火星ではどのように食事をとるのでしょうか?

家族やお腹を空かせた友人グループのために食事を作るだけでも大変です。では、地球から 250 マイル上空で、何ヶ月も食料品店やドライブスルーを利用できない 3 人に食事を提供するとしたらどうでしょう。作成するメニューはすべて栄養バランスが取れていなければなりません。食べ物は冷蔵せずに何ヶ月も保存でき、しかもかなりおいしくなければなりません。国際宇宙ステーションでの宇宙飛行士の長期滞在中、食事は数少ない慰めの 1 つです。

ヴィッキー・クロエリスの仕事は、宇宙飛行士たちに食事を提供することだ。NASA のトップクラスの食品科学者の 1 人として、彼女は NASA の食品研究所と ISS の食品システムを管理し、宇宙船の乗組員全員が十分な食事と多彩なメニューを得られるよう努めている。彼女はまた、宇宙ステーションの居住者のための新しいレシピの開発にもかなりの時間を費やし、フリーズドライで殺菌できる食事を完成させるのに何ヶ月も費やした。

しかし、そのすべてが困難に思えるとしても、宇宙ステーションは事実上地球のすぐ裏庭にあるため、宇宙のさらに奥深くへ進むのははるかに困難です。NASA は 2030 年代または 40 年代に人類初の火星到達を目指していますが、一般に信じられていることとは反対に、火星への最初のミッションでは食料を水耕栽培の温室に頼ることはできないでしょう。火星への 3 年間の旅に必要な食料をすべて設計し、作り出すのは NASA の食品科学者の責任であり、それがいくつかの興味深い新たな課題を引き起こしています。詳細を知るためにクロエリス氏に話を聞きました。

以下のインタビューは編集され、要約されています。

ポピュラーサイエンス：火星旅行用の食糧を設計する上での最大の課題は何ですか？

ヴィッキー・クロエリス:火星への最初の旅では、食料はほぼすべて事前に配置され、到着時に待機しています。火星への旅が 6 か月だとすると、到着時には食料は 5 ～ 7 年前のものになります^。1

課題は、その期間にわたって十分な種類の食べ物を用意し、宇宙飛行士が食べるのを止めないほど質の高い食べ物を用意することです。メニュー疲労と呼ばれる非常に現実的な現象があります。これは、十分な種類の食べ物がなかったり、食事システムに本当に飽きたりすると、生き延びるのに十分な量しか食べず、健康を維持するのに十分な量を食べない傾向があるというものです。私たちは、乗組員が最高のパフォーマンスを発揮できるようにしたいと考えています。

食べ物の種類が十分でなければ、人は生きていくのに十分な量しか食べず、健康を維持するのに十分な量を食べない傾向があります。

私たちが抱えるもう 1 つの課題は、この食品の栄養成分が時間の経過とともに劣化することです。食品のパッケージは無菌であるとみなされていますが、化学反応は進行します。時間の経過とともに、色や食感が変わり、栄養が劣化します。5 ～ 7 年後、実際にどれだけの栄養が残っているのか、また、不足しすぎる栄養素があるかどうかを知る必要があります。

それを知るために、私たちは現在販売している製品のいくつかを取り上げ、栄養素が時間の経過とともにどのように保存されるかを調べる保存期間の研究を行っています。

火星の宇宙飛行士に十分な種類の食事を提供するために、新しいレシピを開発する必要がありますか?

ISS のメインメニューには、約 200 種類の食品と飲料があります。ですから、今ある種類の多さは十分だと思いますが、問題は、今ある食品のすべてがそれほど長く保存できるわけではないということです。微生物学的観点から見て安全に食べられる食品を作ることはできますが、その品質と栄養価は非常に疑問です。

栄養問題に対して何ができるでしょうか？

強化の可能性もあります。最初から過剰な量の栄養素を食品に含めておけば、時間が経つにつれて栄養素が劣化しても、許容できるレベルにとどまります。

軍も私たちと同じ懸念を抱いています。彼らは兵士のために本当に長持ちする食べ物を作りたいと考えているので、私たちは実際に彼らと共同で研究を行っています。彼らは、高圧処理とマイクロ波殺菌という²つの新しい技術を検討しています。この2つの技術の利点は、理論的には処理中の食べ物にそれほど熱によるダメージを与えないことです。熱を加える量が少ない、または加熱時間が短いと、栄養素の劣化が少なくなります。また、栄養素のレベルが高い状態で調理を始めれば、最終的により高いレベルに仕上げることができます。

熱をあまり使わないので、色も食感も風味も良くなり、栄養も増えます。とにかくそれが期待です。

火星で宇宙飛行士に食事を与えることについて、他に懸念事項はありますか?

