Перекус на орбите – современные и перспективные космические рационы. Интервью с главным конструктором космического питания В. Добровольским

Чем питаются космонавты? Как за 60 лет пилотируемых полетов изменились подходы к космическому рациону и технологиям его производства? Какие исследования ведутся, чтобы в будущем обеспечить питанием космонавтов в долгосрочных миссиях?

Об этом в интервью «Научной России» рассказывает доктор технических наук, главный конструктор космического питания Виктор Францевич Добровольский.

- В 2021 г. в России отметили 60-летие первого полета человека в космос. Чем кормили космонавтов в начале космической эры, и что изменилось в подходах к рационам со времени полета Юрия Гагарина?

- Когда в 1960–70-е гг. встал вопрос о питании космонавтов, не было достаточной информации об условиях пребывания человека в космосе и его состоянии во время полета. Поэтому первые разработки космического питания базировались в основном на данных, которые относились к условиям полетов высотной и дальней авиации. Об особенностях питания в космических полетах судили и на основании опытов, которые проводили в модельных экспериментах.

Условия пребывания и жизнедеятельность летчиков и космонавтов в кабинах малого объема потребовали разработки рационов небольшой массы и объема. Первые оценки показали, что наиболее приемлемыми могут быть пюреобразные и жидкие продукты. В начале пути было неизвестно, может ли человек в условиях невесомости вообще проглотить пищу, поэтому специалисты нашего института начали разрабатывать и выпускать пастообразные и пюреобразные протертые продукты  в алюминиевых тубах массой 165 г.

Опыт первых полетов на кораблях «Восток» и «Восход» позволил определить формулу питания космонавтов, которая соответствует соотношению пищевых веществ: белков, жиров и углеводов – 1:1:3. Эти данные стали исходными при разработке рационов питания для экипажей транспортных кораблей «Союз» и орбитальной станции «Салют».

Из-за жестких требований, которые предъявлялись к рациону питания в первых полетах транспортного корабля «Союз», специалисты пищевой промышленности начали разрабатывать мясные консервы и пищевые концентраты с повышенным содержанием сухих веществ.

Во многом ассортимент продуктов на кораблях зависел от технической оснащенности космических аппаратов: после установки нагревателей пищи стало возможным подогревать консервы, в том числе вторые блюда, в банках и тубах. С появлением штатной системы регенерации воды из конденсата в рацион начали включать обезвоженные вторые блюда и напитки, которые перед употреблением восстанавливали водой.

Тогда были разработаны три типа однопорционных специальных пакетов: для первых блюд, вторых блюд и напитков. Через специальный штуцер пакет наполняется водой, и в течение 10-15 мин. пища восстанавливается. Первое блюдо космонавт выпивает прямо из пакета, ложка не нужна. Пакет для второго блюда устроен так, что из него можно есть ложкой. Напиток тоже выпивают прямо из пакета.

Консервы приедаются, а космонавтам нужна разнообразная пища, приближенная к земной. Поэтому очень быстро пищевая отрасль приступила к разработке сублимированных продуктов.

- Когда начали готовить сублимированную пищу для космонавтов?

- К сублиматам перешли в конце 70-х – начале 80-х гг. Сейчас 60% от всего объема пищи, которую отправляют космонавтам – это сублиматы. Фактически, это та же самая пища, которую мы едим дома или в ресторанах, с такой же консистенцией и набором питательных веществ.

При сублимации блюдо сначала готовится в обычных условиях – это может быть и первое, и второе: гарниры, мясные и рыбные блюда. В специальном аппарате продукт замораживается, потом создается вакуум, и замороженный лед уходит из продукта. Клетки не разрушаются и полезные элементы не уходят из блюда – сублимированные продукты сохраняют 90% питательных веществ.

- Сколько хранятся сублимированные продукты в космосе?

- Сегодня сублимация позволяет хранить готовые блюда два года. Но если говорить о перспективах космонавтики, то срок хранения необходимо увеличить до трех лет, и мы сегодня работаем над этой проблемой.

- 60% всех продуктов, которые отправляют на орбиту, – это сублиматы. А что входит в оставшиеся 40%?

- Кроме сублиматов мы отправляем космонавтам консервы, напитки, молочные блюда, кондитерские изделия, а также свежие плоды: овощи и фрукты. Еще в середине 1980-х гг. в Советском Союзе ученые разработали уникальную технологию, которая сохраняет свежесть плодов в течение 30-40 дней без любых холодильников. Это лук, чеснок, яблоки, апельсины, грейпфруты. За рубежом такой технологии до сих пор нет – там отправляют только консервированные плоды.

