Исследовательская работа "Пища космонавтов"

ПОС. НИЖНЕДОНСКОЙ  ОКТЯБРЬСКИЙ РАЙОН                                          

МУНИЦИПАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №9

Пища космонавтов

Исследовательский проект

Предмет                                                физика

Автор работы                           Кудашева Виктория

Класс 4

Руководитель                            Кудашева Галина Алексеевна

п.Нижнедонской, 2016г.

С О Д Е Р Ж А Н И Е

Введение   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   3

1.История развития космической еды .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  4

2.Современный подход к космическому питанию .  .   .   .   .  .  .7

3.Будущее .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .  .   .  .   .  .  .  .  .  . 12

Заключение   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .  .  . 15

Список использованной литературы  .   .   .   .   .   .   .   .   .   .   .  16

Введение.

Я выбрала эту тему исследования потому, что в 2016 году 55-летие  полета человека в космос, а так же, в последнее время наблюдается повышенное внимание средств массовой информации на качество пищевых продуктов, на их изготовление, условия хранения, «среду обитания».

Питание – это основное условие существования человека, а проблема питания является главной проблемой человеческой культуры. Количество, качество и ассортимент потребляемых пищевых продуктов, а также своевременность и регулярность приема пищи главным образом влияют на человеческую жизнь. Правильное питание – это важнейший фактор здоровья, который влияет на работоспособность человека и процессы жизнедеятельности, определяет длительность жизни.

Порой сложно бывает организовать разнообразное питание при большом обилии продуктов в магазинах. А как же организовано питание на орбите при длительных космических полетах? Чем питаются на орбите? Как принимать пищу в условиях невесомости?

Я провела анкетирование на тему «Что знают о космическом питании школьники»

1. 15% ответили, что Юрий Гагарин ел в космическом полете.
2. 53% затруднились с ответом на вопрос: кто первым из космонавтов съел полноценный обед. При этом, 10% назвали Белку и Стрелку, 15% назвали Ю. Гагарина, 10% -Г. Титова, 12% -американского астронавта
3. 89% ребят считают, что космическая еда упаковывается только в тубы
4. 65% не знают о главном требовании к космической еде: 28% посчитали- калорийность, компактность , а остальные -8% указали о сроках хранения.
5. 41% учащихся не знают, какую пищу принимают космонавты сегодня, а 59% указали на специальную и съедобную.

Результаты анкетирования показали наличие проблемы. Выбранная тема является актуальной, значимой и перспективной. И я поставила следующие задачи перед собой:

• Изучить историю производства космической еды.
• Найти и изучить нормы питания космонавтов.
• Проанализировать материалы и выявить изменение рациона питания космонавтов с начала пилотируемой космонавтики по настоящее время.

1.История космической еды.

      Еще до того, как началась эра космических полетов, ученые стали задумываться, как человек мог бы питаться в космосе. Это был один из самых важных вопросов, связанных с нахождением человека в космосе. Разработка питания для космических полетов — это зачастую сложный процесс. Пищевые продукты должны соответствовать ряду критериев, чтобы считаться пригодным для космонавтов.

• Во-первых, еда должно быть физиологически полезной. В частности, она должна быть питательной, легкоусвояемой и вкусной.

• Во-вторых, продукты питания должны быть рассчитаны для употребления в условиях невесомости. Продукты должны быть хорошо упакованы, легкими в использовании и требовать минимальной очистки. Продукты не должны оставлять крошки (это опасно в условиях невесомости).

• Наконец, продукты должны иметь минимальный вес, они должны хорошо храниться, легко открываться и оставлять немного мусора после использования.

      Сначала исследователи пришли к выводу, что идеальная еда на орбите – это таблетки, содержащие питательные вещества, витамины и минералы. Такая еда практически не отнимает времени и полностью усваивается. Но таблетки так и не создали, так как человеческий желудок должен всегда работать в нормальном режиме. Когда был организован первый полет в космос, ученые придумали способ хранения обычной, земной пищи для космонавтов.