深宇宙放射線とそれが食品に与える影響は現時点では未知の部分が多く、私たちが抱える問題の一つは、それを地球上で再現してテストする良い方法がないことです。

数年前、私たちは実験を行いました。地上に食品と医薬品のコントロールセットを保管し、同等の品物をISSに送り、持ち帰って比較しました。ISSの低地球軌道での放射線は、食品の品質と栄養素に大きな影響を及ぼしませんでした。しかし、そのような放射線は、食品が地球の大気圏から完全に離れたときの放射線とはまったく異なります。

深宇宙放射線とそれが食品に与える影響は不明

NASA は、月の近くに小さな中間地点を設置することを検討しています。そこに食料を送り、しばらくそこに留めておいて、深宇宙の放射線が食料にどのような影響を与えるかを調べることも検討しています。

火星探検家たちは自分たちで食料を育てるのでしょうか?

確実に起こると私が見ているものの一つは、ベジタブルマシンのようなもので、摘んで食べるものを栽培することです。栽培できる量は非常に少ないので、栄養面で大きな貢献はないでしょうが、心理面で大きな貢献はするでしょう。

最初のミッションで大量の食糧を栽培するというアイデアは、おそらく実現しないでしょう。もし私たちが本当に火星に植民地を作り、ISSのように実際にそこに人間を住まわせるという決意をするなら、おそらく植物を継続的に栽培するための何らかのモジュールが必要になるでしょう。

火星の食事において 3D プリントはどのような役割を果たすのでしょうか?

彼らは現在、ツールや部品の面でステーション上で 3D プリントを行っています。しかし、現時点では、食品の 3D プリントはツールの 3D プリントほど成熟していません。

ツールや部品の 3D プリントについては、それを前進させ、その技術を完璧にする動機が大いにあります。人々は、以前生産していたものよりも実際に強度のある軽量の航空機部品を製造できることを実証しました。食品の 3D プリントについては、それほど金銭的な動機はありません。現時点では、これは一時的な流行ですが、すべては技術の今後の進展次第です。

食品の3Dプリントが進歩したらどうなるでしょうか?

そうなると、トレードオフは、その 3D プリンターから、火星に運ぶのに必要な質量と容積に見合うだけの十分な製品を作り出すことができるかどうかになります。

昆虫食は、最近のもう一つの流行です。昆虫が宇宙飛行士の食事の一部になる可能性はあるでしょうか?

[笑い] そんなことは起きないと思います。食べ物は宇宙飛行士にとって数少ない快適な生活手段の一つなので、心理的な観点から見て食べ物はとても重要になってきています。

私はほぼすべてのシャトルミッションに携わりましたが、ミッションは短かったので、食事はそれほど重要ではありませんでした。彼らは「キャンプ旅行のようなものだから、何か好きなものが見つかるだろう」と考えていました。

長期任務では、心理的な観点から食事がより重要になる

ミール、そして現在の国際宇宙ステーションでの長期滞在を始めたとき、乗組員たちはすぐに、心理的な観点から食べ物がより重要になることに気づきました。火星の場合、3年間の旅になるので、食べ物は間違いなく重要になります。だからこそ、藻類や昆虫を食べさせることは、決してうまくいかないだろうと私は個人的に考えています。

宇宙飛行士は火星にいるとき、より多くの食物、あるいは特定の栄養素をより多く摂取する必要があるでしょうか?

これまでに行ったすべての研究は、[地球の重力下での人の必要量]と微小重力下での人量の間に大きな違いはないことを示しています。シャトル計画で行われた実験では、二重標識水が使用されました。宇宙飛行士が水の同位体を摂取すると、尿中に排出される量を追跡できます。排出される量を追跡することで、人が消費するカロリーを正確に計算できます。

彼らはシャトルの宇宙飛行士を対象に、地上と軌道上の比較実験を行いましたが、大きな違いは見つかりませんでした。シャトルの飛行時間は短かったため、ヨーロッパの研究者たちは現在、ISSで同じ実験を繰り返し、宇宙滞在期間が長くなるとカロリーの必要量が変化するかどうかを調べています。どのような結果になるか、非常に興味深いところです。