Не могу рассказать о самой технологии обработки продуктов – это наше ноу-хау. Скажу только, что это жидкие вещества, в которые окунаются плоды, после чего их заворачивают в специальную бумагу.

- Что сегодня входит в рацион космонавтов и как составляется это меню?

- Рацион космонавтов строится из приемов пищи – завтрак, обед и ужин.

На завтрак идут закусочные мясные или рыбные консервы – это маленькие стограммовые баночки, а также сок, чай или кофе с кондитерскими изделиями.

На обед обязательно должно быть первое блюдо из круп, свежих или консервированных овощей: борщ, рассольник, суп-пюре, гороховый суп. На второе идут консервированные блюда в банках по 250 г: мясо с овощным или крупяным гарниром, поджарки, омлеты – все, что угодно. На десерт часто идет сублимированный творог с наполнением – это может быть, например, смородиновое, облепиховое или клюквенное пюре. Космонавты очень любят творог с орехами – его у нас постоянно заказывают.

На ужин тоже идут закусочные консервы из говядины, свинины, птицы или рыбы. Чай, кофе, кондитерские изделия, например, полувяленые фруктовые палочки.

Сейчас у нас разработано больше 300 продуктов, из которых комплектуется рацион. Во времена первых полетов рацион разрабатывался на сутки, потом на трое суток, шесть, восемь, двенадцать. Сегодня у нас разработаны рационы на шестнадцать суток – это значит, что основные блюда могут повториться только через две с лишним недели. Регулярно космонавты употребляют соки, чай, кофе, кондитерские изделия, хлеб. Из-за большого ассортимента продукты не приедаются, а мы можем предлагать разнообразные варианты.

Рацион космонавтов состоит из двух частей: основной и дополнительной. Основная часть – это 2000 ккал в сутки, которые космонавты обязаны получать по медицинским показаниям. В этой части рациона учтено количество необходимых белков, жиров и углеводов. В дополнительный рацион входят продукты на 1000 ккал. Космонавты используют его по желанию, например, чтобы восстановить силы после интенсивной тренировки, и могут самостоятельно формировать, заказывая поставки.

Иногда у космонавтов меняются вкусовые предпочтения – это очень индивидуально, вкусовые рецепторы работают по-разному. Один космонавт чувствует вкус пищи, как на Земле, другому соленая еда может казаться несоленой, а сладкая – несладкой.

- Как выглядит космический хлеб, чем он отличается от земного?

- Это наша совместная разработка с институтом хлебопекарной промышленности, который выпускает космический хлеб. Это маленькие буханочки прямоугольной формы – на один укус, чтобы не было крошек, которые могут попасть в дыхательные пути. В обычных условиях такой хлеб хранится до года.

- Каким требованиям должны соответствовать продукты, которые отправляют космонавтам?

- Продукты должны быть минимально возможной массы и объема при сохранении биологической ценности. Сублимация как раз позволяет снизить массу продуктов.

Продукты должны сохранять исходные пищевые качества и быть безопасными даже после длительного времени хранения в условиях нерегулируемых положительных температур. То есть продукт должен храниться при температуре от 20º до 30º, холодильников на МКС нет.

Простота приготовления и приема рационов в пищу – тоже важное требование. Продукты должны содержать ограниченное количество жидкости и не крошиться.

Продукты для космонавтов готовят только из натурального сырья. Мы не используем никаких синтетических добавок, стабилизаторов или загустителей – только сырье высочайшего качества. Каждую поставку контролирует специальная лаборатория ФМБА – мы отправляем туда образцы, которые исследуют по химическим и биологическим показателям.

Поэтому еда космонавтов – это дорогой продукт. Суточный рацион на одного космонавта стоит в пределах 35-40 тыс. рублей: примерно половина – это себестоимость сырья и производство, а вторая половина – исследования качества и безопасности.

-За 60 лет, которые люди летают в космос, возникали какие-то нештатные ситуации, связанные с питанием космонавтов?

- Никогда. За 60 лет не было ни одного случая отравления или чтобы у кого-то возник дискомфорт в животе.

