随着航天飞行任务的需求及食品支持硬件条件的改善,航天食品由最初的半流食性状、“一口吃”的即食食品,逐步发展为复水食品、蒸煮袋食品、硬罐头食品、辐照食品、冷冻/冷藏食品等。食品包装也从最初的牙膏管、金属罐发展到复合材料、多功能餐盘等,品种从单一到形式多样、由单纯为提供饱腹感到日益贴近地面标准。
作为飞行器的载荷,航天食品受到重量、体积、感官接受性、保质期等各种因素的综合限制。为满足“水星号”和“双子星座”载人飞船工程设计的严格要求,在早期的短期飞行阶段,食品形式单一。在“阿波罗”飞船任务阶段,水可以充足供给,因此脱水食品得到广泛应用。“天空实验室”阶段食品技术更加先进、食品种类更加丰富,同时配置了冷冻(藏)箱等食品支持硬件。由于航天飞机上配置了小型食品加热系统,食品形式也更加贴近地面。“国际”空间站中的航天食品由多个国家共同提供,品种更多,并可使用微波炉加热冷冻食品,改善了航天食品的可接受性。随着飞行期的延长、工程限制条件的放宽和食品加工技术的进步,航天食品的可接受性、能效特性、安全可靠性也逐渐提高,航天员能够像在家中一样在轨进食自己熟悉的食品。
从任务用途划分,航天食品体系分为食谱食品、储备食品、压力应急食品、出舱食品和救生食品等。
在轨正常飞行期间供航天员食用的食品,是航天食品的主要组成部分,占用的质量和体积最大、使用期最长、类型和品种最多。食谱食品一般依据飞行食谱按天配置,短期飞行任务一般以一人一天一个餐包形式上行;中长期飞行任务一般以货包形式上行。食谱食品主要类型包括主食(图1)、副食(图1)、即食(图2)、饮品(图3)、调味品和功能食品等。
图1 主食和副食
图2 即食食品
图3 饮品
考虑飞行计划中可能会遇到一些意外情况需延长飞行时供航天员食用的食品,如着陆区气候条件恶劣不宜返回降落、货船推迟发射等。储备食品的使用条件与食谱食品相同,类型与食谱食品基本一致。
在乘员舱发生压力应急时,航天员着航天服进行应急飞行期间食用的食品。因环境条件限制,压力应急食品要求使用便捷、无须加热和注水,一般为即食食品。
航天员着舱外航天服进行舱外活动期间食用的食品。使用时无须用手操作,一般为条状的即食食品。
航天员返回着陆(或海面)后等待救援期间食用的食品。救生食品从地面携带,随返回舱返回,一般采取压缩工艺,具有重量轻、体积小和能量密度高等特点。
航天食品使航天员获得身体所需的能量和营养素,具有重量轻、体积小、便于在轨使用且品种丰富、感官接受性好的特点,并具有“零风险、零失误”的高安全性,还能承受诸如超重、失重、振动、冲击、负压等航天特因环境。随着月球开发和深空探索等长期载人航天计划的实施,航天食品从地面携带和定期补给都将成为负担,供给方式必然向新型保障系统过渡,因此高能效食品、食品在轨制备新技术和生物再生食品系统等逐渐成为未来航天食品研究的重点。