Питание космонавтов. 2
Департамент образования
города Москвы.
Специальность
Дисциплина
Курсовая работа.
Выполнил:
Лапин С. К.
Проверила преподаватель:
Москва 2013
Содержание
Введение
1. Требования, предъявляемые к космическому питанию
2. История
исследований в области
2.1 Питание
космонавтов при
2.2 Питание
космонавтов в длительных
Заключение
Список литературы
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
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
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
питание космонавт
2. История
исследований в области
Теоретические и практические
принципы, лежащие в основе научного
обоснования питания и
Конечно, более полно весь
опыт бортового питания и
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
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
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
- 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
С учетом этих требований в
набор продуктов рациона
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
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
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
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
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 — 3 мг, рутин — 10 мг. Этот комплекс широко известен как «Аэровит».
Рацион был составлен по трехдневному меню с четырехразовым приемом пищи в сутки. Калорийность рациона была около 2803 ккал и в нем содержалось белков — 139 г, жиров — 88 г, углеводов — 345 г. Рацион был сбалансирован по аминокислотам и содержанию минеральных веществ в соответствии с общефизиологическими нормами.
Вопрос о возможности и целесообразности использования для питания в космосе рационов с пищевой ценностью, соответствующей по большинству факторов (содержание нутриентов и их сбалансированность, энергетическая ценность, режим питания и т. д.) наземным физиологическим нормам питания, действующим в это время в нашей стране, был постоянно в центре внимания исследователей питания. Успешный опыт использования отечественных норм при разработке «реактивного пайка» в 1958 г. и в последующем подтверждал научную обоснованность такого подхода. В условиях космоса в обитаемой кабине в конце концов создается один из земных вариантов среды (за исключением невесомости). Поэтому и потребности организма в нутриентах и энергии подобны в целом земным в аналогичных гигиенических условиях. Дополнительно потребности организма должны быть уточнены в модельных экспериментах на Земле и в первых полетах в космосе, при этом идет уточнение потребности, в первую очередь, в таких нутриентах, как витамины, незаменимые аминокислоты, клетчатка, макроэлементы Са, К, Mg и др. Подобный подход оправдал себя, и у нас, и в США. Такой рацион предполагалось использовать в полетах до 1 месяца, при этом космонавтам гарантировалось достаточно рациональное питание, сбалансированное по питательной ценности в соответствии с физиологическими рекомендациями Института питания АМН СССР, разработанными в 1960—1968 гг.
Была создана достаточно большая кооперация, включающая более 20 научных и производственных организаций пищевой, мясомолочной, химической и других промышленностей для разработки большого ассортимента продуктов и надежной их упаковки в целях длительного хранения без холодильника и использования в условиях невесомости.
В связи с задачами обеспечения более длительных полетов в 1971 г. была завершена работа по физиолого-гигиеническому обоснованию рациона питания космонавтов в длительном полете (3 месяца и более) на основе сублимированных продуктов. Сублимация продуктов позволяет получить продукты высокого качества при сохранении натурального цвета, вкуса и запаха. Готовые продукты (супы, вторые блюда с гарниром и мясом, напитки, молоко), приготовленные методом сублимации, пригодны для длительного хранения (9—12 мес.), готовы к употреблению непосредственно из упаковки после их восстановления водой. При этом предусматривалось использование холодной и горячей воды, регенерированной с помощью специальной установки из атмосферной влаги. Такие рационы были успешно использованы в макете корабля «Салют» до 90 суток.
В 1974 г. в рамках исследований
по разработке методов и средств
медицинского обеспечения длительных
космических полетов человека на
космическом комплексе была завершена
разработка физиолого-гигиенических
и эксплуатационных требований к
системе питания и
Все эти работы позволили
подготовить обеспечение