Консервы для космической отрасли проходят особые стерилизационные режимы. Если обычные консервы могут содержать какую-то часть условно патогенных микробов, то в космических продуктах их быть не должно ни в коем случае. Это чистейший продукт, поэтому работников производства постоянно проверяют. Будем надеяться, что нештатных ситуаций, связанных с питанием, не случится и дальше.

- В рацион космонавтов включены биологически-активные добавки?

- Нет, БАДы в космических рационах не используются, все необходимые для организма вещества уже содержатся в приготовленном продукте и скомплектованном рационе.

Космонавтам выдается одно драже поливитамина в сутки, но это не добавка, а биологически активное вещество. Наш завод контролирует Институт медико-биологических проблем РАН – их специалисты следят, чтобы в составе рациона были все необходимые витамины.

Возможно, для межпланетных полетов и будут разработаны специальные БАДы, но сейчас мы не используем ничего подобного. 

- Какие исследования в области пищевой промышленности направлены на перспективы космонавтики?

- Перспективные разработки космического питания связаны с будущими длительными межпланетными полетами: сначала на Луну, потом, возможно, на Марс. Если сейчас сублиматы могут храниться два года, а отдельные продукты – год, то для длительных космических миссий нужны рационы со сроком хранения минимум три года, а учитывая возможные нештатные ситуации – до пяти лет. Пока прямой задачи от заказчика нам не поступало, но мы уже обсуждаем возможные направления развития.

Увеличить сроки хранения продуктов в обычных условиях можно с помощью развития технологий сублимации. На кораблях, которые будут использоваться в долгосрочных миссиях, должны быть установлены космические оранжереи для выращивания витаминной зелени. Нужно применять способы специальной обработки сырья, возможно, облучение и другие. Например, американцы облучают мясо стронцием-90 и отправляют космонавтам стейки. У нас пока облучение продуктов запрещено, но в перспективе этот вопрос обязательно возникнет.

Отдельный вопрос – формирование самого рациона для длительного космического полета. В 2000 г. я защитил докторскую диссертацию по космическому питанию, и уже тогда обсуждались рационы для долгосрочных полетов – меню, которое сформировано сейчас не подойдет в полной мере для длительных полетов.

Мы считаем, что полет должен быть разграничен на основные этапы, которым будет соответствовать определенный рацион питания.

В начале космической миссии идет адаптация – человек привыкает к условиям невесомости, ограниченного пространства и новому нервно-психологическому состоянию. Это касается и пищи – должен быть разработан специальный рацион адаптационного периода, длительность которого  может зависеть от длительности полета. Но как минимум это полтора-два месяца, если говорить о полетах на Марс.

Пример адаптационного рациона из моей диссертации. Первый завтрак –  омлет с куриным мясом, хлеб пшеничный сдобный, яблоки с орехами, молоко, витамины драже. Второй завтрак – творог с облепиховым пюре, печенье «Русское», напиток «Импульс». Обед – суп-пюре овощной, говядина по-домашнему, хлеб «Бородинский», палочки из абрикосов, сок яблочный, витамины драже. Ужин -  мясо куриное с черносливом, хлеб пшеничный сдобный, десерт плодово-ягодный, напиток успокаивающий, курага. Это те же самые продукты, которыми космонавты питаются сейчас, но они сформированы в другие наборы, чтобы учитывать необходимый баланс питательных веществ на разных этапах полета.

Сейчас космонавты выходят в открытый космос на 6-7 час. В будущем, возможно, выходы в открытый космос увеличатся до 12-15 час. Нужно составить набор для питания космонавта перед выходом за пределы корабля. В моей диссертации предложен набор таких продуктов. Кроме того, при длительном выходе в открытый космос в скафандре должны быть продукты и напитки, чтобы во время 12-часовой работы космонавт не голодал.

После того как космонавт адаптируется к новым условиям, а организм привыкнет к невесомости, можно будет употреблять продукты из основного рациона – это меню, которое мы используем сейчас.

Последний этап наступает перед возвращением на Землю. Космонавт должен много тренироваться, чтобы организм привык к новым нагрузкам после выхода из невесомости, а значит соответственно питаться.

Каждый из этих рационов должен учитывать отдельный баланс питательных веществ, который устанавливают специалисты. Разработка питания на этих этапах – очень большая работа, которой нужно заниматься.

Сейчас космическая еда – это обыкновенные земные блюда, но очень качественные и полезные, без экзотических продуктов и приправ. А российская космическая пища – самая полезная и безопасная для здорового организма в мире.