      Для начала нужно было составить рацион для первых исследователей космоса. Человек, работающий в таких экстремальных условиях, должен получать не меньше 2800 килокалорий в сутки. Специалисты рассчитали, что лучше всего разделить это количество на четыре трапезы, между которыми будут промежутки в пять часов. При этом важно каждый день получать не менее ста граммов белка, триста граммов углеводов и сто восемнадцать – жиров. В состав космической пищи включили все необходимые минеральные вещества и витамины. Оставался один вопрос – как упаковать готовую еду, чтобы ее было удобно транспортировать и есть в условиях невесомости. Тогда и придумали небольшие алюминиевые тюбики, каждый весом примерно сто шестьдесят граммов. Туда упаковывали супы, вторые блюда в виде пюре, напитки.

      Гагарин первым получил космическую еду – всего девять гомогенизированных (однородных) продуктов, упакованных в тубы. Правда, говорят, что он так ничего и не съел, так как пробыл в космосе 108 минут. Этот обед был потом съеден другим советским космонавтом, Германом Титовым: он пообедал в космосе овощным супом-пюре, печеночным паштетом и соком из черной смородины.

      Но ученые быстро поняли, что пища для космонавтов должна отличаться от земной – недостаточно просто упаковать обычную домашнюю еду. Во-первых, длительность космических полетов увеличивалась – одно дело, если в космосе нужно пробыть не более суток, а другое недели и месяцы – поэтому необходимо было придумать способ уменьшения веса продуктов, чтобы при этом все питательные свойства сохранялись. Во-вторых, космическая еда должна иметь другую консистенцию, энергетическую ценность и свойства – например, она должна очень быстро перевариваться и оставлять минимум шлаков. И, наконец, продукты должны быть совершенно стерильными.

      Был придуман новый способ высушивания продуктов: сначала пищу замораживают, а потом сушат при высокой температуре – при этом лед сразу переходит в пар, минуя жидкое состояние. Так питательные вещества остаются в продуктах, которые теряют много веса. Полученную еду упаковывают в пластик. Полужидкие блюда – каши, консервы, пюре – стали упаковывать в баночки из тонкого алюминия.

       Очень интересен способ приготовления хлеба для космонавтов. Американцы берут с собой в космос крекеры, хлебцы и галеты, но для русских космонавтов делают специальный хлеб, который весит всего три грамма. Это обычный хлеб, только очень маленький – это сделано для того, чтобы одну буханку можно было съесть за раз, не оставляя после себя крошек. Ведь в космосе уборка – это большая проблема.

Меню космонавтов стараются делать как можно более разнообразным. Помимо стандартных блюд, внесенных в разрешенный список, добавляют различные национальные блюда и даже просто любимые блюда космонавтов. Для каждого составляют уникальный рацион в соответствии с рекомендациями врачей. Говорят, что качество и свежесть продуктов выше, чем у самых богатых людей на Земле. Для космонавтов закупают наилучшие продукты только у проверенных поставщиков. В России, например, существует только одно предприятие, которое занимается производством космической пищи. К его работе предъявляются повышенные требования – большая часть еды готовится вручную. Говорят, что одна порция блюда из этого завода стоит около тысячи рублей.

      Конечно, ограничений на еду в космосе множество. Например, слух о тюбиках с водкой – это просто розыгрыш, так как спиртное ни в каком виде на орбите не разрешено. В таких условиях алкоголь может привести к серьезным последствиям в виде нарушения работы сердечно-сосудистой системы. Также запрещено курение – табак тоже плохо влияет на организм космонавта, но и загрязняет воздух. Зато можно пить чай, кофе (с минимальным количеством кофеина), но все же из напитков больше фруктовых и овощных соков.

      Трапеза на борту космических станций не похожа на обычный обед: даже стол лишь отдаленно напоминает обычный обеденный стол. Космонавты хранят продукты в специальных гнездах этого стола, которые разогревают пищу. Банки вскрывают обычным консервным ножом, едят длинными ложками прямо из банок (тарелок в космосе нет). Пища всегда вязкая, прилипает к ложке – иначе она бы начала летать вокруг. И хотя качество и вкус еды отменные, космонавты всегда рассказывают, что самое сильное их желание – поесть за обычным сервированным столом с обычной посудой, которая не летает.

