженных продуктов (концентратов), показало, что они надоедают меньше, чем консервированные.

При этом была решена сложная технологическая задача — изготовление продуктов сублимационной сушки с предварительным введением жира. Благодаря подобранным режимам удалось получить продукты высокого качества, имеющие сроки хранения до 18 мес. Одновременно были разработаны специальные пакеты из пленочных материалов для восстановления в них продукта.

В США применяли те же принципы, что и в России, при обеспечении космических экипажей питанием, однако комплектование космических рационов происходило из продуктов, имеющихся в торговле. Со временем ассортимент, технологии, организация питания все более совершенствовались.

В настоящее время при подборе продуктов и разработке рационов для американских космонавтов, как и в нашей стране, учитывают питательность компонентов, легкую перевариваемость, привлекательные внешний вид, запах и вкус, оптимальную для использования консистенцию. Особое внимание уделяется сублимационной сушке и термической обработке. По новым технологиям возможно уменьшение (на 90 %) массы и объема продукта при сублимационной сушке с последующим прессованием пищи (горох, вишня, мясные кубики, мясные фрикадельки). Масса и объем этих продуктов почти такие же, как жевательной резинки. Использование для стерилизации трехкратного облучения у-лучами от источника кобальта-60 позволило получить мясные блюда, сохраняющие свои качества в течение нескольких лет.

Таким образом, в состав рациона питания космонавтов включают пищевые концентраты — продукты сублимационной сушки (свинина и говядина брикетированные, клубника, картофельные оладьи), приготовленные термообработкой в упаковке (говядина в соусе, сосиски, индейка, бифштекс, ломтики ветчины, говядина рубленная в соусе), стерилизованные облучением (ветчина, бифштекс натуральный, индейка в соусе), упакованные в мягкие герметичные пакеты (сыр, земляные орехи в масле, шоколадное пирожное с орехами, какао-порошок).

В последние годы для российских космонавтов разработан комбинированный рацион питания, состоящий из основного и дополнительного рационов.

Основной рацион сбалансирован по незаменимым факторам и составлен по шестидневному меню с распределением суточного набора на три приема пищи. Дополнительный отличается высокой энергетической ценностью и предназначен для удовлетворения индивидуальных вкусов космонавтов. В состав дополнительного рациона входят продукты, наиболее высоко оцениваемые космонавтами.

Пищевые продукты, используемые в питании космонавтов, проходят специальные предварительные (от 15 мес до 2 лет), а затем приемочные испытания. Они проверяются на длительность хранения в условиях, соответствующих этапам хранения, транспортирования и эксплуатации в реальной обстановке.

При реализации космических программ участвуют космонавты — представители разных стран, поэтому при разработке рациона их питания учитываются особенности и традиции национальной кухни.

В настоящее время новые продукты для использования в повседневном питании космонавтов разрабатывают на основе достижений российской и зарубежной отраслевой науки с использованием передовых технологических способов и приемов, пищевых добавок и новых упаковок

2. История исследований в области космического питания

Теоретические и практические принципы, лежащие в основе научного обоснования питания и водообеспечения в космическом полете, были заложены в ИАМ им. академика И.П. Павлова в 1936—1943 гг. и затем в НИАМ в 1947—1959 гг. Основой явились работы по научному обоснованию питания военных летчиков в длительных полетах на самолетах.

Конечно, более полно весь опыт бортового питания и водоснабжения летчиков можно было применить только в полетах с продолжительностью до 1 суток. Для более продолжительных полетов требовалась разработка рационального питания в виде автономно действующих суточных рационов. Такой задачи перед питанием летного состава не ставилось, и оно базировалось всегда на сочетании предполетного, бортового и послеполетного питания.

В этих исследованиях было показано, что наряду с общими положениями о рациональном питании в полете должны учитываться специфические особенности обмена веществ в организме летчика, условия хранения и приема пищи на борту самолета, специальный подбор пищи, не отягощающий организм. Продукты, входящие в состав бортового пайка, должны обладать высокой питательной ценностью, быть легко усвояемыми, способствовать высотной устойчивости организма. Были сформулированы требования к продуктам с учетом их влияния на газообразование в желудочно-кишечном тракте, на потребность организма в воде, пригодности к употреблению без дополнительной кулинарной обработки; требования к вкусовым качествам продуктов, к объему отдельных приемов пищи и режиму питания.

