Масса еды на одного космонавта в год для длительной экспедиции в дальний космос?

До тех пор, пока пища не будет надежно и эффективно выращиваться или синтезироваться в космосе, пилотируемая миссия в дальний космос должна брать с собой всю пищу или заблаговременно кэшировать ее часть.

Какой примерно будет масса «космической еды» в год на одного астронавта? Возможно, ответ для текущих запасов, используемых на МКС, был бы больше, чем запас, оптимизированный для абсолютного минимального веса - я не знаю.

Например, если я возьму 5 калорий на грамм (смесь углеводов/белков/жиров) и 2500 калорий в день в качестве приблизительных цифр, я получу около 200 кг в год, или примерно в 3 раза больше массы космонавта в год, но пища не обязательно чистые углеводы/белки/жиры. Содержанием воды здесь можно пренебречь и рассматривать как часть «добавочной» воды, необходимой для потерь в системе.

Насколько эта приблизительная цифра соотносится с реальностью?

примечание: ответ должен включать некоторую оценку «массовых накладных расходов» — дополнительных предметов, необходимых для хранения, обслуживания и употребления пищи; все, что масштабируется со временем. Предметы многократного использования, которые не масштабируются со временем (например, нагревательное устройство или посуда), не учитываются.

Мотивация вопроса проистекает из прочтения статьи Кейт Грин на Slate.com 2014 года «Всеженская миссия на Марс»; Будучи подопытным кроликом НАСА, я убедился, что женщин запускать дешевле, чем мужчин. где вывод частично сделан из общей более низкой потребности в калориях.

Если такие проекты, как биосфера, когда-нибудь станут реальностью, у вас останется «масса на одного астронавта» вне зависимости от времени. Должен быть один предел продолжительности космического полета, где более длинный непищевой автономный запас становится тяжелее. Также было бы интересно узнать, как количество астронавтов влияет на массу одного астронавта.
Еще одна проблема: срок годности. Я собирался сказать, что для абсолютного минимального веса вы можете сделать это чуть более 640 г на человека в день. Это вес коммерчески доступного источника полноценного питания, хотя и довольно неприятного вкуса! Поскольку вы пытаетесь свести к минимуму вес, храните его в чем-то вроде пакетов с застежкой-молнией, очень тщательно уложенных, чтобы не сломаться во время запуска. Однако у него нет срока годности, чтобы полететь на Марс и обратно.
@LorenPechtel, цифра 640 г/день действительно интересна! Это хороший ориентир; как вы указываете, повышение вкусовых качеств (из-за отсутствия лучшего слова) и долговечности может иметь штраф за вес.
Питание космонавтов не могло быть обеспечено только водой и смесью углеводов/белков/жиров. Минералы и витамины также необходимы. Несколько веков назад цинга унесла жизни миллионов моряков. Но запах и вкус пищи также важны для многолетних миссий. Масса витаминов, минералов и специй будет очень небольшой, но необходимой.
@Uwe Для моей приблизительной оценки массы в день это эффект около 1% и, следовательно, не имеет отношения к вопросу.

Ответы (2)

Итак, после долгих поисков рекомендуемого суточного потребления с точки зрения потребности в питательных веществах и других вещей, я использовал несколько источников, чтобы получить среднее значение того, что действительно необходимо, и, исходя из этого, экстраполировал потребность.

Вот мой ежедневный базис для среднего космонавта (средняя потребность между мужчиной и женщиной) с умеренной физической активностью:

  • Белки: 50 грамм
  • Жир: 65 грамм
  • Углеводы: 320 грамм
  • Сахара: 60 ​​грамм
  • Натрий: 1,5 грамма
  • Клетчатка: 25 грамм
  • Смешанные витамины: 1 грамм

Источниками для них были в среднем несколько документов, в основном этот документ от Европейского агентства по безопасности пищевых продуктов , этот документ от ВОЗ и этот документ от UK FDF . Суммы были выбраны с учетом верхних пределов, предложенных этими органами.

Общая физическая активность в космосе обычно ниже, чем на Земле, так как гравитации нет, но есть некоторые вынужденные физические нагрузки для поддержания состояния костей и мышц, поэтому я склонялся к умеренной физической нагрузке.

Это должно составить около 10000 кДж в день (из расчета 9,4 ккал/г на жир, 4,7 ккал/г на белок, 3,9 ккал/г на углеводы и сахар и 2,5 ккал/г на клетчатку). Источником этих значений является этот документ .

Основная часть этой пищи составляет в общей сложности 522,5 грамма в день на одного космонавта. Обратите внимание, что это только сухой корм.

В этом документе НАСА (из предыдущего ответа) содержится информация о 120 граммах упаковки для еды. В том же документе также указывается справочное значение в 710 граммов пищи. Однако это количество, по-видимому, включает некоторое количество воды, поскольку большая часть пищи на МКС не является сушеной пищей.

Таким образом, в год это дает около 191 кг продуктов питания и 44 кг упаковки (или 235 кг в целом).

Ваш ориентир был не так уж далек и находился в правильном диапазоне. Документ НАСА для МКС дает немного больше (260 кг пищи в год), но это, вероятно, включает в себя влажную пищу.

Эта оценка, вероятно, может быть уменьшена за счет лучшего контроля активности космонавтов и лучшего контроля окружающей среды (например, немного горячее, чем необходимо для снижения термогенеза тела).

Небольшое редактирование, чтобы добавить немного больше информации. Я попал в ловушку порошковой пищи и провел последние несколько дней в поисках дополнительной информации.

Некоторые компании создают свои собственные смеси порошкообразных пищевых продуктов, в которые нужно просто добавить воду. Если не принимать во внимание влияние качества пищи на моральный дух астронавтов, это может быть жизнеспособным решением для снижения веса, поскольку им удается получить около 150 г сухого порошка за один прием пищи. Это позволит снизить вес еды до 164 кг . Кроме того, этот вид порошкообразной пищи обычно упаковывается в пакеты, так что это также может значительно облегчить нагрузку, если у нас будет 50-граммовый пакет на каждый день, что составит в общей сложности 18 кг упаковки и общий вес 182 кг .

Это отличный ответ, спасибо за ссылки (они довольно интересные), а также за интригующую информацию о том, что температуру окружающей среды можно поддерживать немного выше, чтобы уменьшить термогенез. Это напоминает мне о том, что потребление калорий многими рабочими на открытом воздухе, строящими станции в Антарктиде (например, Admusen), потребляло значительно больше калорий по тем же причинам.

Выполнив поиск «прием пищи на МКС» в Google, я нашел это, что в основном отвечает на ваш вопрос: https://www.nasa.gov/vision/earth/everydaylife/jamestown-needs-fs.html

Можете ли вы обобщить, что написано на странице (чтобы ответ все равно был читабельным, если этот сайт выйдет из строя - nasa.gov для меня в данный момент недоступен)
Спасибо @Daniel. В stackexchange ответ должен быть хотя бы минимально автономным ответом, а не просто ссылкой. Вам необходимо включить как минимум число для оценки массы пищи на одного космонавта в год (с учетом ограничений вопроса) в свой ответ, чтобы он был ответом на обмен стеками.
@Hobbes похоже, что ответа не ожидается. Хочешь опубликовать хотя бы спекулятивный ответ? (я добавил награду)
Масса еды на одного космонавта в год для длительной экспедиции в дальний космос?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v