2. Современный подход к космическому питанию.

      Со временем был внедрен еще один способ осуществления питания для космонавтов во время пребывания в космосе. Готовые продукты замораживаются, а потом резко подвергаются сушке при очень высокой температуре. Таким образом лед сразу же переходит в парообразное состояние, не переходя в жидкость. Пища становится гораздо легче по весу, не теряя при этом питательных веществ.

      Такую пищу начали упаковывать в пластик, а блюда, которые остаются в полужидком или пюреобразном состоянии – в специальные алюминиевые баночки. И хотя уже много лет существует утвержденный специалистами список разрешенных продуктов и специальное меню, пребывание космонавтов в длительных командировках стараются сделать максимально комфортным.Поэтому, кроме стандартных блюд, космическое меню пытаются всячески разнообразить, включая в него национальные блюда и даже любимые кулинарные изыски космонавтов.

      А вот вам пример рациона космонавта на МКС от действующего космонавта Олега Артемьева

Парящие в воздухе капли жидкости опасны для человека, поскольку с током воздуха могут попасть в дыхательные пути, и он может захлебнуться. Не менее коварно могут повести себя и сухие продукты питания. Такая пища будет распыляться во рту, частицы ее проникнут в дыхательные пути и легкие. Это вызовет в лучшем случае кашель, а в худшем – воспалительный процесс в лёгких.

      Нет надобности перечислять все неожиданности и неприятности, которые могут встретить космонавта при таком, казалось бы, простом процессе, как еда и питье.

Более сложной проблемой является организация питания человека в продолжительных полетах, когда невозможно взять необходимые на всю дорогу запасы пищи и воды с Земли. В этих случаях приходится искать другой выход. И заключается он в том, чтобы необходимую космонавтам пищу создавать на самом космическом корабле.

      Научная разработка такой серьезнейшей проблемы может идти по нескольким направлениям. Наиболее эффективными надо считать пути, предложенные нашим замечательным соотечественником К. Э. Циолковским: использовать в космических полетах некоторые земные растения, обладающие большой производительностью.

Космический рацион

      Очень перспективно использование некоторых водорослей, особенно хлореллы. Водоросли необычайно выносливы и очень быстро размножаются. Некоторые из них при благоприятных условиях могут за сутки увеличить свой вес в 7–12 раз.

Это объясняется там, что водоросли поглощают солнечную энергию лучше других растений. Для увеличения своего веса водоросли используют не менее 7 процентов солнечной энергии, в то время как большинство земных растений – меньше процента. Есть еще одна, чрезвычайно важная особенность некоторых водорослей: в процессе жизнедеятельности они создают, синтезируют в большом количестве белки, жиры, углеводы и витамины.

       Но главное свойство водорослей состоит в том, что они могут достаточно полно использовать вещества, выделяемые человеком и животными. Следовательно, в космическом корабле одновременно происходят очищение продуктов выделения, и создание необходимой человеку пищи.

Космический чай

      В условиях космического полета проблема обеспечения человека водой является также очень сложной. Известно, что «водный голод» в течение недели уже представляет опасность для жизни, так как не восполненная потеря организмом 10–11 процентов содержащейся в нем воды может привести к смерти.

      Вода необходима в равной степени и человеку, и животным, и растениям. Она является не только растворителем важнейших химических веществ, циркулирующих с кровью по клеткам организма, не только растворителем выделяемых из организма отработанных продуктов, но и важнейшим пластическим веществом, входящим в структуру каждой живой клетки.

      При этом в живом организме непрерывно осуществляется регулирование водного обмена, благодаря чему количество воды в организме всегда остается относительно постоянным.

       Суточная потребность человека в питьевой воде составляет около 2 литров, кроме того, она входит в состав пищи, а также используется для гигиенических целей. Таким образом, даже по самым скромным подсчетам, человеку в сутки необходимо около 4 литров воды.