С увеличением продолжительности полетов на самолетах были усилены санитарно-гигиенические требования к срокам хранения продуктов бортовых пайков для предупреждения ухудшения их вкусовых качеств и возможности пищевых отравлений. Разработаны рекомендации по предупреждению утомления в длительном полете путем повышения содержания витаминов в бортовом рационе.

Непосредственным прототипом рациона питания космонавтов для кратковременных полетов следует рассматривать бортовой паек для военных летчиков при длительных полетах на больших высотах при атмосферном давлении в кабине менее 405 мм рт. ст. Этот паек разработан в ИАиКМ в содружестве с технологами и включает консервированные продукты пюреобразной и жидкой консистенции, упакованные в алюминиевые тубы.

2.1 Питание космонавтов при кратковременных полетах

Проблема обеспечения экипажей космических кораблей пищей и водой при подготовке к первым полетам человека в космос была отнесена к числу основных.

Коллектив научных сотрудников ИАиКМ Г.А. Арутюнова решал эту проблему, используя имевшийся опыт по обеспечению питания летного состава в длительных полетах и при моделировании космического полета в наземных условиях. В ходе выполнения работ по обеспечению космонавтов пищей и водой в кратковременных полетах на кораблях «Восток» и «Восход» были созданы системы питания, отвечающие ряду специфических требований.

Основные требования к системе питания для кратковременных полетов были сформулированы следующим образом:

-рационы питания должны быть адекватны энерготратам космонавтов и полноценны по составу пищевых веществ, необходимых для обеспечения обменных процессов в организме на оптимальном уровне;

-продукты, из которых состоит рацион, должны обладать соответствующими пищевыми качествами;

-неусвояемые вещества должны содержаться в продуктах в незначительных количествах;

-объем и вес продуктов должны быть минимальными;

-пища должна оставаться доброкачественной на протяжении всего полета;

-должны быть предусмотрены возможность и удобство приема пищи в условиях невесомости;

-рацион питания должен комплектоваться из продуктов, готовых к употреблению без дополнительной обработки, нарезки и, по возможности, без подогрева в полете.

Система питания на кораблях для непродолжительных полетов включала следующие элементы: а) набор продуктов на полет или набор суточных рационов питания; б) контейнер для их хранения; в) приспособления, облегчающие прием пищи; г) контейнер для сбора и хранения пищевых остатков и освободившейся от продуктов упаковки.

Исследования по разработке рационов питания на первых этапах проводились в условиях, моделирующих режим труда и отдыха космонавтов в кабине летательного аппарата. Это позволило ориентировочно установить пищевую ценность рационов питания для каждого вида полетов в отношении как необходимого энергосодержания, так и химического состава. Одновременно оценивались различные виды пищевых продуктов, средства упаковки, хранения и приема пиши в полете.

Требования к пищевой ценности суточных рационов питания космонавтов обосновывались с учетом отечественных физиологических норм питания и уточнялись в процессе экспериментов, проводимых в помещении малого объема, в баро- и сурдокамерах с участием испытателей-добровольцев и будущих космонавтов.

В результате подобных исследований был сделан вывод, что энергосодержание суточных рационов космонавтов при первых полетах кораблей «Восток» должно быть на уровне 2800 ккал/сут. Режим приема пищи был установлен 4 раза в сутки, с промежутками между приемами в 4—5 ч. Суточный рацион содержал около 100 г белка, 118 г жиров и 308 г углеводов. Для профилактики дефицита витаминов в условиях использования консервированных продуктов и предполагаемого повышенного расхода витаминов при воздействии стресс-факторов полета в рацион были включены поливитаминные таблетки. Драже включало витамины (в мг) С — 100, Р — 50, В1 — 2, В2 — 2, В6 — 2, РР — 15, пантотеновую кислоту - 10, Е — 5.

Вследствие специфических условий хранения и использования пищи в кабине космического корабля, не имеющего специального холодильного и кухонного оборудования, предъявлялись определенные требования к продуктам питания и их упаковке, а также к условиям приема пищи.

Пищевые продукты должны сохранять доброкачественность при хранении в кабине корабля, имеющей температуру воздушной среды 20—25°С, что резко ограничивает их ассортимент. Скоропортящиеся, свежеприготовленные продукты и готовые блюда для этих условий являются малопригодными. Пища должна приниматься непосредственно из упаковки без дополнительной кулинарной обработки. Во время приема пища не должна быть источником загрязнения воздушной среды мелкими частицами, которые могли бы попадать с вдыхаемым воздухом в дыхательные пути.

