بخشی از مقاله
چکیده:
از آنجا که دولت ها برای مأموریت های فضایی هزینه های زیادی متحمل می شوند، طبیعتا در تأمین مواد غذایی فضانوردان نیز نهایت کوشش را مبذول خواهند داشت. در طراحی یک سیستم غذایی برای مأموریت های فضایی، فاکتورهای متفاوتی نسبت به غداهای زمینی در نظر گرفته می شود. مهمترین عامل ایجاد تفاوت، نبود نیروی جاذبه است که علاوه بر اثرات فیزیولوژیکی بر فضانوردان و تغییر نیازهای تغذیه ای آنها، نحوه ی آماده سازی و بسته بندی غذاها و ترکیبات آنها را نیز تحت تأثیر قرار می دهد. غذاهای استریل و غذاهای اشعه دیده از انواع غذاهای مصرف شده در فضا می باشند.هدف از این مطالعه معرفی غذاهای خاص فضایی و انواع آنها، ویژگی های فیزیکوشیمیایی و نحوه ی تولید این غذاها می باشد.
مقدمه
اولین سفر فضایی در سال 1961 با پرواز یوری گاگارین، فضانورد روسی، به فضا شروع شد و از همان زمان تأمین نیازهای غذایی از دغدغههای سفر بود.
هدف فراهم کردن غذاهای قابل قبولی است که طعمی مشابه غذاهای زمینی داشته باشند. اما شرایط، محدودیت ها و تغییراتی که فضا بر بدن انسان تحمیل می کند باعث تغییرات ناخواسته در برنامه غذایی، متابولیسم مواد غذایی و سطح مواد مغذی دربدن می شود.
با طولانی تر شدن مأموریت ها نیاز به مواد مغذی بهتر، تنوع بیشتر، قابلیت مصرف راحت تر غذاها و استفاده از تکنولوژیهای پیشرفته تر اهمیت فراوانی یافت. در ادامه پس از ذکر تاریخچه ای مختصر از غذاهای فضایی، به اثرات نبود جاذبه می پردازیم و سپس به سراغ انواع غذاها و بسته بندی آنها خواهیم رفت.
:Mercurry پروژه مرکوری اولین تلاش آمریکا برای فرستادن انسان به مدار زمین بود. غذاها به صورت تیوبی - مثل خمیر دندان - و مکعبی بودند و بافتشان با محدودیت هایی مواجه بود. مکعب های لقمه ای شامل مخلوطی پر انرژی از پروتئین، چربی های با نقطه ی ذوب بالا، قندها، میوه ها و یا مغزها بودند. پودرهای فریز داری شده نیز تهیه شدند اما دوباره مرطوب کردنشان مشکل بود و نیز باید از مسدود شدن دستگاه ها با ذرات غذا جلوگیری می شد
:Gemini تنوع و بسته بندی بهتری نسبت به مرکوری داشت و شامل غذاهای فریزدرای شده در بسته های پلاستیکی و مکعب های لقمه ای پوشش داده با ژلاتین بود
:Apollo این پروژه در مورد قرار گرفتن انسان در ماه بود. برای اولین بار فضانوردان از آب گرم - برای مرطوب سازی غذاهای خشک - ، غذاهای اشعه دیده - Bourland et al.2000 - ، غذاهای استریل در بسته یندی انعطاف پذیر و میوه ی فشرده شده - fruit bar - استفاده کردند
:Sky lab گسترده ترین مطالعه انجام شده در ایالات منحده بود که نتایج حاصل از آن هنوز هم اطلاعات تغذیه ای اساسی را برای غذامای فضایی فراهم می کند. اولین مأموریتی بود که یخچال، فریزر و گرم کننده ی غذا در آن استفاده می شد. میز غذا خوری به صورت یک گرم کننده همراه با تایمرهایی برای آماده سازی غذا ساخته شده بود - . - Perchonok,& Bourland,2002 همه ی غذاها با اولین مأموریت روانه شدند. بنابراین غذاها در قوطی های آلومینیومی بسته بندی شدند تا در طول 2 سال سالم بمانند
:Space shuttle در سیستم غذایی شاتل به علت کوتاه بودن طول مأموریت از یخچال و فریزر استفاده نشد. پیل های سوختی در شاتل ها آب را به عنوان محصول فرعی تولید می کنند، در نتیجه بیش از %50 غذای شاتل ها به صورت خشک و قابل آبگیری مجدد است - . - Bourland,1993 انواع دیگر شامل غذاهای استریل و اشعه دیده است. در یک آشپزخانه در صورت لزوم این غذاها تا رسیدن به دمای مطلوب در آون قرار می گیرند و غذاهای خشک، آبگیری می شوند. نوشیدنی ها نیز به صورت پودری هستند که قبل از مصرف دوباره سازی می شوند.