      Питаться как космонавт отныне может каждый.

      До 500 автоматов по продаже тюбиков с едой для космонавтов разместят в Москве в ближайшие два года. Первая ласточка - вендинговая машина (киоск-робот) с надписью "Космическое питание" в 32-м павильоне на ВДНХ.

За 300 рублей можно выбрать любую из 11 видов картонных коробок с первым и вторым космическим блюдом, а также с "внеземным" десертом. В картонке вы найдете стандартный 115-граммовый тюбик. Сейчас в наличии: борщ, зеленые щи, харчо, рассольник, маринованная баранина, свинина с овощами, мясное пюре, творог.

В дальнейшем подобные автоматы будут устанавливать по всей Москве, а ассортимент космических блюд расширится до 300.

      Изначально "космические тюбики" производили в Эстонии и Молдавии. В России единственный цех спецпитания для экипажей космических кораблей - на Бирюлевском экспериментальном заводе в подмосковном поселке Измайлово. Соответственно, все "тюбики", что продают на ВДНХ, - оттуда.

      Представление, что космонавты питаются исключительно едой из тюбиков, в корне неверно. Часть блюд расфасованы в жестяные банки.

Грузовые корабли доставляют и деликатесы, например, осетровую икру в банках по 30 граммов. На грузовой корабль "Прогресс М-26М", как обычно, загрузят стандартные рационы питания, а также 20 кг свежих овощей и фруктов: яблоки, апельсины, грейпфруты, лук и помидоры.

      Сейчас на орбитах нет национальных станций, потому международные экипажи обмениваются питанием. Космонавты-ветераны, пресытившись привычной едой, отдают предпочтение кухне других стран. Например, американских астронавтов может заинтересовать русский борщ, а наши с удовольствием наворачивают продуктовые посылки из США. По их признанию, в особой цене буррито - мясо в мексиканской пшеничной лепешке с кетчупом и сальсой.

3. Будущее.

      Если полвека назад космическая миссия длилась всего пару недель, то сегодня встает вопрос о системах еды для миссий, длящихся годами. НАСА уже задумывается о специальных «гидропонных лабораториях», где космонавты смогут выращивать овощи, картошку, бобовые, пшеницу и рис.

      В длительных миссиях вопрос о потере аппетита от одной и той же еды встает особенно остро. Одно из возможных решений — разрешить космонавтам готовить самостоятельно. Готовка не только позволяет использовать какие угодно ингредиенты, но и сплачивает коллектив.

      В реальности до готовки дело пока не дошло, ведь она требует много воды и энергии, которые как раз таки в дефиците в условиях космоса, а также времени космонавтов, чья жизнь в условиях миссий на самом деле очень занятая. Ну, и в конце концов, невесомость тоже играет роль.

Однако на Марсе гравитация есть и составляет примерно 38 процентов от земной.

В 2013 году в рамках проекта НАСА под названием HI-SEAS (Hawaii Space Exploration Analog & Simulation) в течение 4 месяцев моделировался полет человека на Марс и возможность приготовления космонавтами еды. Исследователи хотели убедиться, возможно ли создать принципиально иную систему питания. Гипотеза была следующей: если космонавты смогут готовить, будучи на поверхности другой планеты, то они смогут восстановить утраченный аппетит.

      В команде было 6 человек, которые могли готовить только в строго определенные дни. Из приборов были только плитка, духовка и кипятильник. Из продуктов — только те, что пригодны для длительного хранения — мука, рис, сахар и сублимированные ингредиенты, — что крайне важно, так как большое количество энергии не тратится на охлаждение продуктов.

      По словам участников, они ждали тех дней, когда им разрешалось готовить — в эти разы пища получалась просто лучше. Плюс готовили обычно по двое, что способствовало общению и разряжало обстановку. Когда ты долгое время находишься запертым в довольно маленьком пространстве, готовка — это еще и возможность проявить какое-то творчество.

      Минус самостоятельной готовки заключался в том, что космонавты тратили на нее довольно много времени, однако в условиях длительных миссий невозможно сосредотачиваться на одной только эффективности расходования времени, иначе это вызовет большие психологические расстройства.