С учетом этих требований в набор продуктов рациона питания для полетов на кораблях «Восток-1» и «Восток-2» были включены только пюреобразные и жидкие продукты, упакованные в алюминиевые тубы и подвергнутые тепловой стерилизации в автоклавах. В каждой тубе содержалось около 160 г продукта. Пища из таких туб принималась космонавтами непосредственно без подогрева. Набор продуктов включал пюреобразные консервы (мясо с овощами, мясо с черносливом, мясо с крупами), паштеты (мясной, печеночный), соки (смородиновый, сливовый, яблочный), сыр шоколадный, кофе с молоком.

В полетах Ю.А. Гагарина на корабле «Восток-1» и Г.С. Титова на корабле «Восток-2» была получена информация о возможности приема человеком пищи в орбитальном полете. Никаких трудностей в приеме испытывавшихся продуктов космонавты не отмечали. Не было отмечено также изменений во вкусовой чувствительности. Результаты оценки продуктов космонавтами в первых кратковременных полетах определили для научного коллектива ИАиКМ дальнейшую перспективу использования разнообразных форм продуктов в условиях последующих космических полетов.

Однако в достаточной мере оценить адекватность рационов питания потребностям организма космонавтов в этих полетах не представилось возможным ввиду относительной кратковременности полетов, а также трудностей методического характера.

Питание космонавтов на кораблях «Восток-3», «Восток-4», «Восток-5», «Восток-6», «Восход-1», «Восход-2» совершенствовалось и улучшалось путем расширения ассортимента продуктов суточного меню за счет включения в рацион разнообразных пищевых продуктов обычной плотной консистенции. Помимо жидких и пюреобразных продуктов в алюминиевых тубах в рацион включались мясные блюда — котлеты, мясо жареное, язык говяжий и др., а также сандвичи с паюсной и кетовой икрой, кусочки спинки воблы, кондитерские и хлебные изделия, свежие фрукты.

Суточный рацион питания был разделен на четыре приема: завтрак первый, завтрак второй, обед и ужин. По программе полета промежутки между приемами пищи не должны были превышать 4—5 ч.

Неоднократные наземные испытания такого рациона в условиях с моделированием жизнедеятельности космонавтов в кабине корабля показали, что разработанный набор продуктов по своим вкусовым качествам, разнообразию блюд, ощущению сытости, удобству приема пищи вполне приемлем для непродолжительных полетов.

В целом космонавты космических кораблей «Восток», «Восход» положительно оценили систему питания и высказали пожелания об изменении ее отдельных элементов, дополнительном включении определенных продуктов и усовершенствовании их упаковки.

2.2 Питание космонавтов в длительных полетах

В то же время становилось очевидным, что применявшаяся система имеет ряд недостатков, прежде всего в отношении ограниченных сроков хранения (5—6 дней в охлажденном виде) на Земле; при транспортировке и в полете без холодильников. Для длительных полетов требовался совершенно другой рацион.

В 1965—1972 гг. коллективом отдела питания ИАиКМ проводились работы по физиолого-гигиеническому обоснованию систем питания космонавтов для полета продолжительностью 2 месяца и более применительно к планировавшимся полетам на космических кораблях типа «Союз», «Салют». После передачи работ по проекту «Союз» в ИМБП все усилия коллектива были сосредоточены на программе «Салют».

В ходе этих работ учитывалось влияние на пищеварительную систему невесомости, гипокинезии, измененного газового состава воздуха, сдвигов в режиме труда и отдыха, длительных нервно-эмоциональных перегрузок и утомления, длительной автономности питания.

На основании опыта питания космонавтов на кораблях «Восток» и «Восход» в суточные рационы питания были включены продукты, оправдавшие себя в полетах: пюреобразные супы в тубах, крем из творога, напитки. Существенным моментом в улучшении питания космонавтов явилось включение в систему питания специального подогревателя: для туб, консервных банок и хлеба. Мясные продукты приготавливались в виде традиционных консервов в 100-граммовых банках, принятых в авиации. Был увеличен ассортимент хлебных и кондитерских изделий, которые выпекались в форме небольших булочек или брикетиков «на один укус» и упаковывались в пакет из полиэтиленовой пленки. Ежедневно два раза в день космонавты должны были принимать поливитаминные драже, содержащие витамины А — 3300 ИЕ, В1 — 2,58 мг, В2 — 2 мг, В6 — 3 мг, В12 — 12 мкг, С — 75 мг, Е — 10 мг, никотинамид — 10 мг, фолиевую кислоту — 0,5 мг, пантотенат кальция


8-09-2015, 23:42