Keď sa zamyslíme nad systémami podpory života v hlbokom vesmíre, pravdepodobne nám napadne niečo podobné ako vo filme Marťan, kde astronaut ledva vyžije z pestovania zemiakov v marťanskom regolite. V novom článku uverejnenom v časopise Acta Astronautica sa však uvádza, že pestovanie potravín je len malou časťou celého cyklu udržiavania astronautov vo vesmíre. Aby sme pochopili, aké náročné to bude, musíme sa pozrieť na širší obraz.
Kozmický potravinový systém pozostáva z piatich kritických prvkov: výroba, spracovanie po zbere, odpadové hospodárstvo, príprava a sociokultúrny aspekt (spotreba).
Ak by zlyhal ktorýkoľvek z týchto prvkov, celý systém by sa mohol zrútiť a doslova každý, kto ho využíva, by v dôsledku toho mohol zomrieť od hladu.
Ničivá radiácia
Výroba sa javí ako relatívne jednoduchý proces. Iste, mohli by sme vopred zabaliť všetko, čo potrebujeme na päťročnú misiu na Mars, ale to by pridalo tonu hmotnosti, čo znamená, že časť nákladu by sa mohla použiť na iné účely. Okrem toho, bez recyklácie sa likvidácia odpadu stáva oveľa… nehospodárnejšou.
Organická hmota z ľudského odpadu je kľúčovou zložkou pre rast rastlín, takže uzavretý cyklus medzi nimi je jedným z najlepších spôsobov, ako vytvoriť „uzavretý cyklus“ potravinového systému.
Je však potrebné zvážiť aj ďalšie faktory. Jedným z nich je životné prostredie. Žiarenie je v hlbokom vesmíre všadeprítomné a väčšina ľudí si uvedomuje jeho negatívne účinky na ľudskú fyziológiu. Má však vplyv aj na potraviny a baktérie. Skladovať potraviny päť rokov a snažiť sa ich udržať jedlé, keď sú neustále vystavené žiareniu, je istá cesta ku katastrofe.
V tomto štádiu si vedci ani nie sú istí, či môžu potraviny bezpečne skladovať v takýchto podmienkach tak dlho. Aj keby to bolo možné, žiarenie by mohlo spôsobiť mutáciu baktérií, čím by sa stali potenciálne nebezpečnejšími a ťažšie zničiteľnými. Je nepravdepodobné, že by bolo možné udržať systémy podpory života, ak by všetci účastníci misie mali otravu jedlom.
Fyzikálne zákony vs. varenie
Ďalším aspektom prostredia je samotný proces varenia. Hoci má určité psychologické výhody (o ktorých budeme hovoriť o niečo neskôr), fyzikálne zákony fungujú v mikrogravitácii alebo nízkej gravitácii inak.
V mikrogravitácii alebo čiastočnej gravitácii sa kvapaliny, teplo a častice správajú zvláštne, a to všetko sú kľúčové časti procesu varenia. Nielenže budeme musieť vytvoriť systémy špeciálne prispôsobené na použitie v takomto prostredí, ale budeme musieť aj vycvičiť astronautov na varenie v podmienkach, v ktorých ešte nikto nikdy nevaril.
Prví astronauti vyslaní na Mars budú nepochybne jedni z psychologicky najstabilnejších (a dôkladne otestovaných) ľudí v histórii. Aj oni však budú počas niekoľkoročnej misie na Červenej planéte potrebovať podporu. Pomôcť môže jedlo: existujú dôkazy, že pestovanie plodín a varenie má pozitívny vplyv na psychickú pohodu.
Varenie však uberá čas, ktorý by sa mohol venovať iným dôležitým úlohám, napríklad cvičeniu alebo navigácii. Preto je potrebné nájsť kompromis medzi psychologickými výhodami týchto systémov a alternatívnymi nákladmi na iné dôležité úlohy.
Už nechcem žiadne zemiaky!
Ďalším veľkým problémom astronautov je „únava z jedálneho lístka“. Ak budete päť rokov jesť každý deň tie isté výživné cestoviny, je pravdepodobné, že ich časom začnete jesť menej jednoducho preto, že vás omrzia. Ak výrobok nemá žiadne „organoleptické vlastnosti“ (t. j. chuť, štruktúru a vôňu), je pravdepodobné, že ho astronauti radšej vyhodia, ako by ho zjedli, a nikomu to nepomôže.
V každom prípade je podvýživa počas viacročnej misie v hlbokom vesmíre istou cestou ku katastrofe.
Všetky tieto faktory spôsobujú, že vytvorenie potravinových systémov pre hlboký vesmír je taká náročná úloha. Aby sa autori uistili, že systém bude fungovať ešte pred jeho testovaním v reálnej misii, navrhujú svoje riešenia.
Musíme vytvoriť „digitálne dvojča“ potravinového systému vrátane modelov interakcie rôznych technológií, ako aj vstupov a výstupov samotného systému. To môže byť užitočné aj na modelovanie porúch, ktoré sa dajú riešiť tým, že systém bude „modulárny“, s ľahko vymeniteľnými alebo zameniteľnými časťami, aby jedna porucha nevyradila celý systém výroby potravín.
Aby sme si však boli skutočne istí, že systém funguje, musíme ho najprv otestovať na Zemi. Samozrejme, nebude schopný simulovať zložitosť varenia v mikrogravitácii alebo nebezpečenstvo radiácie vo vesmíre, ale aspoň niekde musíme začať.