      Команда в исследовании была собрана из представителей разных культур, что порой сказывалось на том, какую еду участники хотели готовить. Одним не хватало бекона, другим — хлеба. Кроме того, у всех были совершенно разные навыки в готовке, что вполне логично — экипаж космического корабля не может состоять из одних шеф-поваров.

      Самыми популярными блюдами в ходе виртуальной экспедиции на Марс были картофельное пюре (из хлопьев) и различные супы — от похлебки из морепродуктов до борща. Некоторые блюда изобретались на ходу, например, «энчилазанья», когда энчиладу (мексиканская кукурузная лепешка с острой приправой) мешали с лазаньей.

Дать возможность космонавтам самим готовить еду — значит дать им независимость, автономию в действиях.

      Автономия — очень важная вещь для будущих космических экспедиций. Сейчас космонавты почти все время находятся на связи с центром управления полетом на Земле, и весь их день расписан на 5-минутные промежутки. Но в длительных экспедициях такого не будет из-за задержки сигнала. Более того, если вы хотите, чтобы люди не сошли с ума в ходе, скажем, трехгодичной миссии на Марс, нельзя контролировать каждую минуту их жизни.

      Как утверждают ученые, технологии могут позволить сделать пребывание на Марсе почти таким же, как пребывание на Земле. В целом поселения будут напоминать исследовательские станции в заполярных регионах, но очень важно, чтобы у них была нормальная столовая.

Если кто-то думает, что космическая еда становится все более и более высокотехнологичной, то он ошибается. Наоборот, еда становится все больше похожей на ту, которую мы привыкли есть на Земле. И по большому счету, все, что людям нужно в космосе — это нормальная еда.

      В ближайшее время космонавтам разрешат самим выращивать на орбите зелень. Еда должна приносить удовольствие, а не только отвечать строгим нормам калорийности и метаболизма. Значит, ее следует обогащать калием, кальцием и другими витаминами. В последнее время специалисты отправляют космонавтам «живые» огурцы, помидоры, апельсины, яблоки, зеленый лук и чеснок. Их экипаж съедает первым делом. - На будущее у нас стоит задача создать полноценный рацион питания сроком более чем на 3 года. Для полета на Марс и другие планеты. Соответственно и продуктов больше нужно, и срок годности придется увеличивать. Как мы этого добьемся - загадка, - лукаво заключил специалист. Было понятно, что путь, как добраться к отгадке, он уже знает. Сегодня Бирюлевский завод обеспечивает 80 процентов потребности космических экипажей в еде. Еще на одном комбинате в Москве изготавливают хлеб, а в Питере - рыбные консервы.   ЦИФРЫ. На орбиту за 50 лет освоения космоса отправилось более 80 тонн продуктов. Составлено около 50 тысяч рационов питания. В среднем обед одного космонавта на орбите стоит 18 тысяч рублей. Это только стоимость изготовления продуктов, без расходов по доставке на орбиту.

Заключение

     В заключении хочу сказать, что приобретая опыт самостоятельной работы  с  материалами, я получила не только ценные знания о космической еде, но и расширила кругозор по пониманию физических явлений и принципов получения сублимированной пищи.

     Повторное анкетирование среди учащихся после образовательно-просветительских мероприятий, показало эффективность проведенной работы.

      Итак, в заключении отмечу, что еда становится все больше похожей на ту, которую мы привыкли есть на Земле. Питаться как космонавт отныне может каждый. Первая ласточка - вендинговая машина (киоск-робот) с надписью "Космическое питание" в 32-м павильоне на ВДНХ.

http://spacegid.com/  Питание космонавтов в космосе.

http://www.people.su/articles/1188 Еда для космонавтов

https://ru.wikipedia.org/wiki/  Космическое питание

http://dnpmag.com Эволюция космической еды.

http://www.artemjew.ru/  Суточный рацион Артемьева О.Г.

http://www.rg.ru  Выставка на ВДНХ