::International Space Station - ISS - برنامه فضایی مشترک آمریکا و روسیه است. انرژی الکتریکی ISS بوسیله ی صفحات خورشیدی تأمین می شود - به جای پیل سوختی - به همین دلیل آب اضافی در دسترس نیست و تأکید کمتری بر غذاهای قابل آبگیری وجود دارد و بیشتر غذاهای استریل مد نظر هستند.غذاهای فریز شده نیز استفاده می شود
اثرات عدم وجود نیروی جاذبه
-1بی اشتهایی و کاهش وزن:
فضانوردان 20 درصد کمتر از میزان توصیه شده غذا مصرف می کنند. از دلایل این امر می توان به عدم وجود جاذبه و کند شدن حرکات دستگاه گوارش، فضای محدود و غیرخصوصی، صدای محیط، غذاهای پروسس شده، بالا بودن غلظت CO تا ده برابر زمین اشاره کرد. همچنین در فضا به دلیل نبود جاذبه، گرمای بدن به طریق همرفت دفع نمی شود. در نتیجه دمای بدن زودتر بالا می رود و این خود بی اشتهایی می آورد. به هر دلیلی که باشد کاهش دریافت غذا منجر به کاهش وزن، تحلیل ماهیچه ها، تشدید تحلیل استخوان ها و کلا افزایش آسیب پذیری افراد و کاهش کارآیی آنها می شود.
-2 به هم خوردن تعادل آب و الکترولیت پس از خروج از حوزه جاذبه زمین:
با حذف جاذبه زمین یا در واقع میکروگراویتی - جاذبه خیلی کم - مقدار زیادی از مایعات پایین تنه - حدود دو لیتر - به سمت سر سوق پیدا می کند، در این حالت سیستم های تنظیم آب بدن این مقدار آب را دفع می کنند در حالی که این آب واقعا اضافی نیست و به غلط جابجا شده است و در نتیجه توان جذب مواد غذایی و دفع مواد زائد کاهش می یابد. این مشکل در بازگشت به زمین به صورت حادتری بروز می کند. برای کاهش این مشکل، فضانوردان مجبورند روزانه دو لیتر آب بنوشند - در حالی که حس تشنگی کمتر از زمین است - و در هنگام برگشت به زمین به آنان یک لیتر محلول ایزوتونیک - سرم خوراکی - داده می شود.
-3 فضازدگی:
این حالت معمولا شبیه مشکلات مسافرت است، مثل دریا زدگی. ولی در فضا این موضوع بسیار جدی تر است که دلیل آن فشار جاذبه بسیار زیاد در هنگام پرتاب - 8-9 برابر جاذبه زمین - ، روان شدن مایعات به سمت سر پس از در مدار قرار گرفتن و تجمع آن ها در سینوس ها و مجاری نیم دایره ای گوش داخلی - که احساس تعادل را به هم می زنند - می باشد. همچنین در فضا اطلاعاتی که چشم وسلول های حساس به جاذبه در گوش داخلی به مغزمی فرستند، با یکدیگر سازگار نیست و این امر نیز بیماری فضازدگی را تشدید می کند که همه این ها باعث ایجاد سرگیجه، تهوع و تشدید بی اشتهایی می شود
-4تحلیل استخوان ها:
یکی از بزرگ ترین تهدیدها در سفرهای طولانی مدت فضایی تحلیل استخوان ها و به تعبیر تغذیه ای بالانس منفی کلسیم است. این تعادل منفی معادل از دست رفتن 1درصد حجم استخوان ها در ماه است و تقریبا تمامی این تحلیل مربوط به استخوان های پایین تنه می باشد که دلیل اصلی آن برداشته شدن فشار از روی استخوان ها است. یعنی توده ی استخوان کمتری برای نگهداری بدن نسبت به زمین لازم است. بنابراین بدن مقدار توده ی استخوانی را کاهش می دهد.یعنی فعالیت سلول های استخوان ساز، کم و فعالیت سلول های استخوان خوار زیاد می شود و جذب کلسیم کاهش می یابد.
