Оказалось, что ряд требований агентства по снабжению людей в космосе нужными витаминами и микроэлементами почти невозможно выполнить
Чтобы долететь до далеких небесных тел с минимальным расходом топлива, нужно чем-то жертвовать — например, временем в пути. В частности, теоретически до Марса можно долететь за четыре месяца, но по наиболее экономичной гомановской орбите на это нужно будет 9 месяцев.
Пребывание на другой планете — при том, что «окна» для перелетов Земля—Марс открываются раз в два года, — и еще девять месяцев в пути означают, что запас продовольствия на космическом корабле должен быть достаточно большим и очень питательным. Его не очень практично везти с Земли, поэтому инженеры довольно давно придумывают проекты перевода корабля на частичное самообеспечение за счет гидропоники и ей подобных элементов замкнутого снабжения.
Однако отбирать культуры для разведения в условиях космического корабля нужно очень тщательно, ведь количество растений, которые можно выращивать с помощью гидропоники, относительно невелико, запасы мясных продуктов тоже ограничены, поскольку их в невесомости пополнять крайне сложно.
Чтобы точно выяснить наиболее простой и оптимальный вариант диеты космонавтов во время дальних полетов, исследователи из Института биофизики Сибирского отделения РАН смоделировали, какое количество различных веществ поступает в организм человека при разном наборе базовых продуктов питания, которые можно получить в космосе.
В ходе работы исследователи учли 46 потенциальных источников пищи: злаковые, овощные, масличные и бобовые культуры, ягоды, грибы, мясо курицы и улиток. Оказалось, что оптимальной будет диета из 20-25 источников. Самый сбалансированный вариант включал поваренную соль, рис, картофель, свеклу, капусту, морковь, кабачки, рапсовое масло, сафлоровое масло, сою, нут, горох, клубнику, лук, чеснок, мясо птицы, мясо улиток, рыбу, молоко и сахар.
Растительные культуры и улиток в принципе возможно выращивать в замкнутых пространствах (и это уже подтверждено в экспериментах), но такие продукты как молоко, сахар, курятина и ряд других проще всего будет брать с собой с Земли.
Ученые также обратили внимание, что во всех вариантах меню, которые они перебрали, нарушались требования NASA к диете астронавтов. Например, агентство ограничивает суточную норму железа на человека 10 миллиграммами, мотивируя это тем, что избыток железа может привести к целому ряду отклонений — вплоть до роста вероятности инфаркта. Однако сбалансированные диеты из растений, пригодных для выращивания в космосе, дают суточную норму по железу в 21 миллиграмм.
Впрочем, авторы работы отмечают, что и сегодня на МКС нормы NASA фактически не выполняются: и космонавты, и астронавты получают с пищей по 21 миллиграмму железа в сутки. Причем, по мнению исследователей, это величина некритическая и к заметному росту риска для здоровья она не приводит.
Более сложная ситуация, согласно моделированию «космической» диеты, сложится с витаминами. Например, в существующих условиях в организм космических путешественников не получится доставлять витамины B5 и D только с одной едой. По всей видимости, здесь не обойтись без заранее запасенных витаминов в таблетках.
Другой проблемой «пайка NASA» оказалась его чрезмерная регламентированность. Суточное потребление омега-6 жирных кислот, витаминов и ряда микроэлементов в нем строго фиксировано. На практике выдержать нужные дозы каждый день практически невозможно — для этого астронавт должен съедать слишком большие дозы продуктов. При этом вместе с ними он получал бы избыточное количество жирных кислот, что NASA считает вредным для здоровья. Эту проблему можно решить, сделав суточные минимальные и максимальные границы таких веществ более гибкими.
Сейчас создание замкнутых систем по выращиванию продуктов питания в космосе остается перспективной задачей. Главная сложность здесь даже не в самом выращивании еды в космическом полете, а то, что посадочный модуль, в котором космонавты будет приземляться на Марс, будет намного меньше базового космического корабля. То есть выращивать растения для еды на Марсе, вероятно, придется на местных грунтах, однако только часть исследованных культур может расти на аналоге марсианского реголита.