برای کاهش تحلیل استخوان ها فضانوردان را تا چهار ساعت در روز مجبور به ورزش می کنند و کلسیم دریافتی آنان را به 1000 تا 1200 میلی گرم افزایش می دهند. همچنین، توصیه می شود دریافت سدیم و پروتئین های جانوری کاهش یابد - هر دو دفع کلسیم را افزایش می دهند - . البته دریافت کلسیم را خیلی نمی توان افزایش داد زیرا اصل مشکل عدم توانایی بدن فضانوردان در نگهداری کلسیم است و گرنه جذب آن مشکلی ندارد
-5 تحلیل ماهیچه ها:
مانند استخوان امری اجتناب ناپذیر است ولی قابل کنترل می باشد. در اینجا علاوه بر کاهش فشار بر روی ماهیچه ها سه عامل دیگر نیز این تحلیل را تشدید می کنند. یکی از آنها بالا بودن کورتیزول یا هورمون استرس می باشد.علت دیگر، کم اشتهایی و کاهش انرژی دریافتی است. بدن به هر دلیلی با کاهش انرژی دریافتی مواجه باشد، تحلیل ماهیچه ها تشدید خواهد شد - این موضوع در مورد علمی ترین رژیم های کاهش وزن هم صادق است - .
مشکل سوم کاهش حساسیت به انسولین می باشد که بازسازی ماهیچه ها را با مشکل مواجه خواهد کرد. برای تخفیف تحلیل ماهیچه ها در فضانوردان علاوه بر برنامه های منظم ورزشی، رژیم غذایی آنها طوری طراحی می شود که حاوی 50 درصد پروتئین بیشترباشد و پروتئین دریافتی دارای کیفیت بالاتری باشد. سعی می شود تا حد ممکن استرس وارده بر آنان نیز کاهش یابد که البته یکی از راه های کاهش استرس تهیه غذاهایی است که تا حد امکان شبیه غذای منزلباشد
-6 کاهش حجم خون و کاهش سلول های خونی:
در شرایط میکروگراویتی و عدم نیاز به انقباض ماهیچه ها برای غلبه بر نیروی جاذبه و به علت کمتر شدن فعالیت ها بدن به خون زیادی نیاز ندارد و حجم کل خون را به وسیله ی تخریب گلبول های قرمز کاهش می دهد.این موضوع علاوه بر کاهش توان متابولیک بدن و افت کارآیی فرد، باعث کاهش توان دفاعی بدن در مقابل بیماری ها می شود. در این میان با آزاد شدن آهن متصل به گلبول ها، سطح آهن ذخیره ای و احتمالا آهن بافت ها افزایش می یابد. پس مقدار آهن در رژیم غذایی فضانوردان باید کمتر از 10میلی گرم در روز باشد - حالت نرمال 18 میلی گرم در روز است - . افزایش دریافت آنتی اکسیدان ها، افزایش دریافت فولیک اسید، مس و روی برای تشدید فرایند خون سازی مهم خواهد بود
ویژگی های غذاهای فضایی این غذاها باید بتوانند نیازهای تغذیه ای و انرژی و فضانوردان را تأمین کنند. البته فقط مغذی بودن کافی نیست و غذا باید خصوصیات دیگری نیز داشته باشد:
-1کم حجم و سبک باشد.
-2ماندگاری بسیار بالایی داشته باشد.
-3خوش رنگ، خوش بو و خوش مزه باشد.
-4به گونه ای باشد که بشود آن را با قاشق یا کارد و چنگال خورد
-5ذرات پراکنده در فضا ایجاد نکند
-6تغییرات تحمیل شده به بدن را کاهش دهد یا حداقل تشدید نکند.
برخی غذاها نیز در فضا مصرف نمی شوند:
نوشابههای گازدار: گاز موجود در این نوشابهها در شرایط درون فضاپیما، به صورت حباب درآمده و به طور تصادفی در محلول نوشابه پخش میشوند. با باز کردن درب نوشابه، این حبابها به همراه مایع نوشابه در فضای کوچک کابین فضاپیما پخش شده و ایجاد دردسر خواهند کرد.
غذاهای پودری: غذاها و یا چاشنیهایی که به شکل پودر هستند میتوانند به آسانی در فضا پخش شوند و برای تجهیزات حساس داخل کابین ایجاد اشکال نماید. از این رو است که فضانوردان مجبورند نمک را به صورت محلول در آب و فلفل را به صورت حل شده در روغن با خود به سفر فضایی ببرند.
غذاهای خردشدنی: مانند چیپس و یا کلوچه نیز دردسر سازند. بیسکوییت و کلوچههای فضایی را آنقدر کوچک میپزند که فضانورد بتواند یکباره آن را در دهان خود قرار دهدمعمولاً. به جای نان از نوعی نان ذرت مکزیکی به نام »تورتیلا« استفاده میشود که به قدر کافی کوچک پخته شده است. برخی میوهجات: میوه هایی مانند پرتقال و موز تازه نیز به فضا برده نمی شوند. این میوهها به ویژه زمانی که مصرف میشوند، بوی خاصی از خود تولید میکنند. زمانیکه فضانوردان در مدار زمین قرار میگیرند به علت بیوزنی دچار حالت تهوع هستند. بوی ناشی از پرتقال و موز تازه میتواند این حالت را تشدید نماید
